REALISASI SISTEM PERINGATAN KONDISI DENYUT JANTUNG BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535 DENGAN KOMUNIKASI BLUETOOTH

(1)

JANTUNG BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535

DENGAN KOMUNIKASI BLUETOOTH

Realized Heart Beat Warning System Based Microcontroller ATMEGA 8535 with Bluetooth Communication

PROYEK AKHIR untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma III

Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro

diajukan oleh :

Dwi Fitrianto 091331008

Politeknik Negeri Bandung

2012

(2)

iv

(3)

v

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Dwi Fitrianto NIM : 091331008

Tempat/ Tanggal Lahir : Jakarta / 27 April 1991

SD lulus tahun : 2003 di SDN 07 Rawa Badak Selatan SLTP lulus tahun : 2006 di SLTPN 121 Jakarta Utara SMA lulus tahun : 2009 di SMAN 13 Jakarta Utara

Tanggal permulaan kuliah : September 2009 di Politeknik Negeri Bandung

Prestasi / Organisasi yang pernah di capai :

1. Ketua Umum OSIS SMAN 13 Jakarta Utara periode 2007-2008. 2. Anggota Palang Merah Indonesia (PMI) Jakarta Utara.

3. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi 2009.

4. Ketua Divisi Rohani Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi 2009-2010.

(4)

v

Kemarin adalah saksi.Hari ini adalah kunci.

Dan Esok adalah misteri

Ku Persembahkan Perjuangan ini kepada mereka

yang berjuang demi putra-putrinya : Ayah dan Ibuku

(5)

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat izin dan ridho-Nya laporan ini dapat diselesaikan. Laporan ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III di Program Studi Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.

Laporan yang dikerjakan dalam bentuk satu sistem ini, berjudul “Realisasi

Sistem Peringatan Kondisi Denyut Jantung Berbasis Mikrokontroller ATMega 8535 dengan Komunikasi Bluetooth ( Realized Heart Beat Warning System Based MicrocontrollerATMega 8535 with Bluetooth Communication )”

Dalam kesempatan ini, penulis menyadari bahwa untuk dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang sebesar – besarnya kepada :

1. Allah SWT, dzat yang jauh lebih dekat dari urat nadi. Yang memberi rahmat saat tidak satu pun makhluk-Nya dapat memberinya.

2. Orangtua ku, yang selalu memberikan dukungan baik moril maupun materil dalam pembuatan Proyek Akhir.

3. Bapak Teddi Hariyanto ST.,MT., selaku pembimbing tunggal, baik dalam pengarahan serta dorongannya semasa bimbingan hingga terselesaikannya Proyek Akhir ini.

4. Seluruh dosen telekomunikasi yang telah memberikan ilmu dari semester satu sampai semester enam.

5. Para teknisi di laboratorium Program Studi Teknik Telekomunikasi 6. Rekan kerja Proyek Akhir ini, Mira Febriani.

7. Seorang teman dan keluarganya, yang memberi penulis inspirasi saat menempuh pendidikan di Polban. Hingga penulis merasakan perjuangan yang penuh warna.

(6)

vii

8. Teman – teman angkatan 2009, khususnya kelas 3TCA dan teman – teman Asrama Polban, yang selalu memberikan perhatian, bantuan dan motivasinya kepada penulis.

9. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan Proyek Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu – persatu.

Dalam pembuatan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandung, Agustus 2012 Penulis

(7)

viii

ABSTRAK

Pada Proyek Akhir ini telah direalisasikan sistem yang dapat mendeteksi dan memberi peringatan terhadap kondisi denyut jantung manusia.Dalam dunia kedokteran denyut jantung sangat diperlukan untuk mengetahui kondisi kesehatan

seseorang.Perangkat kedokteran yang biasa digunakan adalah

Elektrocardiograph, oximeter dan stetoscope.Namun perangkat tersebut pada

umumnya hanya menghitung dan menampilkan hasil perhitungannya di tempat (statis).Di samping harga yang relatif tinggi.menjadikan peralatan tersebut tidak banyak beredar di masyarakat.Maka dalam proyek akhir ini direalisasikan sistem baru berbasis mikrokontroller ATmega 8535.Pendeteksi denyut jantung dilakukan menggunakan sensor photoelektrik yang diletakkan pada jari tangan (telunjuk kiri). Untuk mendapatkan hasil yang cepat, mikrokontroller ATMega 8535 menghitung jumlah denyut jantung per menit (BPM) dengan metode sampling selama 30 detik. Kemudian mentransmisikan hasil perhitungan ke handphone menggunakan media Bluetooth.

