PERANGKAT KERAS MIKROKONTROLER
Apa perbedaan antara Mikrokomputer?, Mikroprosesor? Dan Mikrokontroler?.
Suatu Mikroprosesor adalah bagian CPU (central processing unit) dari sebuah komputer, tanpa memori, I/O, dan periferal yang dibutuhkan oleh suatu sistem lengkap. Contoh 8088, 80X86 adalah suatu mikroprosesor. Untuk dapat bekerja mikroprosesor membutuhkan perangkat pendukung yang dapat berupa RAM, ROM dan I/O.
Bila sebuah mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori (RAM/ROM), akan dihasilkan sebuah mikrokomputer.
Pada kenyataannya mengkombinasikan CPU dengan memori I/O dapat juga dilakukan dalam level chip. Yang menghasilskan single chip mikrocomputer (SCM) untuk membedakannya dengan mikrokomputer. Selanjutnya SCM disebut mikrokontroler.
Perbedaan yang menonjol antara mikrokomputer dibandingkan dengan SCM adalah pada penggunaan perangkat masukan/keluaran dan juga media penyimpanan program. Mikrokomputer menggunakan disket atau tape (harddisk, flash dll) sebagai media penyimpan program sementara mikrokontroler menggunakan EPROM sebagai media penyimpan programnya.
Diantara keuntungan pemakaian mikrokontroler dibandingkan dengan mikroprosesor adalah pada mikrokontroler sudah terdapat RAM dan peralatan I/O.
1. Perlengkapan dasar Mikroprosesor/Mikrokontroler
CPU (Central Processing Unit)
Unit pengelolah pusat (CPU) terdiri dari dua bagian, yaitu unit pengendali (control unit) serta unit aritmatika dan logika (ALU).
Fungsi utama unit pengendali adalah mengambil, mengkode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh sistem. Unit ini juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran dan instruksi program.
Unit pengontrol mengendalikan aliran informasi pada bus data dan bus alamat, dilanjutkan dengan menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus pengendali.
Alamat
Apabila kita hendak mencari rumah teman kita, yang harus kita tanyakan adalah alamat rumah tersebut. Dengan berbekal alamat tersebut, kita dapat menemukan rumah teman tanpa tersesat. Demikian halnya dengan mikroprose¬sor/mikrokontroler. Apabila suatu alat dihubungkan dengan mikrokontroler tersebut, maka harus ditetapkan terlebih dahulu alamat (address) dari alat ter¬sebut. Hal ini bcrtujuan untuk menghindarkan terjadinya dua nilai yang bekerja secara bersamaan yang mungkin dapat menyebabkan kesalahan/kerusakan.
Alat penyimpan data (memori), baik RAM maupun ROM, juga mempunyai alamat. RAM 8 kbyte memiliki 8 x 1024 alamat, di mana setiap alamat dapat diisi data 1 byte.
Data
CPU mikrokontroler 8031 adalah prosesor 8 bit. Lebar bus data 8031 adalah 8 bit sehingga memerlukan 8 pena (DO...D7). Akan tetapi, karena jumlah pena mikrokontroler terbatas, pena data ini tidak dikeluarkan, hanya didalam chip. Lalu, bagaimana jika akan menggunakan bus data tersebut?
Pena untuk bus data dimultipleks dengan alamat.da Port O. Karena itu, Port 0 seringkali dituliskan sebagai ADO...AD7. Setiap bit data memiliki bobot masing-masing, tergantung pada letaknya. Sebagai contoh, untuk data 8 bit adalah
Data D7 D6 D5 D4 D3 D2 Dl DO
Bobot 80 40 20 10 08 04 02 01 (heksadesimal)
Karena menggunakan bus data yang lebarnya 8 hit, lebar bus data 8 bit juga harus digunakan oleh alat-alat lain, seperti EPROM, RAM, ADC, DAC, PIO, dan lain-lain.
Pengendali
Selain bus alamat dan bus data, mikroprosesor/mikrokontroler dilengkapi juga dengan bus pengendali (control bus). Guna pengendali ini adalah untuk me¬nyerempakkan operasi mikroprosesor/mikrokontroier dengan operasi rangkaian luar.
Pada mikrokontroler 89c51 terdapat beberapa pena yang berguna untuk me¬ngendalikan sistem, di antaranya adalah ALE, PSEN,'WR, RD, interupsi, dan lain-lain. Setelah mikrokontroler mengirim alamat (A0...A7) ke penahan alamat (latch 74LS373), pena pengendali ALE akan dibuat tinggi agar alamat tersebut ditahan. Setelah itu kaki PSEN akan rendah untuk dapat membaca EPROM Karena alamat (A0...A7) sudah ditahan olch latch, Port 0 sekarang dapat digu¬nakan untuk memasukkan data dari EPROM ke mikrokontroler.
