IDRUS IYENG

Dalam aplikasi mikrokontroler, penting bagi user untuk mengetahui kebutuhan fungsional dan memilih mikrokontroler yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi itu sendiri. Saat ini sudah banyak sekali bermunculan seri mikrokontroler komersial di pasaran, dan pada artikel ini akan dibahas beberapa diantaranya. Beberapa keluarga mikrokontroler yang akan dibahas pada artikel ini adalah PIC dari Microchip, Intel MCS-51 dan Atmel 89CXX /89CXX51.

1. Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51
Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51 adalah mikrokontroler 8-bit. Atmel 89CXX dan 89CXX51 kompatibel dengan keluarga MCS-51. Oleh karena itu, ketika mempelajari MCS-51 seseorang juga dapat mempelajari mikrokontroler Atmel versi tersebut.

2. Keluarga MCS-51
MCS-51 merupakan keluarga mikrokontroler 8-bit, beroperasi pada frekuensi 12 MHz, dan mikrokontroler ini diperkenalkan sebagai pengganti generasi mikrokontroler sebelumnya, MCS-48. Desain mikrokontroler ini menggunakan dasar teknologi HMOS (High-Speed Metal Oxide Semiconductor). Perangkat keluarga ini juga menyediakan versi CHMOS (Complementary High-Speed Metal Oxide Semiconductor) yang dipresentasikan dengan penambahan huruf ‘C’ pada nomer part serinya, contoh 80C51, 87C51, dsb. CHMOS merupakan nama yang diberikan untuk proses high-speed CMOS yang dimiliki intel. Ada beberapa keuntungan menggunakan versi CHMOS dari mikrokontroler MCS-51 dibanding dengan versi HMOS. Konsumsi power versi CHMOS lebih rendah, ketahanan noise yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih tinggi pula. Dari segi arsitektur perangkat CHMOS kompatibel dengan HMOS. Perbedaannya hanya pada perangkat CHMOS telah ditambahkan beberapa fitur seperti idle mode, power down dsb.

 Setelah sebelumnya saya posting cara membuat sistem minimum ATmega8535, sekarang saatnya kita bereksperimen menggunakan sistem minimum ini. Dipostingan ini saya mencoba berbagi ilmu yang sesungguhnya masih sangat sedikit ilmu tentang mikrokontroler yang saya ketahui, yaitu kita akan mengontrol motor DC dengan mikrokontroler ATmega8535. Pengontrolan disini maksudnya kita akan mengontrol motor DC antara lain arah putarannya dan kecepatan berputar motor DC tersebut.

Motor DC dapat berputar karena adanya induksi ketika motor tersebut dihubungkan ke sumber tegangan DC. Pengontrolan motor DC jika dilakukan dengan mikrokontroler lebih mudah dibandingkan tanpa mikrokontroler. Kita dapat merubah arah putaran motor DC secara langsung dengan mengubah polaritas sumber tegangan. Untuk mengubah kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan merubah-rubah besarnya sumber tegangan. Pengontrolan dengan mikrokontroler juga berprinsip seperti tersebut, tetapi dengan sistem yang otomatis. Kita tidak perlu merubah kabel dari motor ke baterai jika ingin merubah arah putarannya, kita cukup memberikan logika 0 atau 1 ke mikrokontroler yang dilakukan pada program di mikrokontroler tersebut. Untuk merubah kecepatannya juga lebih mudah karena kita cukup menggunakan fitur PWM yang ada pada mikrokontroler tersebut. Mungkin masih banyak yang belum tahu apa itu PWM
PWM (Pulse Width Modulation) adalah teknik mendapatkan efek sinyal analog dari sebuah sinyal digital yang terputus-putus. PWM dapat dibangkitkan hanya dengan menggunakan digital i/o yang difungsikan sebagai output.

Pada contoh gelombang diatas, perbandingan waktu antara sinyal high (1) dan sinyal low (0) adalah sama. Gelombang diatas dikatakan memiliki duty cycle 50%. Duty cycle adalah perbandingan antara lebar sinyal high (1) dengan lebar keseluruhan siklus (cycle). Jika amplitudo gelombang PWM adalah 5 volt, maka tegangan rata rata (seolah olah analog) yang kita dapatkan adalah 2,5 volt. Berikut contoh gelombang PWM dengan duty cycle 10%, jika amplitudo gelombang 5 volt maka akan didapatkan tegangan rata rata analog 0,5 volt.

Pada ATMEGA8535 ada 2 cara membangkitkan PWM, yang pertama PWM dapat dibangkitkan dari port input/outputnya yang difungsikan sebagai output. Yang kedua adalah dengan memanfaatkan fasilitas PWM dari fungsi timer/counter yang telah disediakan. Dengan adanya fasilitas ini proses pengaturan waktu high/low sinyal digital tidak akan mengganggu urutan program lain yang sedang dieksekusi oleh processor. Selain itu, dengan menggunakan fasilitas ini kita tinggal memasukkan berapa porsi periode waktu on dan off gelombang PWM pada sebuah register. OCR1A, OCR1B dan OCR2 adalah register tempat mengatur duty cycle PWM.

Pemanfaatan port USB (Universal Serial Bus) pada komputer saat ini telah berkembang luas seiring perkembangan teknologi perangkat keras I/O computer seperti printer, scanner dan memory disk. Selain itu peralatan elektronika seperti telepon genggam, kamera digital, proyektor digital dan perangkat keras berbasis mikrokontroler juga telah memanfaatkan port USB untuk berkomunikasi data secara serial dengan komputer. Saat ini, USB telah menjadi salah satu standar interkoneksi antara komputer dengan peralatan eksternal.