Kata kunci : Elektrocardiograph, Oximeter, Stetoscope, Mikrokontroller ATMega 8535, Bluetooth

ABSTRACT

In this Final Project has been realized a system that can detect and give warning of human heart beat condition. In medical world, human heart beat are fully required to notice someone health. Commonly used device in this field are electrocardiograph, oxymeter and stethoscope. But generally, it only counts heart beat and shows report in static place, beside of highly cost,the device is rare. Therefore in this final project designed a new system based on microcontroller ATMEGA 8535. The heart beat detector works using a photoelectrical sensor placed on a finger. For quickly result microcontroller ATMEGA 8535 counts the heart beats per minute (BPM) using sample methode for 30 seconds. Then transmit the results to an android phone using Bluetooth.

Keyword : Electrocardiograph, Oxymeter, Stethoscope, Microcontroller ATMEGA 8535 , Bluetooth.

(8)

ix

DAFTAR ISI

Hal.

LEMBAR PENGESAHAN ...iii

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ...iv

KATA MUTIARA ...v

KATA PENGANTAR ...vi

ABSTRAK ...viii

DAFTAR ISI ...ix

DAFTAR GAMBAR ...xi

DAFTAR TABEL ...xiii

BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Pemecahan Masalah ... 2

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II : TINJAUAN TEORITIS 2.1 Jantung ... 5

2.1.1 ECG (Electrocardiogram) ... 6

2.1.1.1 ECG Normal ... 6

2.2 Denyut Nadi ... 8

2.2.1 Pengukuran Denyut Nadi ... 9

2.3 Phototransistor ... 11

2.3.1 Prinsip kerja phototransistor ... 12

2.4 Light Emitten Diode (LED) ... 14

2.5 Filter Aktif ... 14

2.5.1 Low Pass Filter ... 15

2.5.2 High Pass Filter ... 16

2.6 Penguat Operasional (Op-Amp) ... 17

2.6.1 Non-inverting Amplifier ... 18 2.6.2 Inverting Amplifier ... 18 2.7 Mikrokontroler ... 19 2.7.1 ATmega8535 ... 20 2.7.1.1 Konfigurasi Pin ... 22 2.7.1.2 Peta Memori ... 23

2.7.1.3 Status Register (SREG) ... 24

2.8 Bluetooth ... 25

2.8.1 Sistem Umum Bluetooth ... 27

2.8.2 Protokol Kumunikasi Bluetooth ... 27

2.8.3 Spread Spektrum ... 29

BAB III : PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Spesifikasi Sistem ... 31 3.2 Perancangan Sistem ... 33

(9)

x

3.2.1 Perancangan Perangkat Elektronik ... 34

3.2.1.1 Sensor Photoelektrik ... 34

3.2.1.2 Pengkondisi Sinyal ... 35

3.2.1.3 Sistem Minimum ATMega 8535 ... 35

3.2.1.4 Bluetooth ... 35

3.2.1.5 Regulator DC ... 36

3.2.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 37

3.2.3 Perancangan Mekanik ... 38

3.3 Realiasi Sistem ... 40

3.3.1 Pemilihan Komponen ... 40

3.3.2 Merangkai Rangkaian di Papan Percobaan ... 41

3.3.3 Perancangan PCB ... 41

3.3.4 Pemeriksaan Hasil Cetakan PCB dan Pemasangan Komponen ... 41

3.3.5 Realisasi Perangkat Elektronik ... 42

3.3.6 Realisasi Perangkat Lunak ... 42

3.7.7 Realisasi Mekanik ... 43

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Metode Pengukuran ... 45

4.2 Penggunaan Alat Ukur ... 46

4.3 Pengujian dan Analisa Perangkat Elektronik ... 46

4.3.1 Pengujian Sensor Photoelektrik (LED dan Phototransistor) ... 46

4.3.2 Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal(Oximeter) ... 48

4.3.3 Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535 .. 50

4.3.4 Pengujian Bluetooth Device ... 52

4.4.5 Pengujian Rangkaian Regulator ... 52

4.5 Pengujian dan Analisa Perangkat Lunak... 53

4.6 Hasil Pengukuran Denyut Jantung (BPM) ... 53

4.7 Availailitas Sistem ... 54

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 55

5.2 Saran ... 55

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A (Schematic Rangkaian, Layout PCB, Layout Komponen) LAMPIRAN B (Listing Program)

LAMPIRAN C (Hasil Pengukuran Denyut Jantung, Hasil Pengukuran Availabilitas) LAMPIRAN D(Datasheet)