Memori
Suatu sistem mikroprosesor/mikrokontroler maupun komputcr memerlukan memori untuk tempat menyimpan program/data. Pada mikroprosesor/mikro¬kontroler, tempat menyimpan program adalah pada ROM/EPROM. Sedangkan pada PC (komputer pribadi) program disimpan dalam disket atau hard disk.
Ada beberapa tingkatan memori, di antaranya adalah register internal, memo¬ri utama, dan memori massal (mass memory). Register internal adalah memori di dalam AEU. Waktu akses register sangat cepat, umumnya kurang dari 100 ns. Memori utama adalah memori suatu sistem. Ukurannya berkisar antara 4 kbyte sampai 64 kbyte. Waktu aksesnya lebih lambat dibandingkan register internal. yaitu antara 200 sampai 1000 ns. Memori massal dipakai untuk penyimpanan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetik, atau kaset.
RAM
RAM (random access memory) adalah memori yang dapat dihaca atau
Data dalam RAM akan terhapus (bersifat volatile) bila catu Jaya chhilangkan Oleh karena sifat RAM yang volatile ini, maka program mikroprosesor/mikro¬kontroler tidak disimpan dalam RAM. RAM hanya digunakan untuk menyim¬pan data sementara, yaitu data yang tidak begitu vital bila hilang akibat aliran daya terputus.
Ada dua teknologi yang dipakai untuk membuat RAM, yaitu RAM statik dan RAM dinamik. Dalam RAM statik, satu hit inforrnasi disimpan dalam sebuah flip-flop. RAM statik ini tidak memerlukan penyegar dan penanganannya juga tidak terlalu rurnit. Isi RAM tetap tersimpan selama daya diberikan. Dua contoh RAM statik adalah 6116 dan 6264 yang masing-masing berkapasitas 2 kb dan 8 kb.
RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori ele¬menter dibuat dari kapasitansi gerbang-substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori yang lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang lebih sempit, sehingga kapasitas RAM dinamik menjadi lebih bestir dibandingkan dengan RAM statik. Confoh RAM dinamik adalah 4116 yang berkapasitas 16384 x 1 bit
Kerugian penggunaan RAM dinamik adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukannya rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili¬detik.
ROM
ROM (read only memory) merupakan memori yang hanya dapat dihaca. Data dalam ROM tidak akan terhapus meskipun cam daya diputuskan (bersifat non¬volatile). Karena sifatnya yang demikian, ROM digunakan untuk menyimpan program.
Ada beherapa tipe ROM, di antaranya adalah ROM mumi. PROM, EPROM, dan EAROM. ROM adalah memori yang sudah diprogram oleh pabrik. PROM dapat diprogram oleh pemakai, tetapi sekali diprogram tidak dapat diprogram Liking. Athenian!' lain adalah menggunakan EPROM (erasable programmable read only memory), yaitu PROM yang dapat diprogram ulang. Isi EPROM dihapus dengan menghadapkan jendela kaca di atas badan IC ke sinar ultra vio¬let (UV) selama 5 sampai 10 menit. lsi EPROM setelah dihapus akan berlogika 1
Pemrograman EPROM adalah mengubah logika 1 menjadi logika 0.
Input/Output
Untuk melakukan hubungan dengan piranti di luar sistem, dibutuhikan alat I/O (input/output). Sesuai dengan namanya, alat I/0 dapat menerima data dari mikroprosesor/mikrokontroler dan dapat pula memberi data ke mikroprose¬sor /mikrokontroler.
Ada dua macam perantara I/O yang dipakai. yaitu peranti untuk hubungan serial (UART) dan peranti untuk hubungan paralel (PIO). Pada mikrokontroler DT-51 89c51 kedua macam I/O tersebut sudah tersedia di dalamnya.
UART adalah perantara serial universal. UART (universal asynchronous receiver-transmitter) merupakan pengirim-penerima tak serempak universal. Kerja UART adalah mengubah masukan serial rnenjadi keluaran paralel dan mengubah masukan paralel menjadi keluaran serial.
PIO (paralel input output) merupakan perantara untuk hubungan data dalam format paralel. PIO adalah alat yang dapat diprogram dan menyediakan peran¬tara masukan dan keluaran dasar untuk data paralel 8 hit. PIO ini diberi nama tersendiri oleh pabriknya, misalnya PIA oleh Motorola. PPI oleh Intel. PDC oleh Rockwell. dan PIO oleh Zilog.
