Dasar-Dasar Mikrokontroler:Struktur, Prinsip Kerja, dan Aplikasi

Mikrokontroler terpasang

Sumber:Wikimedia Commons

Sebelum Anda terjun ke dunia elektronik tertanam, Anda perlu memahami apa yang diperlukan. Misalnya, bidang ini melibatkan penulisan kode Anda. Dan hampir tidak mungkin untuk melakukan ini jika Anda tidak memahami dasar-dasar mikrokontroler, bahasa pemrograman yang digunakannya, atau konsep pemrograman dasarnya. Atau Anda akan bingung harus mulai dari mana dan kewalahan juga.

Tapi, ada kabar baik:

Artikel ini akan mempelajari hal-hal dasar yang Anda perlukan untuk memulai dengan elektronik tertanam. Kita akan membahas apa itu mikrokontroler, cara kerja mikrokontroler, struktur dasarnya, dan banyak lagi.

Mari kita mulai!

Apa itu Mikrokontroler?

Mikrokontroler

Sumber:Wikimedia Commons

Sebelum mendefinisikan mikrokontroler, penting untuk diperhatikan bahwa mikroprosesor berbeda dari mikroprosesor (yang akan kita bahas nanti di artikel).

Konon, mikrokontroler adalah IC integrasi berskala sangat besar. Dan itu terdiri dari port I/O, unit logika, memori, unit komputasi elektronik, dan modul lain yang menyatu dalam satu chip. Anda juga dapat menyebut perangkat sebagai Komputer Chip Tunggal.

Selain itu, mikrokontroler juga merupakan Embedded Controller. Dan itu karena perangkat di samping sirkuit pendukung masuk ke alat yang dikontrolnya.

Anda dapat menemukan mikrokontroler di banyak perangkat atau aplikasi yang menampilkan data, mengukur, mengontrol, menyimpan, atau menghitung. Menariknya, Industri Otomotif menempati urutan teratas untuk pengguna mikrokontroler terbesar. Bagaimanapun, kendaraan memerlukan perangkat untuk mengontrol mesin dan mengatur sistem lain.

Area lain di mana mikrokontroler umum adalah dalam elektronik konsumen. Jadi, Anda dapat menemukan mikrokontroler di oven, kamera digital, pemutar DVD, dll. Peralatan pengujian dan pengukuran juga menggunakan mikrokontroler, misalnya generator fungsi, multimeter, dll.

Dasar-Dasar Mikrokontroler– Bagaimana Cara Kerja Mikrokontroler?

Biasanya, mikrokontroler menjalankan program tertentu dan tetap pada satu tugas. Jadi, mereka bekerja dengan mendapatkan input dari perangkat yang mereka kendalikan. Akibatnya, ini membantu mikrokontroler mempertahankan kontrol. Dan ia melakukannya dengan mengirimkan sinyal ke berbagai bagian perangkat.

Misalnya, mikrokontroler TV bekerja dengan mendapatkan input dari remote control. Kemudian, ia mengirimkan output di layar TV.

Jenis Mikrokontroler

Kami memiliki mikrokontroler yang berbeda berdasarkan kategori berikut:set instruksi, memori, dan bit.

Set Instruksi

Ada dua kategori mikrokontroler berdasarkan konfigurasi set instruksi:

RISC

Singkatan ini berarti Reduced Instruction Set Computers. Hal ini dilakukan dengan mengurangi siklus clock untuk setiap instruksi. Dan ini membantu mengurangi waktu kerja.

CISC

Akronim ini mewakili Komputer Set Instruksi Kompleks. Dan memungkinkan pengguna untuk memperbaiki satu instruksi sebagai opsi untuk perintah sederhana yang berbeda.

Memori

Kartu Memori (RAM)

Sumber:Wikimedia Commons

Dalam kategori konfigurasi memori, ada dua jenis mikrokontroler:

Mikrokontroler Memori Tertanam

Mikrokontroler jenis ini biasanya memiliki banyak komponen pada chip seperti timer dan counter, port I/O, memori data, interupsi, dll. Contoh mikrokontroler embedded memory adalah Intel 8051.