Begitu populernya USB saat ini hingga mendorong untuk menciptakan suatu alat yang menggunakan antarmuka USB. Alat itu adalah pengendali lampu melalui antarmuka USB berbasis Mikrokontroler AVR AT90S2313. Seperti apa alat tersebut? Pada kasus ini telah dicoba untuk merancang dan membuat antarmuka USB dengan memanfaatkan firmware yang diimplementasikan kedalam mikrokontroler AVR AT90S2313. Keuntungan dari cara ini adalah selain harganya yang lebih murah, alat-alat yang dibutuhkan mudah didapat di Indonesia. Alasan memilih mikrokontroler tipe AT90S2313 ini adalah karena pada kecepatanya, AT90S2313-10PI mempunyai kecepatan 10 MHz, tetapi dalam alat ini dapat dilakukan overclocking dengan menggunakan kristal pembangkit clock sebesar 12MHz, kecepatan ini memenuhi kriteria dari antarmuka USB dengan mode low-speed (1,5 Mbps).

Diagram pengendali lampu melalui antarmuka USB

Pada gambar di atas terdapat beberapa device (perangkat) yang bekerja sehingga lampu akhirnya dapat dikendalikan sesuai keinginan. Adapun fungsi dari masing-masing alat perangkat tersebut, Mikrokontroler berfungsi untuk men-dekode data yang diterima dari USB dan mengirimkan data dari mikrokontroler melalui USB. Komputer digunakan untuk menampilkan program pengendali lampu yang bertujuan untuk mempermudah pengguna dalam mengontrol lampu baik mematikan lampu atau menyalakannya sesuai dengan perintah. Remote televise digunakan untuk mengendalikan lampu secara remote. Driver berfungsi untuk mengenali peralatan USB yang telah terpasang terhadap lingkungan system operasi Windows.

Pengguna atau user memasukan parameter input ke komputer berupa suatu perintah. Perintah tersebut diubah kebentuk tertentu yang dapat dilewatkan melalui antarmuka USB ke mikrokontroler. Data tersebut dibaca oleh mikrokontroler berupa IC AT90S2313 yang sebelumnya telah terprogram sebuah firmwire yang sesuai dengan karakteristik USB. Program firmware ini mengubah karakteristik dari parameter input (dari komputer) menjadi bentuk tertentu yang diteruskan ke port 8 bit I/O dari mikrokontroler yang telah ditentukan, dan selanjutnya akan menentukan tindakan atau pengendalian apa yang akan dilakukan terhadap lampu.

Selain pengendalian melalui komputer, pengguna juga dapat mengendalikan nyala lampu melalui fasilitas remote. Remote yang digunakan berupa remote televisi yang dapat dibeli di toko-toko elektronik. Pengguna menekan tombol tertentu dari remote, kemudian sinyal diterima oleh receiver yang kemudian diteruskan ke mikrokontroler dan diterjemahkan kedalam suatu bilangan biner yang unik. Setelah mikrokontroler menerjemahkan sinyal dari tombol remote, kemudian diteruskan ke komputer yang tentunya sinyal tersebut sudah diterjemahkan kedalam bentuk tertentu agar dapat dibaca melalui antarmuka USB. Host (komputer) membaca kode tersebut dan kemudian menentukan jenis tindakan atau pengendalian apa yang akan dilakukan, dan kemudian dikembalikan ke mikrokontroler untuk melakukan tindakan atau pengendalian yang telah ditentukan.

Ø Ukuran yang sangat kecil

Ø Menggunakan daya yang rendah

Banyak bahasa pemrograman yang digunakan saat ini, contoh bahasa pemrograman yang sering dipakai untuk membuat software-softwarebaru maupun sistem informasi adalah Delphi dan Visual Basic serta bahasa pemrograman lain yang digunakan untuk membuat web desain, misalkan bahasa pemrograman html dan lain sebagainya. Dari sekian banyak bahasa pemrograman yang sering digunakan, ada bahasa yang merupakan induk dari bahasa pemrograman yaitu bahasa assembly.

Mikrokontroler merupakan suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang saat ini telah banyak digunakan pada aplikasi rangkaian elektronika. Dengan memanfaatkan fungsi dari mikrokontroler maka akan dibuat sebuah aplikasi pintu geser otomatis. Secara umum aplikasi pintu geser otomatis ini dirancang menggunakan sensor sensor infrared, sensor photo dioda, mikrokontroler AT89S51, Driver motor dan Motor stepper. Mikrokontroler menerima input dari sensor, kemudian mikrokontroler memberikan output kepada relay. Selanjutnya keluaran dari relay masuk ke motor DC yang berfungsi untuk menggerakkan pintu. Pintu Geser Otomatis adalah sebuah rangkaian simulasi dari kerja sensor yang dapat menggerakan sebuah motor stepper secara otomatis sehingga motor ini dapat menggeser sebuah miniatur pintu. Cara kerja dari alat ini adalah berbasis mikroprosessor. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa pemograman tingkat rendah (Low level language) Assembler yang di isi pada sebuah chip IC. Aplikasi pintu geser otomatis ini dapat memberikan kemudahan bagi masyarakat untuk membuka pintu sehingga dapat menghemat waktu.