PERKENALAN MIKROKONTROLER

1.  Apakah Yang Disebut Dengan Mikrokontroler?

Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek

dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor

rumah kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya.

Pada masanya, kontroler dibangun dari komponen-komponen logika secara

keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Setelah itu barulah

dipergunakan mikrokprosesor sehingga keseluruhan kontroler masuk kedalam PCB

yang cukup kecil. Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yang dikendalikan

oleh mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb).

Proses pengecilan komponen terus berlangsung, semua komponen yang

diperlukan guna membangun suatu kontroler dapat dikemas dalam satu keping. Maka

lahirlah komputer keping tunggal (one chip microcomputer) atau disebut juga

mikrokontroler. Mikrokontrolere adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat

tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas

dalam satu keping, biasanya terdiri dari:

1. CPU (Central Processing Unit)

2. RAM (Random Access Memory)

3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM

4. I/O, Serial & Parallel

5. Timer

6. Interupt Controller

Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O

secara langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan

kata lain mikrokontroler adalah " Solusi satu Chip" yang secara drastis mengurangi

jumlah komponen dan biaya disain (harga relatif rendah).

2. Aplikasi Yang Dapat Dilakukan

Selain sebagai sistem monitor rumah seperti diatas, mikrokontroler sering

dijumpai pada peralatan rumah tangga (microwave oven, TV, stereo set dll), komputer

dan perlengkapannya, mobil dan lain sebagainya. Pada beberapa penggunaan bisa

ditemukan lebih dari satu prosesor didalamnya.

Mikrokontroler biasanya digunakan untuk peralatan yang tidak terlalu

membutuhkan kecepatan pemrosesan yang tinggi. Walaupun mungkin ada diantara

kita yang membayangkan untuk mengontrol oven microwave dengan menggunakan

sistem berbasis Unix, mengendalikan oven microwave dapat dengan mudah

menggunakan mikrokontroler yang paling kecil. Dilain pihak jika kita ingin

mengendalikan rudal guna mengejar anjing tetangga yang selalu menyalak ditengah

malam, kita akan memerlukan prosesor dengan kecepatan yang lebih tinggi.

Sifat spesial dari mikrokontroler adalah kecil dalam ukuran, hemat daya listrik

serta flexibilitasnya menyebabkan mikrokontroler sangat cocok untuk dipakai sebagai

pencatat/perekam data pada aplikasi yang tidak memerlukan kehadiran operator.

3. Jenis Yang Dapat Dipilih

Mikrokontroler tersedia dalam beberapa pilihan, tergantung dari keperluan dan

kemampuan yang diinginkan. Kita dapat memilih mikrokontroler 4, 8, 16 atau 32 bit.

Disamping itu terdapat pula mikrokontroler dengan kemampuan komunikasi serial,

penanganan keyboard, pemroses sinyal, pemroses video dll.

4. Pasar Bagi Mikrokontroler

WorldWide Microcontroller Shipments (in millions of dollars)

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00

4 bit 1,393 1,597 1,596 1,698 1,761 1,826 1,849 1,881 1,856 1,816 1,757

8 bit 2,077 2,615 2,862 3,703 4,689 5,634 6,553 7,529 8,423 9,219 9,715

16 bit 192 303 340 484 810 1,170 1,628 2,191 2,969 3,678 4,405

WorldWide Microcontroller Shipments (in Millions)

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00

4 bit 778 906 979 1,036 1,063 1110 1110 1096 1,064 1,025 970

8 bit 588 753 843 1,073 1,449 1,803 2,123 2,374 2,556 2,681 2,700

16 bit 22 38 45 59 106 157 227 313 419 501 585

Source: WSTS & ICE - 1994

Jika kita bertanya apa perlunya kita mempelajari mikrokontroler, tabel diatas akan

sedikit banyak memberikan gambaran tentang bisnis mikrokontroler yang akan

menghasilkan banyak tumpukan rupiah dimeja kita. Suatu survey di Amerika

menyatakan bahwa rata-rata terdapat 35 buah mikrokontroler yang digunakan pada

satu rumah di Amerika, dan diperkirakan akan menjadi 240 pada tahun 2000.

