Pengertian Mikrokontroler: Cara Kerja, Fungsi dan Contohnya

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang mengintegrasikan CPU (Central Processing Unit) dengan komponen lain seperti memori, I/O, timer, dll. Mikrokontroler sangat populer digunakan dalam perangkat elektronik yang memerlukan kontrol sistem yang cepat dan efisien. Dalam artikel ini, kita akan melihat lebih dekat tentang mikrokontroler, mulai dari pengertian mikrokontroler dan fungsi hingga contoh aplikasinya dalam perangkat elektronik modern. Kita juga akan membahas tentang salah satu mikrokontroler yang paling populer saat ini, yaitu Arduino, dan bagaimana ia dapat digunakan dalam proyek-proyek pembuatan.

Table of Contents

Pengertian Mikrokontroler Menurut Para Ahli

Menurut para ahli, mikrokontroler adalah sebuah sistem komputasi yang terintegrasi yang terdiri dari mikroprosesor, memori, perangkat I/O, dan perangkat-perangkat pendukung lainnya yang digunakan untuk mengontrol suatu sistem elektronik.

Menurut Kenneth J. Ayala, dalam bukunya “The 8051 Microcontroller and Embedded Systems”, mikrokontroler adalah sebuah sistem komputasi yang dikemas dalam sebuah chip yang terdiri dari mikroprosesor, memori, dan perangkat I/O yang digunakan untuk mengontrol suatu sistem elektronik.
Menurut Muhammad Ali Mazidi, dalam bukunya “The 8051 Microcontroller and Embedded Systems”, mikrokontroler adalah sebuah sistem komputasi yang terintegrasi yang terdiri dari mikroprosesor, memori, perangkat I/O, dan perangkat-perangkat pendukung lainnya yang digunakan untuk mengontrol suatu sistem elektronik.

Secara umum pengertian mikrokontroler adalah sebuah sistem komputasi yang dikemas dalam sebuah chip yang terdiri dari mikroprosesor, memori, dan perangkat I/O yang digunakan untuk mengontrol suatu sistem elektronik.

Sejarah Mikrokontroler

Sejarah mikrokontroler dimulai pada tahun 1970-an, ketika perusahaan Intel memperkenalkan mikroprosesor 8008. Mikroprosesor ini adalah chip tunggal yang mengandung seluruh fungsi-fungsi dasar dari sebuah komputer, seperti ALU (Arithmetic Logic Unit), register, dan kontrol bus.

Pada tahun 1971, Intel mengeluarkan mikroprosesor 8080, yang merupakan pengembangan dari 8008 dan menjadi dasar dari komputer pribadi pertama yang dikenal sebagai Altair 8800.
Pada tahun 1975, Intel mengeluarkan mikroprosesor 8085 yang memiliki kompatibilitas software yang lebih baik dengan 8086.
Pada tahun 1977, Motorola mengeluarkan mikroprosesor 68000 yang menjadi dasar dari komputer Macintosh dan Amiga.
Pada tahun 1978, Intel mengeluarkan mikroprosesor 8086 yang menjadi dasar dari komputer IBM PC dan kompatibilitasnya.
Pada tahun 1983, Intel mengeluarkan mikroprosesor 80186 yang menjadi dasar dari komputer IBM PC-XT dan kompatibilitasnya.
Pada tahun 1984, Intel mengeluarkan mikroprosesor 80286 yang menjadi dasar dari komputer IBM PC-AT dan kompatibilitasnya.
Pada tahun 1985, Intel mengeluarkan mikroprosesor 80386 yang menjadi dasar dari komputer IBM PC-AT 386 dan kompatibilitasnya.
Pada tahun 1989, Intel mengeluarkan mikroprosesor 80486 yang menjadi dasar dari komputer IBM PC-AT 486 dan kompatibilitasnya.

Setelah itu, perkembangan mikrokontroler terus berlanjut dengan munculnya berbagai jenis mikrokontroler yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti kontrol proses, otomasi, robotika, dan perangkat elektronik portable.

Fungsi Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah komponen elektronik yang terdiri dari mikroprosesor, memori, dan perangkat I/O (Input/Output) yang digunakan untuk mengontrol suatu sistem elektronik. Fungsi utama dari mikrokontroler adalah untuk mengeksekusi instruksi-instruksi yang ditulis dalam bahasa mesin dan mengontrol perangkat-perangkat yang terhubung dengannya, seperti sensor, aktuator, dan perangkat lainnya. Mikrokontroler juga sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi otomasi, kontrol proses, komunikasi, dan perangkat elektronik portable.

