RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG PASIEN JARAK JAUH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
HOTBER TORANG SIRINGORINGO 170801067
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2021
RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG PASIEN JARAK JAUH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Melengkapi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains
HOTBER TORANG SIRINGORINGO 170801067
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2021
PERNYATAAN
Rancang Bangun Alat Pemantau Suhu Tubuh Dan Detak Jantung Pasien Jarak Jauh berbasis Mikrokontroler Atmega 8535
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 09 September 2021
Hotber Torang Siringoringo
PENGHARGAAN
Penulis panjatkan Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG PASIEN JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535” skripsi ini disusun sebagai syarat akademis dalam menyelesaikan studi program strata satu (S1) Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa selama proses hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini, banyak mendapat masukan maupun motivasi dari berbagai pihak. Dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar- besarnya atas segala bantuan, dukungan, semangat yang telah diberikan. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :
Ibu Dr Nursahara Pasaribu, M.Sc sebagai Dekan FMIPA USU.
Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU.
Bapak Awan Maghfirah, S.Si, M.Si sebagai sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU.
Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M. Eng. Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan kritik dan saran, masukan, serta ide-ide selama penulis mengerjakan skripsi ini.
Seluruh Bapak/Ibu dosen Fisika Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik dan mengajar selama kurang lebih 4 Tahun sehingga penulis mampu mencapai gelar Sarjana.
Terutama buat kedua orang tua tercinta Badia Torang siringoringo dan Jojor boru sihite yang sudah banyak memberikan motivasi, semangat, doa-doa, materi, dan hal-hal lainnya yang tidak dapat kusebutkan.
Saudara-saudara saya, abang saya Jhonson siringoringo, kakak saya Dumasi br siringoringo, Rondang br siringoringo, Rita br siringoring,
Loviana br siringoringo dan kakak ipar saya Modesta br Purba yang sudah memberi semangat kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.
Teman satu stambuk saya, Fisika 2017 terkhususnya teman-teman saya kelas ganjil, terimakasih karena sudah mau berjuang bersama dalam menyelesaikan masa kuliah kita semuanya.
Teman seperdopingan, Naomi Gracesia br marpaung, Xena Labora Nauli br sianturi, dan Arih Yos Brando manurung, yang juga sebagai partner di Laboratorium Elektronika Lanjutan, terimakasih atas semua dukungannya.
Terkhusus untuk teman saya yang terkasih Rosanti Lumban Gaol, terimakasih sudah membantu saya hingga saat ini, membantu dalam menyelesaikan skripsi, mau membantu hal-hal kecil dan mau repot mencarikan laptop untuk membantu keperluan skripsi saya, dan terimakasih atas dukungan, motivasi, semangat, doa & semua yang diberikan kepada saya.
Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk mereka sebagai ungkapan penghargaan atas keikhlasan, kesabaran, kebaikan dan kasih sayang yang teramat dalam dan hanya Tuhan yang Maha Esa yang dapat membalasnya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan skripsi ini.
Akhir kata Penulis mengucapkan terimakasih dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi orang yang membutuhkan.
Medan, 09 September 2021
Hotber Torang siringoringo
RANCANGBANGUNALATPEMANTAUSUHU TUBUHDAN DETAKJANTUNGPASIENJARAKJAUHBERBASIS
MIKROKONTROLERATEMEGA 8535
ABSTRAK
Berhasil dilaksanakan penelitian rancang bangun alat pemantau suhu tubuh dan detak jantung pasien jarak jauh berbasis mikrokontroler atmega 8535. Alat ini dirancang menggunakan sensor suhu tubuh DS18B20, sensor detak jantung SEN 11574, mikrokontroler 8535, NodeMCU8266 dan Telegram. Alat ini dirancang untuk dapat memantau suhu tubuh dan detak jantung pasien pada jarak jauh, dengan memberi pesan notifikasi pada aplikasi Telegram pada smartphone atau pada PC penguna. Pengujian dilakukan setelah semua komponen diintegrasikan menjadi satu termasuk program keseluruhan yang telah dibuat. Pengujian dilakukan dengan menjalankan sistem sesuai prosedur dan mengamati kinerja sistem yaitu dimulai dengan pengukuran suhu tubuh dan detak jantung pasien. Suhu tubuh dan detak jantung akan dideteksi oleh sensor, saat suhu tubuh <35,5oc dan >37,5oc dan juga saat suhu detak terdeteksi lebih dari 69-100 bpm maka mikrokontroler akan mingirimkan data pada LCD dan menampilkan bahwa kondisi pasien tidak normal.
Dan juga esp8266 akan mingirimkan pesan notifikasi pada Telegram berupa nilai suhu tubuh, detak jantung dan kondisi pasien sedang tidak normal. Dengan demikian alat ini dapat memantau pasien pada jarak jauh dan merupakan sebuah inovasi Internet of Things yang terbukti bermaafat, efisien dan dapat digunakan pada dunia medis.
Kata Kunci : Atmega 8535, DS18B20, Mikrokontroller. NodeMCU8266, Pemantau suhu tubuh dan detak jantung, SEN 11574, Telegram.