5. Pertimbangan Pemilihan Mikrokontroler

Terdapat beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan jenis

mana yang akan dipergunakan dalam disain kita yaitu seperti berikut:

v Ketersediaan dan harga dari suatu development tools (Programmer, Emulator

dan Simulator)

v Ketersediaan dokumentasi (Ref. Manual, Application notes, dan buku

lainnya).

v Ketersediaan tempat bertanya.

v Ketersediaan komponen OTP, Mask, dan Programmable.

6. Produsen Mikrokontroler

Dibawah ini adalah daftar produsen besar dari mikrokontroler dan unit yang

terjual (dalam ribuan).

Company (Units x 1000)

Motorola (358,894)

Mitsubishi(71,674)

NEC (70,180)

Hitachi (67,873)

Philips (56,680)

Intel (46,876)

SGS-Thomson (37,350)

Microchip (35,477)

Matsushitta (34,200)

Toshiba (32,205)

National Semiconductor (31,634)

Zilog (31,000)

Texas Instruments (29,725)

Siemens (20,874)

Sharp(17,505)

SOURCE: DataQuest June 1994

7. Hal-Hal Mengenai Mikrokontroler

v Tehnik fabrikasi

CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor

Ini adalah tehnik yang biasa dilakukan untuk memproduksi hampir

semua mikrokontroler terbaru. Mikrokontroler CMOS memerlukan

daya yang lebih rendah dibanding mikrokontroler yang dibuat

dengan tehnik sebelumnya, sehingga memungkinkan untuk

dioperasikan menggunakan batere. Chip CMOS juga memungkinkan

dioperasikan pada fully atau mendekati fully static, yang berarti

bahwa clock dapat diperlambat bahkan diberhentikan sehingga chip

berada dalam kondisi (mode) sleep. CMOS juga lebih tahan terhadap

noise dibandingkan cara fabrikasi sebelumnya.

v Arsitektur

Von-Neuman Architecure

Mikrokontroler yang di disain berdasarkan arsitektur ini memilik

sebuah data bus yang dipergunakan untuk "fetch" instruksi dan data.

Program (instruksi) dan data disimpan pada memori utama secara

bersama-sama. Ketika kontroler mengalamati suatu alamat di

memori utama, hal pertama yang dilakukan dalah mengambil

instruksi untuk dilaksanakan dan kemudian mengambil data

pendukung dari instruksi tsb. Cara ini memperlambat operasi

mikrokontroler.

Harvard Architecture

Arsitektur ini memilik bus data dan instruksi yang terpisah, sehingga

memungkinkan eksekusi dilakukan secara bersamaan. Secara teoritis

hal ini memungkinak eksekusi yang lebih cepat tetapi dilain fihak

memerlukan disain yang lebih kompleks.

v Instruksi

CISC

Saat ini hampir semua mikrokontroler adalah mikrokontroler CISC (Complete

Instruction Set Computer). Biasanya memiliki lebih dari 80 instruksi.

Keunggulan dari CISC ini adalah adanya instruksi yang bekerja seperti sebua

makro, sehingga memungkinkan programmer untuk menggunakan sebuah

instruksi menggantikan beberapa instruksi sedarhana lainnya.

RISC

Saat ini kecenderungan industri untuk menggunakan disain mikroprosesor

RISC ( Reduced Instruction Set Computer). Dengan menggunakan jumlah

instruksi yang lebih sedikit, memungkinkan lahan pada chip (silicon realestate)

digunakan untuk meningkatkan kemampuan chip. Keuntungan dari RIS

adalah kesederhanaan disain, chip yang lebih kecil, jumlah pin sedikit dan

sangat sedikit mengkonsumsi daya.

Dibawah ini adalah fature yang biasa dimiliki oleh RISC Processor:

Harvard Architecture, memungkinkan akses yang program dan data yang bersamaan .

Instruction Pipelining meningkatkan kecepatan eksekusi.