Jenis Mikrokontroler

Ada berbagai jenis mikrokontroler yang digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, beberapa diantaranya adalah:

Mikrokontroler AVR: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh Atmel Corporation dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses dan otomasi industri.
Mikrokontroler PIC: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh Microchip Technology dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
Mikrokontroler 8051: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh Intel Corporation dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan komunikasi.
Mikrokontroler ARM: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh ARM Holdings dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
Mikrokontroler MSP430: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh Texas Instruments dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
Mikrokontroler STM32: Ini adalah jenis mikrokontroler yang dikembangkan oleh STMicroelectronics dan digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.

Itu hanya beberapa contoh dari berbagai jenis mikrokontroler yang tersedia, masih banyak lagi jenis mikrokontroler yang digunakan untuk berbagai aplikasi.

Cara Kerja Mikrokontroler

Mikrokontroler bekerja dengan mengontrol perangkat elektronik yang terhubung dengannya dengan menjalankan program yang telah di-load ke dalam memori internalnya.

Secara umum, cara kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut:

Mikrokontroler menerima input dari perangkat eksternal melalui pin-pin inputnya.
Input yang diterima diolah oleh mikrokontroler menggunakan program yang di-load ke dalam memori internalnya.
Mikrokontroler mengeksekusi perintah yang diperlukan sesuai dengan program yang di-load.
Mikrokontroler mengirimkan output ke perangkat eksternal melalui pin-pin outputnya.
Mikrokontroler dapat mengontrol berbagai macam perangkat elektronik seperti relay, motor, lampu, dll. dan dapat digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, robotika, dan perangkat elektronik portable.

Komponen Mikrokontroler

Komponen utama dari sebuah mikrokontroler adalah:

CPU (Central Processing Unit) adalah inti dari mikrokontroler yang bertanggung jawab untuk mengolah data dan mengeksekusi perintah.
Memori (memory) seperti RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read-Only Memory) digunakan untuk menyimpan program dan data yang digunakan oleh mikrokontroler.
I/O (Input/Output) ports digunakan untuk menerima input dari perangkat eksternal dan mengirimkan output ke perangkat eksternal.
Timer/Counter digunakan untuk mengukur waktu dan menghitung jumlah sinyal yang masuk.
ADC (Analog to Digital Converter) digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.
PWM (Pulse Width Modulation) digunakan untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog.
RTC (Real-Time Clock) digunakan untuk menyimpan waktu dan tanggal saat ini.
Watchdog Timer digunakan untuk memonitor kinerja mikrokontroler dan mengambil tindakan jika terjadi masalah.

Beberapa mikrokontroler juga dilengkapi dengan perangkat tambahan seperti komunikasi serial, komunikasi I2C, komunikasi SPI, dll.

Komponen-komponen tersebut diatas dikemas dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yang dapat ditempatkan pada PCB (Printed Circuit Board) dan dapat dihubungkan dengan perangkat eksternal seperti sensor, actuator, dll.

Contoh Mikrokontroler

Beberapa contoh mikrokontroler yang sering digunakan dalam aplikasi elektronik adalah:

ATmega328P: Ini adalah jenis mikrokontroler AVR yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses dan otomasi industri, serta aplikasi-aplikasi robotika.
PIC16F877A: Ini adalah jenis mikrokontroler PIC yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
8051: Ini adalah jenis mikrokontroler 8051 yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan komunikasi.
ARM Cortex-M3: Ini adalah jenis mikrokontroler ARM yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
MSP430G2553: Ini adalah jenis mikrokontroler MSP430 yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.
STM32F103C8T6: Ini adalah jenis mikrokontroler STM32 yang sering digunakan dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses, otomasi, dan perangkat elektronik portable.

Itu hanya beberapa contoh dari berbagai jenis mikrokontroler yang tersedia, masih banyak lagi mikrokontroler yang digunakan untuk berbagai aplikasi.

