Mikrokontroler adalah sebuah perangkat elektronik yang terdiri dari unit pemroses sentral (CPU), memori, dan antarmuka input/output (I/O) yang terintegrasi di dalam sebuah chip tunggal. Mikrokontroler biasanya digunakan untuk mengontrol atau mengatur suatu sistem atau perangkat elektronik.
Saat ini, berbagai jenis mikrokontroler tersedia di pasaran dengan resolusi yang berbeda seperti mikrokontroler 4bit, 8bit, 16bit untuk mikrokontroler sederhana sedangkan 32bit, 64bit dan 128bit disebut ukuran yang cukup kompleks.
Setiap perangkat elektronik yang melakukan penyimpanan data, pengukuran, menampilkan informasi atau melakukan perhitungan biasanya menggunakan chip mikrokontroler di dalamnya. Struktur dasar dari sebuah mikrokontroler terdiri dari:
- CPU
Otak mikrokontroler disebut sebagai CPU. CPU digunakan untuk mengambil data, mendekode-nya, dan pada akhirnya menyelesaikan tugas yang diberikan. Dengan bantuan CPU, semua komponen mikrokontroler terhubung menjadi satu sistem.
- MEMORI
Dalam sebuah mikrokontroler, memori menyimpan semua program dan data. Mikrokontroler dibangun dengan sejumlah memori seperti RAM dan ROM atau sebagai memori flash untuk penyimpanan kode program, untuk beberapa mikrokontroler ada juga EEPROM yang bisa tetap menyimpan data ketika mikrokontroler hilang catu daya.
- PORT INPUT/OUTPUT
Port I/O digunakan untuk menghubungkan atau mengendalikan berbagai perangkat seperti sensor, tombol, layar LCD, LED dan sebagainya.
- PORT SERIAL
Port ini memberikan antarmuka serial antara mikrokontroler dan berbagai perangkat lain seperti port paralel.
- TIMER
Sebuah mikrokontroler dapat dilengkapi dengan satu atau lebih timer. Timer atau penghitung mengontrol semua operasi penghitungan dan pengaturan waktu di dalam mikrokontroler. Operasi utama yang dilakukan oleh timer adalah pembangkitan pulsa/clock, pengukuran frekuensi, modulasi, pembuatan osilasi dan sebagainya.
- ADC (ANALOG TO DIGITAL CONVERTER)
ADC digunakan untuk mengonversi sinyal analog menjadi digital. Sinyal digital biasa digunakan untuk masukan sensor-sensor.
- DAC (DIGITAL TO ANALOG CONVERTER)
Fungsi DAC yang berlawanan dengan ADC yaitu mengubah masukan digital menjadi keluaran analog. Perangkat ini dapat digunakan untuk mengontrol masukan untuk motor DC dan fungsi lainnya.
- BLOK FUNGSI KHUSUS
Beberapa mikrokontroler khusus dibuat untuk aplikasi khusus seperti sistem antariksa, robot dan sebagainya. Blok khusus ini memiliki port tambahan untuk melakukan fungsi khusus.
Tipe Mikrokontroler
Mikrokontroler tersedia dalam berbagai jenis, masing-masing dengan fitur dan kemampuan uniknya. Berikut adalah jenis-jenis mikrokontroler.
- Mikrokontroler 8-bit
Mikrokontroler 8-bit adalah jenis mikrokontroler yang paling umum digunakan. Memiliki arsitektur yang sederhana dan relatif mudah diprogram. Biasanya memiliki jumlah memori yang terbatas dan digunakan untuk aplikasi yang murah dan hemat daya. Beberapa mikrokontroler 8-bit yang populer antara lain Atmel AVR, Microchip PIC, dan Freescale 68HC08.
- Mikrokontroler 16-bit
Mikrokontroler 16-bit lebih kuat dari mikrokontroler 8-bit dan menawarkan tingkat kinerja yang lebih tinggi. Digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan tingkat kompleksitas yang lebih tinggi. Mereka banyak digunakan dalam aplikasi seperti pengendalian motor, perangkat medis, dan sistem otomotif. Beberapa mikrokontroler 16-bit yang populer antara lain Renesas RX, Microchip dsPIC, dan Freescale Coldfire.
- Mikrokontroler 32-bit
Mikrokontroler 32-bit adalah yang paling kuat dan mampu dari semua mikrokontroler. Memiliki memori yang jauh lebih besar dan menawarkan pemrosesan yang sangat cepat. Mereka digunakan dalam aplikasi seperti otomatisasi industri, robotika, dan perangkat medis kelas atas. Beberapa mikrokontroler 32-bit yang populer antara lain ARM Cortex-M, Renesas RX600, dan Atmel SAM3X.
- Digital Signal Controller (DSC)
Kontroler Sinyal Digital (DSC) adalah jenis mikrokontroler yang spesialisasi untuk memproses sinyal digital. Mereka digunakan dalam aplikasi seperti pengendalian motor, pengelolaan daya, dan pemrosesan audio. DSC dioptimalkan untuk pemrosesan sinyal digital (DSP) dan ideal untuk aplikasi yang membutuhkan pemrosesan waktu-nyata sinyal digital. Beberapa DSC populer antara lain Microchip dsPIC dan Texas Instruments C2000.