DESIGNANDDEVELOPMENTOFREMOTE PATIENTBODY TEMPERATUREANDHEARTRATEMONITORINGDEVICE
BASED ONTHEATEMEGA 8535MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Successfully carried out the study design wake tool pe mantau temperature of the body and the beating heart of the patient's distance away based microcontroller atmega 8535 tool is is designed using a temperature sensor body DS18B20, rate sensors heart SEN 11574, 8535 microcontroller, Node MCU8266 and Telegram.
This tool is designed to be able to monitor the patient's body temperature and heart rate at a distance remotely, by giving notification messages in the Telegram application on a smartphone or on a user's PC. Testing is carried out after all components are integrated into one including the overall program that has been made. Testing is done by running the system according to the procedure and observing the performance of the system , starting with measuring the patient's body temperature and heart rate . The temperature of the body and the beating of the heart will be detected by the sensor, when the temperature of the body < 35.5 o C and >
37.5 o C and also when the temperature heartbeat is detected more than 69-100 bpm then the microcontroller will me sent a data on LCD and displays that condition abnormal patient . And also esp8266 will me sent a message notification in the form Telegram value of the temperature of the body, the beating heart and the condition of the patient was not normal. With such a tool it can monitor patients at a distance away and is an innovation of the Internet of Things proven bermaafat, efficient and can be used in the world of medicine.
Keywords: Atmega 8535, Body temperature and heart rate monitor DS18B20, NES 11574, Microcontroller, Atmega 8535, NodeMCU8266, Telegram.
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN...i
PERNYATAAN...ii
PENGHARGAAN...iii
ABSTRAK...v
ABSTRACT...vi
DAFTAR ISI…...vii
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR GAMBAR…... xi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.1 Suhu Tubuh... 6
2.1.1 Definisi Suhu Tubuh ... 6
2.1.2 Suhu Tubuh Normal ... 6
2.1.3 Faktor yang Mempengaruhi Suhu Tubuh ... 6
2.1.4 Pengukuran Suhu Tubuh ... 7
2.2 Denyut Jantung ... 9
2.3 Pengaruh Denyut Jantung ... 10
2.4 Mikrokontroler Atmega8535 ... 11
2.4.1 Arsitektur Atmega8535 ... 11
2.4.2 Fitur Atmega8535 ... 12
2.4.3 Konfigurasi Pin Atmega8535 ... 13
2.4.4 Keterangan Pin Atmega8535 ... 14
2.5 Sensor Suhu DS18B20 ... 16
2.6 Sensor Pulsa (Pulse Sensor SEN 11574) ... 17
2.7 Display (LCD)16 x 2 ... 18
2.8 Buzerr ... 21
2.9 ESP 8266 ... 21
2.10 NodeMCU ESP 8266 Versi 12E ... 24
2.11 Telegram ... 25
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 26
3.1 Bahan dan Peralatan Pendukung... 26
3.1.1 Bahan-bahan ... 26
3.1.2 Peralatan Pendukung ... 26
3.2 Blok Diagram Sistem... 27
3.2.1 Bagian Input ... 27
3.2.2 Bagian Proses ... 29
3.2.3 Bagian Output ... 29
3.2.4 Bagian Catudaya ... 30
3.2.5 Bagian Komunikasi Internet ... 30
3.3.6 Rangkaian Keseluruhan ... 31
3.3 Pembuatan Bot pada Server Telegram ... 32
3.4 Flowchart ... 34
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Metode Pengujian ... 35
4.2 Hasil Pengujian... 36
4.2.1 Pengujian Sensor Suhu Tubuh DS18B20 ... 36
4.2.2 Pengujian Sensor Detak Jantung ... 37
4.2.3 Pengujian LCD M1632 ... 40
4.2.4 Pengujian Catudaya/Regulator ... 42
4.2.5 Pengujian Mikrokontroler8535 ... 42
4.2.6 Pengujian Secara Keseluruhan ... 45
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA ... 53
LAMPIRAN………..…….55
DAFTAR TABEL
NO JUDUL HALAMAN
2.1 Kelebihan dan Kekurangan dari Empat Lokasi Pengukuran Suhu Tubuh
7
2.2 Tabel denyut jantung menurut umur 10
2.3 Fungsi Khusus Port B 15
2.4 Fungsi Khusus Port D 15
2.5 Perintah AT Command 23
4.1 Hasil pengujian sensor suhu DS18B20 36
4.2 Hasil pengujian sensor detak jantung SEN 11574 39
4.3 Hasil pengukuran tegangan pada catu daya 42
4.4 Hasil pengukuran pin mikrokontroler atmega 8535 43
4.5 Hasil pengukuran suhu dan denyut jantung 45
DAFTAR GAMBAR
NO JUDUL HALAMAN
2.1 Mikrokontroler ATMega8535 11
2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535 13