Contoh Aplikasi Mikrokontroler Dalam Perangkat Elektronik Modern

Beberapa contoh aplikasi mikrokontroler dalam perangkat elektronik modern adalah sebagai berikut:

Otomatisasi rumah: Mikrokontroler digunakan dalam sistem automasi rumah untuk mengontrol lampu, AC, kipas, dll.
Kendaraan: Mikrokontroler digunakan dalam kendaraan untuk mengontrol sistem bahan bakar, transmisi, rem, dll.
Perangkat medis: Mikrokontroler digunakan dalam perangkat medis seperti alat pengukur tekanan darah, alat bantu pendengaran, dll.
Robotika: Mikrokontroler digunakan dalam robot untuk mengontrol gerakan, sensor, komunikasi, dll.
Alat ukur: Mikrokontroler digunakan dalam alat ukur seperti multimeter, termometer, dll.
Peralatan industri: Mikrokontroler digunakan dalam peralatan industri seperti mesin CNC, alat pengukur kekerasan, dll.
Perangkat elektronik konsumen: Mikrokontroler digunakan dalam perangkat elektronik konsumen seperti televisi, DVD player, mesin cuci, dll.

Mikrokontroler Arduino

Arduino adalah sebuah mikrokontroler yang dikembangkan oleh Arduino Team yang terdiri dari beberapa pengembang di Italia. Arduino menggunakan mikrokontroler Atmel AVR sebagai inti pengolahannya dan dilengkapi dengan sejumlah komponen tambahan seperti input/output digital dan analog, komunikasi serial, dll. Arduino dapat digunakan untuk mengontrol perangkat elektronik dan mengumpulkan data dari sensor.

Arduino sangat populer di kalangan hobbyis, peneliti, dan pengembang karena mudah digunakan, dapat diakses dengan harga yang terjangkau dan memiliki komunitas yang besar yang menyediakan berbagai macam tutorial dan dokumentasi. Arduino juga memiliki banyak pustaka (library) yang dapat digunakan untuk mempermudah pengembangan proyek.

Arduino dapat digunakan dalam berbagai bidang seperti robotika, pembuatan alat ukur, pembuatan sistem automasi, dll. Arduino juga dapat digunakan untuk mengontrol perangkat mekanis seperti servo motor, stepper motor, dll.

Beberapa contoh penerapan Arduino diantaranya:

Pembuatan robot otomatis
Sistem kontrol suhu dan kelembaban
Sistem pemantauan jaringan
Sistem otomatisasi rumah
Pengontrol cahaya
Pembuatan alat musik elektronik
Pembuatan sistem pemantau kualitas udara
Sistem pemantau tanaman otomatis
Sistem pemantau konsumsi listrik
Pembuatan game elektronik interaktif.
Itu hanya beberapa contoh saja, masih banyak lagi penerapan yang dapat dilakukan dengan
menggunakan Arduino.

Contoh project Arduino

Perbedaan Mikroprosesor Dan Mikrokontroler

Mikroprosesor dan mikrokontroler memiliki beberapa perbedaan utama:

Ukuran

Mikroprosesor biasanya lebih besar daripada mikrokontroler karena mikroprosesor hanya berisi CPU sedangkan mikrokontroler mengintegrasikan CPU dengan komponen lain seperti memori, I/O, timer, dll.

Fungsi

Mikroprosesor digunakan untuk mengolah data dan mengeksekusi perintah sementara mikrokontroler digunakan untuk mengontrol suatu sistem atau perangkat. Mikrokontroler memiliki I/O yang lebih banyak dan lebih terintegrasi dengan perangkat eksternal dibandingkan mikroprosesor.

Aplikasi

Mikroprosesor digunakan dalam komputer, laptop, dll. Sementara mikrokontroler digunakan dalam perangkat elektronik seperti telepon genggam, mesin cuci, alat pengukur suhu, dll.

Konsumsi daya

Mikrokontroler memiliki daya yang lebih rendah dibandingkan dengan mikroprosesor karena mikrokontroler dibuat untuk aplikasi dengan daya yang terbatas.

Kecepatan

Mikroprosesor memiliki kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan mikrokontroler karena mikroprosesor digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pengolahan data yang cepat.

Penutup

Mikrokontroler adalah perangkat elektronik yang sangat berguna dalam berbagai aplikasi, dari sistem kendali industri hingga perangkat rumah tangga. Keunggulannya yaitu dapat mengintegrasikan mikroprosesor, memori, dan perangkat I/O dalam satu paket yang kecil dan efisien. Dalam artikel ini, kami telah menjelaskan pengertian mikrokontroler dan beberapa jenis mikrokontroler yang populer digunakan serta cara penggunaannya. Namun, masih banyak lagi jenis mikrokontroler yang dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan dan aplikasi yang diinginkan. Jangan ragu untuk mempelajari lebih lanjut tentang mikrokontroler dan mengeksplorasi potensi yang ditawarkannya dalam bidang elektronik.