- Mikrokontroler Dioptimalkan Untuk Energi
Mikrokontroler yang dioptimalkan untuk energi adalah jenis mikrokontroler yang dirancang khusus untuk aplikasi yang membutuhkan efisiensi energi yang tinggi. Digunakan dalam aplikasi seperti perangkat medis, sistem kontrol suhu, dan sistem keamanan. Mikrokontroler yang dioptimalkan untuk energi biasanya memiliki fitur-fitur seperti mode hemat daya, pemantauan daya, dan deteksi tegangan rendah. Beberapa mikrokontroler yang dioptimalkan untuk energi yang populer antara lain Texas Instruments MSP430 dan Microchip PIC24.
- Mikrokontroler Dengan Fitur Keamanan
Mikrokontroler dengan fitur keamanan adalah jenis mikrokontroler yang dioptimalkan untuk keamanan sistem. Dilengkapi dengan fitur-fitur keamanan seperti kriptografi, perlindungan perangkat keras, dan deteksi manipulasi. Mikrokontroler ini biasanya digunakan dalam sistem keamanan, sistem pembayaran, dan aplikasi yang membutuhkan perlindungan data. Beberapa mikrokontroler dengan fitur keamanan yang populer antara lain Atmel SAM L11 dan NXP LPC5500.
- Mikrokontroler Internet of Things (IoT)
Mikrokontroler yang mendukung Internet of Things (IoT) adalah jenis mikrokontroler yang dirancang untuk memproses dan mengirimkan data pada jaringan IoT. Dilengkapi dengan modul Wi-Fi, Bluetooth, dan teknologi nirkabel lainnya. Mikrokontroler ini digunakan dalam aplikasi seperti smart home, smart city, dan smart grid. Beberapa mikrokontroler yang mendukung IoT yang populer antara lain STMicroelectronics STM32 dan ESP32.
- Mikrokontroler Aplikasi Khusus
Mikrokontroler untuk aplikasi khusus dirancang khusus untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang sangat spesifik. Bisa memiliki arsitektur yang unik dan fitur khusus untuk memenuhi kebutuhan aplikasi tertentu. Beberapa contoh mikrokontroler untuk aplikasi khusus termasuk mikrokontroler sensor yang digunakan dalam aplikasi penginderaan jarak jauh dan mikrokontroler OLED yang digunakan dalam aplikasi display.
Aplikasi Mikrokontroler
Mikrokontroler dimaksudkan untuk perangkat embedded. Mikrokontroler digunakan dalam perangkat otomatis seperti elektronik konsumen, perangkat, sistem pengendalian mesin mobil, remote control perangkat, mainan, dan banyak lagi sistem embedded. Dengan mikrokontroler dapat menurunkan ukuran dan biaya dibandingkan dengan desain yang menggunakan mikroprosesor. Mikrokontroler pada umumnya menggabungkan komponen analog yang diperlukan untuk mengendalikan struktur elektronik.
Elektronik Konsumen
Mikrokontroler digunakan dalam berbagai macam perangkat elektronik konsumen seperti televisi, remote control, kamera digital, dan sistem audio. Mikrokontroler membantu dalam pengaturan daya, pengendalian fungsi dasar dan memberikan kemampuan untuk memproses sinyal audio dan video. Contoh mikrokontroler yang digunakan dalam aplikasi ini adalah mikrokontroler PIC dan AVR dan lainnya.
Otomotif
Mikrokontroler digunakan juga pada sistem kendaraan seperti sistem injeksi bahan bakar, sistem pengereman, sistem kenyamanan dan sistem keselamatan. Mikrokontroler membantu mengoptimalkan kinerja dan efisiensi kendaraan, mengurangi emisi, dan meningkatkan keselamatan. Contoh mikrokontroler yang digunakan dalam aplikasi ini adalah mikrokontroler Freescale dan Renesas dan lainnya.
Industri
Mikrokontroler juga digunakan pada industri seperti sistem kontrol dan pemantauan, robotika, dan sistem kontrol otomatis. Mikrokontroler membantu meningkatkan efisiensi dan produktivitas dalam berbagai aplikasi industri. Contoh mikrokontroler yang digunakan dalam aplikasi ini adalah mikrokontroler ARM dan 8051.
Kesehatan
Mikrokontroler digunakan dalam aplikasi kesehatan seperti perangkat medis dan perangkat bantu dengar. Mikrokontroler membantu dalam pengukuran dan pengolahan sinyal untuk menghasilkan informasi yang berguna untuk diagnosis dan pengobatan. Contoh mikrokontroler yang digunakan dalam aplikasi ini adalah mikrokontroler MSP430 dan dsPIC.
IoT (Internet of Things)
Mikrokontroler digunakan dalam aplikasi IoT untuk mengendalikan dan memproses data dari berbagai perangkat nirkabel. Mikrokontroler ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti smart home, smart city, dan smart grid. Contoh mikrokontroler yang digunakan dalam aplikasi ini adalah mikrokontroler ESP32 dan STM32.
Kesimpulannya, sistem mikrokontroler telah menjadi bagian penting dari berbagai aplikasi teknologi modern. Dengan kemampuan pemrosesan dan kontrol yang tinggi, serta kemampuan pengiriman data dan komunikasi yang efisien, sistem mikrokontroler memungkinkan kita untuk mengontrol dan mengatur berbagai macam sistem dan perangkat dengan mudah dan efisien.