Mikrokontroler Memori Eksternal

Perancangan mikrokontroler jenis ini tidak memiliki memori program pada chipnya. Contoh yang sangat baik dari mikrokontroler memori eksternal adalah Intel 8031.

Bit

Ada tiga jenis mikrokontroler dalam kategori konfigurasi bit:

Mikrokontroler 32-Bit

Anda dapat menemukan mikrokontroler 32-bit di peralatan yang menggunakan kontrol otomatis seperti peralatan medis, dll.

Mikrokontroler 16-Bit

Mikrokontroler 16-bit berguna untuk aplikasi kinerja dan akurasi tinggi. Jadi, Anda dapat menggunakan mikrokontroler ini untuk melakukan operasi logika dan aritmatika. Contoh yang sangat baik dari mikrokontroler ini adalah Intel 8096.

Mikrokontroler 8-Bit

Mikrokontroler 8-bit adalah yang paling sedikit dalam kategori ini. Dan Anda dapat menggunakannya untuk melakukan tugas-tugas sederhana seperti menjalankan operasi logika dan aritmatika seperti pembagian, pengurangan, dll. Juga, contoh mikrokontroler ini adalah Intel 8051 dan 8031.

Struktur Dasar Mikrokontroler

Mikrokontroler memiliki tiga komponen mendasar:port I/O, memori, dan Central Processing Unit.

Komponen lain dari perangkat ini juga penting. Tetapi yang disebutkan di atas adalah perangkat pendukung. Jadi, kita akan melihat lebih dekat komponen utama mikrokontroler berdasarkan strukturnya.

Dasar-Dasar Mikrokontroler– Memori

Biasanya, sebagian besar sistem komputasi memerlukan dua jenis memori:Data dan memori Program. Memori data membantu menyimpan informasi sementara saat menjalankan instruksi. Tetapi memori Program terdiri dari program. Artinya, ini berisi instruksi yang akan dijalankan oleh CPU.

Bus

Bus Sistem adalah salah satu komponen yang paling jarang dibicarakan. Namun, ini adalah bagian penting dari mikrokontroler.

Ini mengacu pada kumpulan kabel penghubung yang menghubungkan CPU ke periferal lain seperti port I/O dan komponen pendukung lainnya.

Dasar-Dasar Mikrokontroler– CPU

CPU seperti hujan mikrokontroler. Dan memiliki dua bagian:CU (Unit Kontrol) dan ALU (Unit Aritmatika Logika).

Jadi, CPU bertanggung jawab untuk mendekode, membaca, dan melakukan instruksi untuk mengeksekusi operasi transfer Data, Logika, dan Aritmatika.

Interupsi

Interupsi adalah komponen penting lain dari mikrokontroler. Dan memiliki Mekanisme Penanganan Interupsi. Selain itu, komponen ini dapat terkait perangkat lunak, abadi, terkait perangkat keras, atau internal.

Dasar-Dasar Mikrokontroler– Port I/O

I/O mengacu pada port Input/Output. Komponen ini menawarkan mikrokontroler sebuah antarmuka ke koneksi eksternal. Misalnya, perangkat input seperti keypad, sakelar, dll., Memberikan informasi dari pengguna ke CPU. Dan ia melakukan ini dalam bentuk Data Biner.

Jadi, ketika CPU mendapatkan informasi dari perangkat input, ia melakukan instruksi yang sesuai. Kemudian, ia merespons melalui perangkat keluaran seperti printer, layar, LED, dll.

Port Serial

Komponen ini membantu mikrokontroler berinteraksi melalui komunikasi serial. Mikrokontroler hanya dapat berkomunikasi dengan periferal dan perangkat eksternal lainnya melalui port serial. Dan UART adalah komunikasi serial mikrokontroler yang paling umum.