Orthogonal instruktion set untuk kemudahan dalam programming, memungkinkan

tiap instruksi untuk dioperasikan pada register atau digunakan pada beberapa mode

pengalamatan, instruksi-instruksi tidak mempunyai kombinasi tertentu dan juga tanpa

perkecualian.

8. Pilihan Memori

EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

Beberapa mikrokontroler memiliki EEPROM yang terintegrasi pada

chipnya. EEPROM ini dugunakan untuk menyimpan sejumlah kecil

parameter yang dapat berubah dari waktu ke waktu. Jenis memori ini

bekerja relatif pelan, dan kemampuan untuk dihapus/tulis nya juga

terbatas.

FLASH (EPROM)

FLASH meberikan pemecahan yang lebih baik dari EEPROM ketika

dibutuhkan sejumlah besar memori non-volatile untuk program.

FLASH ini bekerja lebih cepat dan dapat dihapus/tulis lebih sering

dibanding EEPROM.

Battery backed-up static RAM

Memori ini sangat berguna ketika dibutuhkan memori yang besar

untuk menyimpan data dan program. Keunggulan utama dari RAM

statis adalah sangat cepat dibanding memori non-volatile, dan juga

tidak terdapat keterbatasan kemampuan hapus/tulis sehingga sangat

cocok untuk aplikasi untuk menyimpan dan manipulasi data secara

lokal.

Field programming/reprogramming

Dengan menggunakan memori non-volatile untuk menyimpan

program akan memungkinkan mikrokontroler tersebut untuk

diprogram ditempat, tanpa melepaskan dari sistem yang

dikontrolnya. Dengan kata lain mikrokontroler tersebut dapat

diprogram setelah dirakit diPCBnya.

OTP - One Time Programmable

Mikrokontroler OTP adalah mikrokontroler yang hanya dapat

diprogram satu kali saja dan tidak dapat dihapus atau dimodifikasi.

Biasanya digunakan untuk produksi dengan jumlah terbatas. OTP

menggunakan EPROM standard tetapi tidak memiliki jendela untuk

menghapus programnya.

Software protection

Dengan "encryption" atau proteksi fuse, software yang telah diprogramkan

akan terlindungi dari pembajakan, modifikasi atau rekayasa ulang. Kemampuan ini

hanya dipunyai oleh komponen OTP atau komponen yang dapat diprogram ulang.

Pada komponen jenis Mask ROM tidak diperlukan proteksi, hal ini dikarenakan untuk

membajak isi programnya seseorang harus membacanya (visual) dari chip nya dengan

menggunakan mikroskop elektron.

Walaupun demikian pabrik mikrokontroler masih dapat membaca isi program

guna memastikan bahwa mikrokontroler diprogram dengan tepat, atau biasa disebut

"test mode". TEST MODE MEMUNGKINKAN KITA MEMBACA

KESELURUHAN ISI ROM , tetapi hal ini tidak perlu dibesar-besarkan karena test

mode ini bersifat SANGAT-SANGAT- SANGAT DIRAHASIAKAN dan hanya

diketahui oleh pabrikan yang memproduksi mikrokontroler tersebut. Test mode hanya

dapat dilakukan pada komponen Mask ROM.

9. Input/Output

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) adalah adapter serial port

adapter untuk komunikasi serial asinkron.

USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter)

merupakan adapter serial port untuk komunikasi serial sinkron dan asinkron.

Komunikasi serial sinkron tidak memerlukan start/stop bit dan dapat beroperasi pada

click yang lebih tinggi dibanding asinkron.

SPI (serial peripheral interface) merupakan port komunikasi serial sinkron.

SCI (serial communications interface) merupakan enhanced UART (asynchronous

serial port)

I2C bus (Inter-Integrated Circuit bus) merupakan antarmuka serial 2 kawat yang

dikembangkan oleh Philips. Dikembangkan untuk aplikasi 8 bit dan banyak

digunakan pada consumer electronics, automotive dan indistri. I2C bus ini berfungsi

sebagai antarmuka jaringan multi-master, multi-slave dengan deteksi tabrakan data.

