Bab 2 membahas perangkat keras yang dibutuhkan untuk mengembangkan sistem berbasis mikrokontroler ATmega16, termasuk sistem minimum (power supply, osilator, reset, ISP, I/O), downloader USBasp untuk memrogram mikrokontroler, dan modul trainer yang berisi sistem minimum dan komponen pendukung.

1. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 13
BAB II
Kebutuhan Hardware Atmega16
Sebelum dapat mengembangkan sistem berbasis mikrokontroler, kita perlu mengetahui
perangkat keras (hardware) / rangkaian apa saja yang dibutuhkan. Ada dua rangkaian /
perangkat yang wajib diketahui yaitu sistem minimum serta downloader / programmer.
Selain itu, untuk tujuan pembelajaran biasa dikembangkan trainer / AVR Board yang
berisi sistem minimum, downloader dan berbagai rangkaian I/O.
1. Sistem Minimum Atmega16
Rangkaian sistem minimum merupakan rangkaian minimal agar mikrokontroler dapat
bekerja atau beroperasi. Rangkaian yang digunakan dalam sistem minimum
mikrokontroler merupakan standar yang ada pada rangkaian mikrokontroler ATmega,
yaitu terdiri dari :
a. Rangkaian power supply
Seperti halnya rangkaian elektronika lain, mikrokontroler juga membutuhkan
power supply atau sering juga disebut catu daya agar bisa bekerja.
Mikrokontroler beroprasi pada tegangan 5 volt. Biasanya pembuatan catu daya
mikrokontroler menggunakan IC regulator 7805 agar tegangannya bisa stabil.
Gambar 2.1. IC Regulator LM7805 untuk power supply mikrokontroler
b. Rangkaian Osilator (pembangkit frekuensi)
Pada dasarnya mikrokontroler memiliki sifat seperti manusia. Jika manusia
memiliki jantung untuk bisa hidup maka mikrokontroler memiliki osilator untuk
bisa beroprasi. Mikrokontroler sendiri sudah memiliki osilator internal yaitu
sebesar 8MHz tetapi kadang kala agar kinerja mikronkontroler lebih cepat osilator
internal tidak bisa menangani kasus tersebut. Oleh karena itu dibutuhkan osilator
eksternal (kristal) yang nilainya lebih dari 8MHz. Perlu diperhatikan
mikrokontroler hanya bisa beroprasi sampai 16 MHz. Jadi kalau memilih krsital

2. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 14
untuk AVR tidak boleh lebih dari 16MHz.
Gambar 2.2. Kristal 16MHz yang berfungsi sebagai osilator eksternal
Gambar rangkaian bisa dilihat di bawah ini :
Gambar 2.3. Rangkaian Osilator
c. Reset
Rangkaian reset sama fungsinya dengan rangkaian reset pada komputer.
Fungsi reset di mikrokontroler yaitu untuk merestart program, sehingga kembali
ke program awal. Penggunaan reset pada mikrokontroler opsional, bisa digunakan
atau tidak tergantung dengan tujuan si pengguna. Untuk membuat rangkaian reset
cukup digunakan push button, resistor dan kapasitor yang dihubungkan ke pin
reset.
Gambar 2.4. Rangkaian Reset

3. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 15
d. ISP (In Sistem Progammable)
Sistem Minimum Mikrokontroler dibuat untuk diprogram. Prinsipnya
mikrokontroler bisa diprogram secara parallel atau secara serial. Pemrograman
mikrokontroler secara serial atau lebih dikenal dengan ISP tidak memerlukan
banyak jalur data. Tapi ISP memiliki kelemahan, jika salah setting fuse bit yang
memiliki fungsi vital misal pin reset di disable maka alamat DEH sudah tidak bisa
digunakan lagi. Untuk mengembalikan settingan fuse bit tadi, harus menggunakan
pemrograman tipe parallel (high voltage programming).
Antarmuka port ISP ini dihubungkan pada rangkaian downloader ISP. Jadi untuk
bentuk antarmukanya, sebenarnya terserah, tergantung pada bentuk ISP
downloadernya. Berikut adalah antarmuka port ISP untuk pin header 10 pin dan 6
pin. :
Gambar 2.5. Bentuk antarmuka port downloader ISP 6pin dan 10pin
Namun kita bisa juga membuat antarmuka sendiri, semisal ingin lebih sederhana, bisa
menggunakan tipe seperti di bawah ini, kita bisa memodifikasi sendiri asalkan terhubung ke
port MOSI, MISO, SCK, RES, VCC, Ground pada ATMega.
Gambar 2.6. Antarmuka Port ISP modifikasi yang lebih sederhana
e. I/O (Input dan Output)
Untuk dapat bekerja, mikrokontroler membutuhkan inputan untuk bisa
diproses menjadi output. Dalam mikrokontroler I/O bisa di proses dari kaki-kaki
di port I/O. Atmega16 memiliki 4 port yang masing masing terdiri dari 8 pin/kaki
yang bisa digunakan baik sebagai input maupun output. Untuk rangkaiannya, kita
tinggal menghubungkan rangkaian yang ingin dijadikan input atau output ke
PORT I/O tersebut. Pengaturan lebih lanjutnya, bisa dilakukan di saat memrogram
di komputer.

4. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 16
Berikut adalah skematik lengkap dari rangkaian sistem minimum ATMega16
Gambar 2.7. Rangkaian Sistem Minimum ATMega16
2. Downloader / Programmer USBasp
Downloader adalah suatu alat yang digunakan untuk memasukkan program dari
pc/laptop ke suatu mikrokontroler. Ada berbagai macam jenis downloader ini, mulai
dari yang tipe serial sampai yang paralel. Namun karena port Paralel di komputer
sekarang mulai jarang ditemukan, maka sekarang lebih banyak digunakan tipe USB.
Gambar 2.8. Downloader tipe USB yang semakin kecil dan praktis
Salah satu tipe yang banyak digunakan adalah USBasp. Tipe downloader ini
sangat praktis dan mudah digunakan karena tinggal menghubungkannya ke port USB
komputer. Selain itu, downloader ini bersifat open source sehingga banyak yang
memodifikasi dan mengembangkan hingga kini ukuran dan bentuknya ada yang
berukuran kecil mirip flashdisk.
Rangkaian USBasp ini menggunakan IC ATMega 8, sebelum digunakan
ATMega 8 di isi firmware terlebih dahulu. Untuk file firmwarenya bisa anda dapatkan

5. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 17
di situs resmi nya di: http://fischl.de/usbasp. Di situs tersebut juga tersedia skematik
rangkaian yang bisa kamu download dan membuat downloadermu sendiri. Berikut
adalah skematik rangkaian downloader USBasp
Gambar 2.9. rangkaian downloader USBasp (dari http://fischl.de/usbasp)
Kelebihan dari USBasp adalah :
a. Dapat berjalan pada banyak platform contoh nya Linux, Windows dan Mac OS
b.Tidak membutuhkan kontroler khusus atau komponen smd untuk beroperasi
c. Kecepatan programming-nya bisa mencapai 5KBytes/sec
d.Menu pilihan pada SCK yang dapat menghasilkan clock speed rendah <1,5 MHz
e. Serial Interface pada saat debugging program
Cara kerja downloader ini adalah seperti berikut :
Gambar 2.10. cara kerja downloader

6. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 18
3. Modul Trainer / AVRBoard
Modul trainer / AVR board adalah sebuah rangkaian terpadu yang berisi sismin
dan rangkaian I/O seperti rangkaian led, push button, display 7segmen, LCD, Motor
DC dan sebagainya. Modul ini biasanya ditujukan untuk pembelajaran agar lebih
mudah dipahami.
Gambar 2.11. Contoh Trainner AVR yang dilengkapi komponen pendukung
Namun ada juga trainner yang lebih sederhana, dimana hanya berupa sistem
minimum ditambah pin konektor untuk PORT I/O untuk nanti disambungkan ke
rangkaian / modul lain seperti LED, tombol, LCD atau sensor. Sehingga dapat
dikatakan trainner ini adalah model terpisah, kita bisa membuat sendiri rangkaian
untuk input atau outputannya.
Gambar 2.12. Trainner yang hanya berisi sistem minimum dan pin konektor PORT I/O

7. Modul Dasar Mikrokontroler | Beny Abdurrahman | 19
Saya mengambil contoh modul AVRboard dari LKS 2015 yang terdiri dari
rangkaian berikut :
Setiap modul AVR ini berbeda-beda tergantung dari pembuatnya. Maka dari itu,
sebelum melakukan pemrograman, lihat dulu konfigurasi port I/O nya. Apakah
menggunakan pull-up atau tidak. Misalnya pada rangkaian led di atas, kaki PortA
terhubung ke Anoda LED, artinya untuk menyalakan LED kita menggunakan logika
high/1. Kebalikannya jika nanti menemukan PORTA terhubung ke katoda, maka
gunakan logika low/0 untuk menyalakan led, karena jika diberi tegangan/logika high
justru led akan mati.