DAC

Singkatan ini adalah singkatan dari Digital to Analog Converter. Dan itu adalah rangkaian yang mengubah sinyal Digital menjadi sinyal Analog. Selain itu, komponen ini menghubungkan CPU mikrokontroler dan perangkat analog (eksternal).

ADC

Singkatan ADC adalah singkatan dari Analog to Digital converter. Dan itu kebalikan dari DAC. Artinya, rangkaian membantu mengubah sinyal Analog menjadi sinyal Digital. Selain itu, sirkuit ini membuat koneksi antara perangkat Input Analog eksternal dan CPU mikrokontroler.

Selanjutnya, penting untuk dicatat bahwa perangkat analog sebagian besar adalah sensor. Oleh karena itu, agar CPU dapat memahami komunikasi, data analog harus diubah menjadi digital.

Dasar-dasar Mikrokontroler–Penghitung/Pengatur Waktu

Penghitung dan pengatur waktu adalah komponen penting dari mikrokontroler. Dan mereka bertanggung jawab untuk menawarkan operasi penghitungan peristiwa eksternal dan penundaan waktu. Selain itu, komponen menawarkan Kontrol Jam, Pembuatan Fungsi, dll.

Bit Konfigurasi

Mikrokontroler biasanya memiliki bit yang unik. Dan itu adalah bit Konfigurasi. Komponen ini membantu menyusun opsi khusus mikrokontroler, yang mencakup (tetapi tidak terbatas pada):

• Pemrograman Tegangan Rendah Hidup/Mati
• Pengatur Waktu Hidup/Mati
• Pengalihan Internal/Eksternal Aktif/Nonaktif
• Jenis Osilator
• Aktif/Nonaktif Monitor Jam Gagal-Aman
• Aktif/Nonaktif Reset Brown Out
• Pengatur Waktu Pengawas Hidup/Mati

Juga, pada mikrokontroler PIC, Anda akan melihat bit konfigurasi. Dan bertanggung jawab atas perlindungan kode data dan perlindungan kode program.

Artinya, bit konfigurasi menghentikan perangkat keras pemrograman eksternal dari membaca program dan ruang data Anda. Oleh karena itu, akan sulit bagi orang lain untuk mencuri kode Anda.

Perbandingan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Mikroprosesor

Sumber:Wikimedia Commons

Mikrokontroler

Sumber:Wikimedia Commons

Mikrokontroler adalah sebuah komputer yang terdiri dari timer, ROM, dan periferal lainnya. Oleh karena itu, Anda dapat menyebutnya komputer mini. Plus, mereka datang dalam versi yang berbeda. Tetapi mikroprosesor adalah sirkuit terintegrasi. Dan mereka memiliki kekuatan pemrosesan hanya dengan CPU di dalamnya.

Berikut tabel yang menunjukkan perbedaannya:

Pro

• Karena menulis dan menyimpan instruksi dalam memori, mikrokontroler tidak memerlukan sistem operasi yang rumit.
• Chip tidak memerlukan antarmuka eksternal komponen utama seperti port I/O.
• Anda dapat memprogram port I/O.
• Menempatkan semua komponen vital mengurangi area produk, biaya, dan waktu desain.

Kontra

• Tidak memiliki sistem operasi. Oleh karena itu, Anda harus menulis semua perintah.
• Memori mikrokontroler (bergantung pada jumlahnya) dapat membatasi instruksi yang dapat dilakukan perangkat.

Menutup

Singkatnya, dasar-dasar mikrokontroler menjelaskan kekuatan komputer mikro chip tunggal. Selanjutnya, ini terdiri dari beberapa periferal yang membentuk struktur perangkat seperti memori, CPU, port I/O, sirkuit Osilasi, dll. Selain itu, pabrikan membuat mikrokontroler ke dalam perangkat yang mereka kendalikan.

Dan masing-masing periferal memainkan peran penting yang berkontribusi pada fungsi mikrokontroler. Apa pendapat Anda tentang mikrokontroler? Apakah Anda memerlukan bantuan untuk mendapatkan yang terbaik untuk proyek Anda? Jangan ragu untuk menghubungi kami.