Jaringan dapat dipasangkan hingga 128 titik dalam jarak 10 meter. Setiap titik dalam

jaringan dapat mengirim dan menerima data. Setiap titik dalam jaringan harus

memiliki alamat yang unik.

Analog to Digital Conversion (A/D). Fungsi ADC adalah merubah besaran analog

(biasanya tegangan) ke bilangan digital. Mikrokontroler dengan fasilitas ini dapat

digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang memerlukan informasi analog (misalnya

voltmeter, pengukur suhu dll).

Terdapat beberapa tipe dari ADC sbb:

- Succesive Approximation A/D converters.

- Single Slope A/D converters.

- Delta-Sigma A/Ds converters.

- Flash A/D.

D/A (Digital to Analog) Converters. Kebalikan dar ADC seperti diatas.

Comparator. Mikrokontroler tertentu memiliki ssebuah atau lebih komparator.

Komparator ini bekerja seperti IC komparator biasa tetapi sinyal input/outputnya

terpasang pada bus mikrokontroler.

10. Interupsi

Interupt merupakan metode yang efisien bagi mikrokontroler untuk

memproses periperalnya, mikrokontroler hanya bekerja memproses periperal tsb

hanya pada saat terdapat data diperiperal tsb. Pada saat terjadi interupt,

mikrokontroler menunda operasi yang sedang dilakukan kemudian mengidentifikasi

interupsi yang datang dan menjalankan rutin pelayanan interupsi.

Rata-rata mikrokontroler memiliki setidak-tidaknya sebuah interupsi eksternal,

interupsi yang dimiliki bisa dipicu oleh "edge" atau "level". Edge triggered interupt

bekerja tidak tergantung pada pada waktu terjadinya interupsi, tetapi interupsi bisa

terjadi karena glitch. Sedangkan Level triggered interupt harus tetap pada logika high

atau low sepanjang waktu tertentu agar dapat terjadi interupsi, interupsi ini tahan

terhadap glitch.

Perkenalan Mikrokontroler 6 dari 8 halaman

Maskable Interrupts

Dengan maskable interupt kita dapat bebas memilih untuk menggunakan satu

atau lebih interupsi. Keuntungan maskable interupt inin adalah kita dapat

mematikan interupsi pada saat mikrokontroler sedang melakukan proses yang

kritis sehingga interupsi yang datang akan diabaikan.

Vectored Interrupts

Pada saat terjadi interupsi, interupt handler secara otomatis akan

memindahkan program pada alamat tertentu yang telah ditentukan sesuai

dengan jenis interupsi yang terjadi.

11. Mikrokontroler Populer

Dibawah ini dijelaskan beberapa mikrokontroler yang cukup populer. Untuk

menggunakan salah satu mikrokontroler ini pilihan yang paling tepat adalah

mikrokontroler yang memiliki dokumentasi yang baik serta development tools dengan

harga yang terjangkau. Untuk pemula atau hobyst, Intel 8051, Motorola 68hc11 atau

Microchip PIC adalah pilihan yang cukup baik.

v 8051 (Intel dan lainnya)

Arsitektur Harvard modified dengan alamat terpisah untuk memori program

dan data. Memori untuk program bisa dialamati hingga 64 K. Memori bawah

(4K, 8K atau 16K tergantung tipe) bisa terletak di chipnya. Mikrokontroler ini

memiliki 128 byte memori internal ditambah beberapa register (SFR), juga

bisa mengalamati hingga 64K memori eksternal untuk data.

