Sistem Minimum dan Mikrokontroler

Mikrokontroler populer pertama dibuat oleh intel pada tahun 1976, yaitu mikrokontroler 8-bit intel 8748 yang termasuk keluarga MCS-48. Menurut KBWI (Kamus Besar Wikipedia Indonesia) mikrokontroler adalah sistem mikroposesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berisi komponen pendukung sistem minimum mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O. Dalam bahasa yang lebih sederhana, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang punya input, output serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Lebih sederhana lagi cara kerja device ini adalah membaca dan menulis data. Jika anda sudah mahir membaca dan menulis data pada alat ini, maka mikrokontroler bisa anda gunakan untuk mengerjakan instruksi yang anda berikan.

Lantas bagaimana cara memprogram sebuah mikrokontroler? Sistem minimum dibutuhkan. Rangkaian Sistem minimum Mikrokontroler adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu uC untuk dapat berfungsi dengan baik. Sistem Minimum atau Sismin ini kemudia bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. Misalnya anda ingin membuat running LED, maka langkahnya adalah : membuat program dengan software, mendownload program  ke  mikrokontroler pada sismin, menghubungkan PORT pada sismin ke rangkaian LED, dan WoW LED akan berlari. Bila tertarik, anda bisa membuatnya sendiri. Mikrokontroler berbagai jenis banyak tersedia di pasaran, sementara sismin harus anda buat sendiri dan inilah penjelasannya.

Selain power supply, pada umumnya suatu mikrokontroler membutuhkan dua elemen untuk berfungsi yaitu kristal osilator dan rangkaian RESET. Analogi fungsi kristal osilator adalah jantung pada tubuh manusia. Perbedaannya jantung memompa darah sedangkan XTAL memompa data. Fungsi rangkaian RESET adalah untuk membuat uC memulai kembali pembacaan program. Ini dibutuhkan saat device hang saat eksekusi program.

Di keluarga mikrokontroler AVR, seri 8535 adalah salah satu seri yang sangat banyak digunakan. Untuk membuat rangkaian sismin Atmel AVR 8535, komponen yang anda perlukan adalah :

ü  IC mikrokontroler ATMega8535

ü  XTAL 4MHx atau 8MHz

ü  3 buah kapasitor kertas (dua buah 22pF dan sebuah 100 nF)

ü  Sebuah kapasitor elektrolit 4,7 uF

ü  2 buah resistor (100 Ohm dan 10 KOhm)

ü  Tombol reset pushbutton

Sebenarnya ATMega8535 sudah dilengkapi osilator internal sehingga tidak diperlukan kristal,  namun frekuensi maksimalnya hanya 8MHz. Setelah memiliki semua komponen diatas yang perlu anda lakukan adalah merangkainya dengan skematik seperti dibawah. Sismin AVR sangat sederhana. Anda hanya perlu menghubungkan VCC dan AVCC ke +5 V dan GND serta AGND ke ground. Pin reset tidak perlu dihubungkan apa-apa (diambangkan). Untuk trainer, sismin ini sudah cukup karena dapat mengakses seluruh pin input dan output, juga menggunakan fitur-fitur mikrokontroler yang esensial.

Setelah melihat skematik dibawah, mungkin anda yang belum pernah medesain PCB akan bingung. Tentu sulit memakai dot matrix dan menyambungkan tiap komponen menggunakan kabel jumper. Untuk rangkaian seperti ini dan yang lebih rumit, anda harus mendesain PCB anda sendiri. Banyak software yang bisa digunakan untuk tracing contohnya ALTIUM Designer, PROTEUS, dan EAGLE. Caranya tidak akan diulas disini, namun tidak terlalu rumit untuk anda pelajari. Setelah membuat program, rangkaian sistem minimum jadi, anda harus memberi program tersebut ke mikrokontroler. Bagaimana caranya? Tentu menggunakan kabel downloader. Setelah uC mempunyai instruksi yang siap dieksekusi, jangan lupa untuk menyambungkan PORT output sistem minimum ke rangkaian lainnya, seperti rangkaian LED untuk menyimulasikan program.

Sudah cukup panjang agak lebar penjelasan tentang sistem minimum dan kegunaannya, rasanya kurang bila belum mencoba sendiri. Bagaimana membuat sistem minimumnya? Dimana mencari komponen-komponen terutama harganya mahal? Tapi hal itu tidak menjadi masalah, sudah banyak software untuk menyimulasikan rangkaian elektronika sederhana. Proteus Isis salah satunya yang bisa anda dapatkan di internet. Sementara untuk membuat program di IC ATmega, anda  bisa menggunakan CVAVR, WinAVR, AVR Studio, dan lain-lain.

Berikut contoh beberapa rangkaian sismin :