Mikrokontroler

        Kata "Mikrokontroler" merupakan serapan dari kata bahasa inggris "Microcontroller" yang merupakan gabungan dari dua kata yaitu Micro dan Controller. Kata micro berarti ukuran yang sangat kecil yaitu sepersatujuta dan kata Controller berarti pengendali. Mikrokontroler berarti sebuah unit pengendali dalam ukuran yang sangat kecil.   

        Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas.

        Mikrokontroler dapat diprogram untuk menjalankan sebuah rutin perintah tertentu. Didalam mikrokontroler terdapat sebuah unit penyimpanan data yang digunakan untuk menyimpan program tersebut. Program ini dibuat oleh manusia dengan urutan dan keperluan tertentu. Agar bisa dimasukkan ke microkontroler, program yangdibuat oleh manusia harus diubah kedalam file hexa atau binary. Istilah ini disebut dengan Compile atau kompilasi.

Struktur Mikrokontroler

Sebuah mikrokontroler minimal mempunyai unit pemroses data, unit penyimpanan dan port input/output (Port I/O). Unit pemroses data disebut juga dengan CPU, singkatan dari Central Processing Unit adalah otak dari mikrokontroler yang mengerjakan setiap perintah didalam program. Kecepatan proses dari CPU pada mikrokontroler ditentukan oleh besarnya clock yang dinyatakan dengan satuan Hertz (Hz), biasanya dalam orde MegaHertz (MHz).

Gambar diatas merupakan contoh mikrokontroler ATMEGA 32

Strktur Miktrokontroler terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu :

-Unit penyimpanan 

Disebut juga dengan memori, adalah tempat untuk menyimpan data didalam mikrokontroler. Ada dua jenis momory didalam mikrokontroler yaitu RAM dan ROM. RAM adalah singkatan dari Random Access Memory sedangkan ROM adalah singkatan dari Read Only Memory. RAM berfungsi menyimpan data selama mikrokontroler menyala dan pada proses menjalankan program. Data didalam RAM akan hilang saat daya mikrokontroler dimatikan.

-ROM 

Berfungsi menyimpan data yang lebih bersifat semi permanen. Data didalam ROM tidak akan hilang jika mikrokontroler dimatikan namun bisa diganti dengan cara diprogram ulang. Ada dua jenis ROM didalam mikrokontroler yaitu Flash ROM dan Data ROM. Flash ROM berfungsi menyimpan file program mikrokontroler dalam bentuk HEX atau BIN sedangkan Data ROM berfungsi menyimpan data selain program seperti data-data variabel dan konstanta.

-Port 

Terminal dari mikrokontroler agar bisa berhubungan dengan dunia luar. Pada mikrokontroler terdapat dua jenis port yaitu Port Input dan Port Output. Oleh karena itu port mikrokontroler sering disebut juga dengan I/O Port. Port input adalah terminal untuk masukan dari mikrokontroler. Cara kerjanya adalah mikrokontroler mendeteksi kondisi port input bernilai high (1) atau low(0) kemudian memproses program yang sesuai dengan kedua kondisi port input tersebut.

-Port output 

Terminal untuk keluaran dari mikrokontroler. Hasil proses mikrokontroler yang hasur terhubung dengan perangkat atau komponen lain akan dihubungkan melalui port output ini. Cara kerjanya adalah mikrokontroler mempunyai register yang mewakili port output lalu menentukan nilai high (1) dan low(0) melalui register tersebut. Misalnya mikrokontroler akan membuat port output high maka program akan mengeset nilai register port output menjadi 1 dan begitu juga sebaliknya.

-Register

Sebuah tempat atau komponen virtual yang disimpan dalam memori. Register-register mikrokontroler diumpamakan sebagai pembantu prosesor mikrokontroler (CPU) saat bekerja memproses data yang tersimpan dalam program memori. Register ini bekerja sangat cepat dan mempunyai alamat lokasi tertentu segai pengenal saat dipanggil.

Pemrograman Mikrokontroler

        Agar bisa bekerja, sebuah mikrokontroler harus diprogram dulu. Tanpa program, mikrokontroler seperti "mati" karena memang tidak bisa melakukan apa-apa. Saat kita membeli mikrokontroler baru, secara default berada dalam kondisi kosong alias tanpa program. Kecuali kita membeli mikrokontroler yang sudah dilabeli "terprogram" atau terisi program seperti mikrokontroler pada televisi.

        Program mikrokontroler dibuat oleh manusia menggunakan bahasa pemrograman tertentu seperti assembler, bahasa C, basic, pascal dan lain-lain. Program ini dibuat dengan cara mengetikkan kode-kode program pada aplikasi teks editor. Kemudian setelah semua kode ditulis dengan benar maka kode-kode tersebut akan dikompilasi (Compile) oleh sebuah aplikasi compiler sesuai dengan jenis mikrokontroler. Hasil dari proses kompilasi ini adalah sebuah file hexadesimal (.HEX) atau file binary (.BIN).

        Setelah berupa file HEX atau BIN, maka program siap untuk didownload ke mikrokontroler. Proses ini disebut dengan flashing atau downloading. Untuk melakukan proses ini kita memerlukan sebuah sistem flasher atau downloader mikrokontroler. Sebuah downloader umumnya terdiri dari software dan hardware.

        Software downloader bisa merupakan aplikasi yang ada pada komputer atau sebuah program yang ditanamkan pada mikrokontroler lain. Sedangkan hardware downloader bisa memanfaatkan port komputer dengan atau tanpa bantuan hardware lain atau bisa juga berupa mikrokontroler lain yang sudah diisi dengan software downloader.

Jenis-Jenis Mikrokontroler

        Ada banyak sekali jenis mikrokontroler yang umum dipakai. Jenis-jenis mikrokontroler bisa dikelompokkan berdasarkan pabrik, generasi, instruksi set, memori dan arsitekturnya. Contoh mikrokontroler yang umum dipakai saat ini adalah AVR dan MCS51 dari perusahaan ATMEL. Sedangkan arsitektur mikrokontroler yang sedang mengalami perkembangan pesat adalah ARM yang digunakan pada perangkat android.

Berdasarkan instruksi setnya, mikrokontroler dibedakan menjadi dua jenis, yaitu :

• CISC, adalah singkatan dari Complex Instruction Set Computer yaitu mikrokontroler dengan instruksi set lengkap. Keluarga mikrokontroler MCS51 dari ATMEL termasuk jenis ini.
• RISC, adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computer yaitu mikrokontroler yang memiliki instruksi set terbatas. Keluarga mikrokontroler AVR dari ATMEL termasuk jenis ini.

Fungsi Mikrokontroler
        Mikrokontroler sangat bermanfaat bagi kehidupan kita. Contoh nyata dari aplikasi mikrokontroler adalah sistem remote control pada pesawat televisi, audio dan AC. Selain itu mikrokontroler juga banyak digunakan pada duniaindustri seperti pada mesin-mesin produksi dan instrumentasi.

        Kini fungsi mikrokontroler semakin meluas dan hampir menjangkau setiap aspek kehidupan masyarakat. Mikrokontroler sudah bisa dipakai untuk membantu promosi dengan adanya running text display. Mikrokontroler juga berfungsi pada bank dan kantor layanan publik dengan aplikasi pada sistem nomor antrian. Dan masih banyak lagi fungsi dan aplikasi mikrokontroler lainnya.

Kelebihan Sistem Dengan Mikrokontroler

1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan.
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.
3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.
4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.