Cukup banyak software baik software komersil maupin gratis untuk

mikrokontroler 8051 ini. Mikrokontroler ini memiliki banyak varian sehingga

mampu memenuhi keperluan yang bebeda. Diproduksi tidak hanya oleh Intel

tetapi beberapa pabrikan lainnya juga ikut memproduksi jenis mikrokontroler

ini.

v 6805 (Motorola)

Memiliki arsitektur Von Neuman dimana instruksi, data, I/O, dan timer

terdapat pada satu daerah memori. Stack pointer yang dimiliki adalah 5 bit

sehingga kedalaman stack terbatas hingga 32 byte. Beberapa mikrokontroler

dari keluarga ini memiliki ADC, PLL, Frq. Synthesizer, serial I/O dan

software security.

v PIC (MicroChip)

Mikrokontroler PIC merupakan mikrokontroler RISC yang pertama. Pada

umumnya RISC mengakibatkan kesederhanaan rancangan dan memungkinkan

untuk menambah kemampuanya dengan biaya yang rendah. Walaupun hanya

memiliki sedikit instruksi (33 instruksi untuk 16C5x), keluarga PIC memiliki

banyak keunggulan yang sudah merupakan bagian dari chip. Dengan bus

instruksi dan bus data yang terpisah (arsitektur Harvard), PIC memungkinkan

akses data dan program secara bersamaan sehingga menaikan kinerja

pemrosesannya. Keuntungan dari kesederhanaan rancangan ini adalah chip

yang sangat kecil, sedikit pin dan pemakaian daya yang sangat kecil.

Popularitas mikrokontroler PIC ini meningkat sangat cepat. Dengan harga

yang murah, ukuran kecil dan hemat pemakaian daya, pada saat ini

mikrokontroler ini digunakan juga pada pemakaian lain seperti sebagai

rangkaian logika. Terdapat tiga keluarga PIC pada saat ini yaitu PIC16C5x,

PIC16Cxx dan PIC17Cxx.

Perkenalan Mikrokontroler 7 dari 8 halaman

v Z8 (Zilog)

Z8 merupakan turunan dari Zilog Z80. Memiliki arsitektur unik merupakan

arsitektur gabungan dengan tiga daerah memori yaitu: program memori, data

memori dan CPU register file. Mikrokontroler ini memiliki UART, timer,

DMA, I/O hingga 40 buah pada chipnya. Versi lainnya memiliki sync/async

serial channel.

Keseluruhan mikrokontroler ini memiliki Stack RAM yang dapat dikonfigurasikan

dan sistem interupsi, dua timer programmable dengan interupt, proteksi ROM, dua

analog komparator

12. Software

Software untuk menggunakan mikrokontroler dapat didapatkan secara gratis

dengan mencari di WWW, tetapi software gratis biasanya tidak dilengkapi dengan

dokumentasinya. Software ini diantaranya adalah software untuk simulasi dan

software untuk pemrograman. Jika ingin lebih serius mendalami mikrokontroler

mungkin lebih baik untuk membeli software lengkap dengan dokumentasinya.

Jika PIC merupakan mikrokontroler yang dipilih, kita dapat mendownload software

yang diperlukan secara gratis di web microchip yaitu MPSIM (simulator), MPASM

(assembler).

13. Bahasa Pemrograman Bagi Mikrokontroler

BAHASA MESIN DAN ASSEMBLER

Bahasa mesin adalah satu-satunya bahasa yang dimengerti oleh

mikrokontroler. Bahasa ini tidak mudah untuk dimengerti oleh manusia. Sedangkan

bahasa assembly adalah suatu bentuk bahasa mesin yang bisa dimengerti oleh

manusia. Setiap pernyataan dari bahasa assembly menggambarkan satu pernyataan

bahasa mesin. Sebagai contoh instruksi JMP (asal kata JUMP) akan lebih mudah

dimengerti dibandingkan instruksi B3H.

Pemrograman dengan menggunakan bahasa assembly/mesin menghasilkan

program yang kecil dan cepat. Hal ini dikarenakan kita sepenuhnya mengontrol kerja

dari program, tetapi tentu saja jika kita membuat program yang bertele-tele dan

berbelit akan menyebabkan program berjalan lambat.

Untuk orang yang pertama kali mempelajari mikrokontroler, akan lebih baik jika

mempelajari assembler terlebih dahulu sebelum mempelajari bahasa pemrograman

lainnya (mis: C). Dengan membuat program dengan assembler akan membimbing kita

memahami arsitektur dari mikrokontroler tsb.