(10)

xi

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 1 (a) Alveolus,

(b) Posisi jantung pada tubuh manusia ... 6

Gambar 2 Grafik ECG normal ... 7

Gambar 3 Pemasangan sensor pada jari ... 10

Gambar 4Grafik absorpsi darah terhadap cahaya ... 11

Gambar 5 Rangkaian ekivalen phototransistor... 11

Gambar 6 Simbol, bentuk fisik, dan struktur phototransistor ... 12

Gambar 7 Konstruksi junction P saat disorotkan cahaya ... 12

Gambar 8 Arus pada transistor bila terminal basis terbuka ... 13

Gambar 9 Rangkaian dan karakteristik dari phototransistor ... 13

Gambar 10 LED ... 14

Gambar 11Aktif Lowpass Filter ... 15

Gambar 12Respon frekuensi lowpass filter ... 16

Gambar 13(a) Aktif Highpass Filter, (b) Respon frekuensi HPF ... 17

Gambar 14Simbol Op-Amp ... 17

Gambar 15Non-inverting amplifier ... 18

Gambar 16Inverting Amplifier ... 19

Gambar 17 Diagram Blok ATmega8535 ... 21

Gambar 18 Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega8535 PDIP ... 22

Gambar 19 Status Register ATmega 8535 ... 24

Gambar 20Blok Fungsional Bluetooth ... 27

Gambar 21 Protokol layer Bluetooth... 28

Gambar 22Flowchart perancangan ... 32

Gambar 23 Diagram blok system peringatan denyut jantung ... 33

Gambar 24Rangkaian sensor photoelektrik ... 35

Gambar 25 DF-Bluetooth V3 Modul ... 36

Gambar 26Flowchart program counter ... 37

Gambar 27perancangan box, (a) Tampak depan, (b) Tampak samping, (c) Tampak atas, (d) Tampak isometris ... 39

Gambar 28Realisasi PCB ... 42

Gambar 29 Realisasi finger probe ... 43

Gambar 30Realisasi box, (a) Tampak atas, (b) Tampak samping, (c) Tampak isometris, (d) Tampang depan ... 44

Gambar 31Realisasi sistem ... 44

(11)

xii

Gambar 32Setup pengukuran sensor photoelektrik ... 46

Gambar 33Sinyal output sensor ... 48

Gambar 34Testpoint Op-Amp pertama ... 49

Gambar 35 Hasil pengukuran testpoint pertama ... 49

Gambar 36 Output rangkaian pengkondisi sinyal ... 50

(12)

xiii

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 1 Perbandingan usia dan denyut jantungya ... 9

Tabel 2 Perkembangan bluetooth ... 26

Tabel 3 Spesifikasi DF-Bluetooth V3 ... 36

Tabel 4 Daftar bahan mekanik ... 38

Tabel 5 Daftar komponen... 41

Tabel 6Hasil pengukuran sensor ... 47

Tabel 7Hasil pengujian system minimum ATMega 8535 ... 51

(13)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Erliyanto, Machriz. 2008. PERANCANGAN PERANGKAT MONITORING

DENYUT JANTUNG (HEART-BEAT MONITORING) DENGAN

VISUALISASI LCD GRAFIK BERBASIS ATMEL AT89C51. Konferensi

Nasional Sistem dan Informatika. Bali : 2008.

[2] Aston, Richard. Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement. USA : 1990.

[3] Denyut Jantung Normal, http ://www.healingxamthone.com/denyut-jantung-normal/, 26 Januari 2012.

[4] Delta Bluetooth Modul, http://robot-indonesia.blogspot.com/2011/04/dbm-01-delta-bluetooth-module-interface.html,27 Januari 2012.

[5] Adityo, Wibi. Perancangan dan Realisasi Alat Pendeteksi Denyut Nadi

(Bagian pendeteksi).BAB II PA. Politeknik Negeri Bandung : 2008.

[6] Usher, M.J. Sensor and Tranducers. Hongkong. 1985.

[7] Budiharto, Widodo. Interfacing Komputer dan Mikrokontroller. Gramedia, Jakarta. 2004.

[8] Lopez, Santiago. 2011. Pulse Oximeter Fundamentals and Design. Freescale Semiconductor.Mexico : 2011.

[9] Sutikno, Lina H. 2009. Teori Aplikasi Op-Amp. Jakarta.

[10] Syamta. 2005.Pengantar Teknologi Bluetooth. Artikel Populer Ilmukomputer.com