KOMPILER

Compiler adalah penerjemah untuk bahasa pemrograman tingkat tinggi.

Bekerja dengan cara menterjemahkan (mis pada PC) langsung ke bahasa mesin yang

dimengerti oleh mikrokontroler.

Salah satu compiler yang banyak dipergunakan saat ini adalah "C". "C" digunakan

pada mikrokontroler kecil hingga supercomputer. Walaupun program dengan C

sedikit sulit untuk dipahami (diakibatkan oleh gaya penulisan program yang berbeda

untuk tiap programer), C merupakan alat yang sangat flexible dan sangat membantu

pengembangan program. Bahasa ini adalah bahasa tingkat tinggi tetapi masih

memungkinkan kita akses langsung ke mesin. Saat ini terdapat beberapa compiler C

yang cukup murah dan bagus untuk pemrograman mikrokntroler terkenal. Kode

(bahasa mesin) yang dihasilkan oleh compiler ini cukup efisien (cepat dan kompak).

Perkenalan Mikrokontroler 8 dari 8 halaman

14. Alat Bantu Pengembangan

Memiliki software pemrograman belum mencukupi untuk mengembangkan

program bagi suatu mikrokontroler. Diperlukan pula software untuk mencari

kesalahan dalam pemrograman sbb:

SIMULATOR

Fungsi simulator adalah mensimulasikan atau menirukan kerja mikrokontroler

pada PC. Langkah-langkah yang dikerjakan serta apa yang terjadi ketika

program dijalankan dapat diamati dilayar PC. Disamping itu juga isi dari

register atau variabel dapat diisi atau diubah ketika program djalankan.

Simulator tidak dapat mensimulasi kehadiran interupsi secara baik, dan

biasanya program yang dijalankan jauh lebih lambat dibandingkan pada

keadaan sebenarnya.

DEBUGER RESIDEN

Debuger residen menjalankan program di mikrokontroler itu sendiri, dan pada

saat bersamaan menampilkan hasilnya pada komputer induknya (PC). Alat

bantu ini memiliki beberapa keunggulan seperti pada simulator dengan

kelebihan lain yaitu kita dapat melihat bagaimana program tersebut bekerja

pada target yang sebenarnya. Namun disisi lain, alat bantu ini memakai

sebagian sumber daya yang dimiliki oleh mikrokontroler seperti port

komunikasi (untuk komunikasi dgn PC), interupsi untuk untuk menjalankan

program perlangkah (single step) dan sejumlah memori untuk menyimpan

program dari debugger (bagian residen yang ditempatkan di target).

EMULATOR

Emulator adalah peralatan yang bekerja dengan berpura-pura sebagai

mikrokontroler dan pada saat bersamaan dia mengambil informasi untuk

ditampilkan. Emulator memberikan kontrol penuh pada target. Emulator ini

bisa berupa perangkat dengan display tersendiri atau merupakan pengantar

muka PC.

Jika cukup banyak dana yang dimiliki, emulator ini adalah alat yang benar-benar

diperlukan dalam mengembangkan suatu sistem.

Ada beberapa Contoh Aplikasi Mikrikontroller:

Aplikasi Timer pada Mikrokontroller Atmel

Timer merupakan sebuah hardware khusus yang disediakan oleh Atmel untuk menghitung/mencacah dari suatu nilai tertentu hingga nilai maksimal yang diset saat mem-flash source code ke dalam mikrokontroller. Ia dapat bekerja parallel walau mikrokontroller sedang mengeksekusi suatu perintah. Pada saat ia selesai berhitung, interrupt akan diaktifkan agar mikrokontroller tahu dan beranjak untuk mengeksekusi perintah terkait timer tersebut.

Dalam menggunakan timer, ada beberapa istilah mode yang harus diketahui agar tidak bingung saat memprogram.

·  Mode Normal: Pada mode ini timer akan menghitung dari nilai terendah hingga nilai maksimal dan interrupt overflow akan diaktifkan saat hitungan reset ke nilai terendah karena telah melebihi nilai maksimal.

·  Mode CTC (Clear Timer on Compare Match): Pada mode ini, nilai maksimal dari timer dapat di-set dengan nilai tertentu dan pada saat menyentuh nilai maksimal tersebut, timer akan kembali ke nilai terendah. Misal dalam timer 8 bit, normalnya nilai maksimalnya adalah 255, namun pada mode ini nilainya dapat di-set menjadi 200, 100 atau sesuai kebutuhan.

·  Mode Fast PWM: Pada dasarnya mode ini bekerja mirip mode normal, namun pada mode ini ketambahan fitur output compare sehingga dapat menghasilkan pulse width modulation. Misal: nilai OCR di-set 200, pada pin OC0A akan bernilai 1 saat timer menghitung dari nilai terendah hingga kurang dari OCR, sebaliknya pada pin OC0A akan bernilai 0 saat OCR lebih kecil atau sama dengan OCR.

·  Mode Phase Correct PWM: Pada dasarnya mode ini sama dengan Fast PWM, namun bedanya setelah mencapai nilai maksimal, dia akan menghitung mundur hingga ke nilai terndah. Mode ini juga menyediakan fitur ouput compare untuk menghasilkan PWM.

Beberapa mode dalam timer

Tidak hanya mode, ada juga istilah penting yang juga harus dipahami dalam memprogram mikrokontroller. Istilah tersebut adalah clock pre-scalling. Maksudnya adalah, mengeset clock yang digunakan untuk menghitung dalam timer. Misal jika tidak menggunakan prescalling, maka timer secara otomatis akan menggunakan referensi dari Xtal, external clock. Jika Xtal yang digunakan adalah 16MHz, maka pencacahan timer dihitung setiap 1/16 Mhz atau 0.0625 us. Sehingga, jika kita menge-set timer dengan mode normal dan prescalling sesuai dengan external clock, maka waktu yang dibutuhkan untuk mencacah dari nilai terendah hingga maksimal (timer overflow) adalah 255 x 0,0625 us atau kira-kira 15.9375 us.

Contoh penggunaan prescaller dalam timer. Semakin besar prescaller semakin lambat waktu pencacahan timer.

Setelah membahas beberapa istilah, mari sejenak kita mengambil contoh cara menerapkan timer untuk sebuah aplikasi jam digital. Dalam jam digital dibutuhkan timer untuk menandai perubahan detik demi detik yang kemudian diakumulasi menjadi menit dan jam. Jadi, kata kunci dalam aplikasi jam digital adalah bagaimana cara menghitung satu detik berdasarkan pendekatan frekuensi clock mikrokontroller.

Di sini saya akan langsung berasumsi menggunakan clock prescalling yang sama dengan seper-256 dari external clock / xtal, nilai xtal yang digunakan adalah 16 MHz, dan mode yang digunakan adalah normal. Dari asumsi tersebut didapatkan:
- clock timer / pencacah timer = 256/16 MHz = 16 us
- t saat overflow = 255 x 16 us = 4.08 ms
Nilai tersebut tentu saja masih jauh dari satu detik sehingga kita butuh pencacah lagi yang akan menggunakan variabel berupa unsigned char sebesar 8 bit. Pencacah itu akan menghitung dari nol hingga nilai maksimal yang didapatkan dari hasil berikut.
- Maxcacah = 1000 ms / 4.08 ms = 245.098039 (dibulatkan ke bawah menjadi 245)
Dari nilai tersebut, maka akan didapatkan timer dengan nilai yang mendekati satu detik yaitu 4.08 ms x 245 atau sebesar 0.996 detik.

Berikut contoh programnya dengan menggunakan CV-AVR.

// define global variable
unsigned char pencacah = 0;
volatile unsigned char detik = 0;
static unsigned char MAX_CACAH = 245;

// interrupt timer overflow
interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)
{
// check if it’s already 1 second
if(pencacah>=245)
{
// clear counter
pencacah = 0;
detik++;
} else {
pencacah++;
}
}

void main (void)
{
// define local variable and register
unsigned char menit = 0;
unsigned char jam = 0;

// …

//

while(1)
{
if(detik == 60)
{
detik = 0;
if(menit == 60)
{
menit = 0;
if(jam == 24)
{
jam = 0;
} else {
jam++;
}
} else {
menit++;
}
}
}

}

Aplikasi Mikrokontroller 001 “Traffic light 3 arah dengan atmega8535″

Posted on 09/05/2013

Pada aplikasi ini saya mempergunakan atmega8535 sebagai mikrokontroller utama atau main controller nya ,, rangkaiannya cukup simple dengan mempergunakan 9 buah led sebagai prototype. Dan led tersebut akan menyala dengan active low ( jika diberi logika 0).

Timernya masih menggunakan sistem delay (waktu tunggu) dan untuk waktunya bisa dimodifikasi sesuai dengan keinginan dengan mengubah nilai _delay_ms(“waktutunggu”);.

Berikut komponen yang dibutuhkan :

• 1 ic microcontroller atmega8535
• 1 crystal 11.0592 MHz
• 2 Capasitor 22nF
• 1 Push button (sbg tombol reset)
• 1 Resistor 10K
• 1 Capasitor 10uF
• 9 Resistor 330 Ohm
• 3 Led warna merah
• 3 Led warna kuning
• 3 Led warna hijau
• Catu daya (adaptor 5v)

Gambar rangkaian simulasi di ISIS Proteus adalah :

Dan ini program bahasa C dengan AVR studio4 :

/*

 * Created: 08/05/2013 18:22:25

 *  Author: Ramada_Arief

 * Program Traffic_light_1

 */

#define F_CPU 11059200UL

#include <avr/io.h>

#include <util/delay.h>

void delay_ms(int ms)

{

                for(int i=0; i<=ms; i++) {_delay_ms(1);};  //fungsi delay manipulasi

}

int main(void)

{             

                PORTB=0xFF; //port output

                DDRB=0xFF; //port_b disetting sebagai output

                PORTC=0xFF;

                DDRC=0xFF;

                PORTD=0xFF;

                DDRD=0xFF;

                while(1)

    {

PORTB=(1<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(0<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(0<<PB7); 

_delay_ms(50);

PORTC=(1<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(1<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(1<<PC7);

_delay_ms(50);

PORTD=(0<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(1<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(1<<PD7);

 _delay_ms(70000);  //bisa dimodifikasi

PORTB=(1<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(0<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(0<<PB7);

 _delay_ms(50);

PORTC=(0<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(0<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(1<<PC7);

_delay_ms(50);

PORTD=(1<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(1<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(1<<PD7);

_delay_ms(2000);

PORTB=(0<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(1<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(0<<PB7);

_delay_ms(50);

PORTC=(1<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(1<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(1<<PC7);

_delay_ms(50);

PORTD=(1<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(0<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(1<<PD7);

_delay_ms(40000);  //bisa dimodifikasi

PORTB=(0<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(1<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(0<<PB7);

_delay_ms(50);

PORTC=(1<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(0<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(0<<PC7);

_delay_ms(50);

PORTD=(1<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(1<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(1<<PD7);

_delay_ms(2000);

PORTB=(0<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(0<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(1<<PB7);

_delay_ms(50);

PORTC=(1<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(1<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(1<<PC7);

_delay_ms(50);

PORTD=(1<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(1<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(0<<PD7);

_delay_ms(55000);   //bisa dimodifikasi

PORTB=(0<<PB0)|(1<<PB1)|(1<<PB2)|(0<<PB3)|(1<<PB4)|(1<<PB5)|(1<<PB6)|(1<<PB7);

_delay_ms(50);

PORTC=(0<<PC0)|(1<<PC1)|(1<<PC2)|(1<<PC3)|(1<<PC4)|(1<<PC5)|(1<<PC6)|(0<<PC7);

 _delay_ms(50);

PORTD=(1<<PD0)|(1<<PD1)|(1<<PD2)|(1<<PD3)|(1<<PD4)|(1<<PD5)|(1<<PD6)|(1<<PD7);

_delay_ms(2000);

};

return(0);

                }