2.3 Sensor Suhu DS18B20 16
2.4 Sensor Pulse SEN11574 17
2.5 Block Diagram LCD dan Pin LCD 16 * 2 18
2.6 Proses Terbentuknya Karakter pada Dot Matrik 5*7 LCD 20
2.7 Buzzer 21
2.8 Modul ESP82668266 22
2.9 Diagram Blok Modul ESP8266 23
2.10 NodeMCU ESP8266 24
2.11 Maping Pin NodeMCU V3 Lolin 2.2 Modul Ultrasonic HY-SRF05
25
3.1 Diagram Block Sistem 27
3.2 Rangkaian Sensor suhu pada mikrokontroler Atmega8535 28 3.3 Rangkaian Sensor detak jantung SEN11574 pada
mikrokontroler Atmega8535
28 3.4 Bagian pemproses mikrokontroler dan penghubung wifi 29
3.5 LCD display sebagai output system 30
3.6 Esp8266 NodeMCU terhubung pada mikrokontroler Atmega 8535
30
3.7 Rangkaian Keseluruhan Sistem 31
3.8 Tampilan Pencarian Botfather pada Telegram 32
3.9 Tampilan awal pada Botfather 32
3.10 Tampilan Botfather setelah terhubung pada pengguna 33 3.11 Tampilan Botfather memberi Token dan Server Baru. 33
3.12 Flowchart sistem 34
4.1 Alat deteksi denyut jantung dan suhu badan yang dirancang
35 4.2 Pengukuran sensor sebelum terdeteksi denyut. 37 4.3 Pengukuran sensor mulai terdeteksi denyut. 38
4.4 Pengukuran sensor setelah terdeteksi dengan baik denyut jantung pada jari telunjuk
38 4.5 Tampilan perbandingan rancangan alat dan Alat ukur
stadar
40
4.6 Tampilan display LCD 41
4.7 Pengukuran pin mikrokontroler atmega 8535. 44
4.8 a dan b Hasil pengujian pada relawan A. 46
4.9 a dan b Hasil pengujian pada relawa C 47
4.10 a, b dan c Hasil pengujian pada relawan E 49
4.11 Hasil Monitoring melalui chat Telegram. 50
4.12 Tampilan perbandingan rancangan alat dan ukur stadar 51
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suhu badan dan detak jantung merupakan salah satu kondisi yang menentukan kesehatan manusia selain tekanan darah dan lainnya. Suhu badan normal adalah dibawah 38 derajat Celcius dan detak jantung berkisar antara 60 hingga 100 bps. Menjaga kesehatan merupakan hal yang penting dan sangat berharga bagi kehidupan manusia. Apabila kesehatan terganggu, maka akan berpengaruh terhadap aktivitas sehari-hari. Kesehatan perlu diperhatikan bagi semua orang, terutama adalah kesehatan jantung. Jantung merupakan salah satu organ penting yang dimiliki oleh manusia, berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh dan menampungnya kembali setelah dibersihkan organ paru-paru. Kesehatan jantung sangat perlu dipantau agar manusia tetap terjaga dan tetap sehat dan juga bugar. Menjaga dan mengetahui kestabilan denyut jantung merupakan suatu hal yang sangat berpengaruh dalam menjaga kesehatan dan kebugaran fisik manusia. Selain manusia bisa jauh lebih sehat, manusia juga lebih gesit dan lebih semangat menjalakan aktifitas mereka sebab karena jantung memompa darah dengan sempurna tanpa ada hambatan.
Semakin bertambahnya usia seseorang, akan berpengaruh pada fungsi jantung itu sendiri. Jantung bekerja secara terus menerus, sehingga akan berpengaruh pada kemampuan fungsi jantung dan akan mengalami penurunan. Jantung bekerja secara berulang dan berlangsung secara terus menerus yang disebut juga sebagai detak jantung. Detak jantung beats per minute (bpm) ini merupakan parameter untuk menunjukkan kondisi jantung seseorang, dan salah satu cara untuk mengetahui kondisi jantung adalah dengan cara mengetahui frekuensi detak jantung. Detak jantung manusia normal berkisar antara 60-100 denyut per menit. Denyut jantung yang lebih rendah saat istirahat menunjukkan bahwa fungsi jantung lebih efisien dan kebugaran kardiovaskularnya lebih baik. Selain detak janutung, suhu tubuh juga ikut memegang peranan pada kesehatan manusia. Suhu tubuh yang tinggi pada umumnya diakibatkan karena tubuh sedang melawan suatu penyakit.
Suhu tubuh adalah keseimbangan antara panas yang dihasilkan dan panas yang dikeluarkan. Suhu tubuh bersifat hampir konstan. Suhu tubuh terendah terdapat di pagi hari dan meningkat pada waktu sore atau malam. Suhu tubuh pada orang yang sama mempunyai perbedaan jika diukur dari area yang berbeda. Suhu tubuh dipengaruhi oleh berbagai keadaan, seperti: penyakit, suhu lingkungan, obat-obatan, infeksi, latihan, emosi, kehamilan, aktifitas menangis, dan hidrasi. Suhu tubuh yang berlebihan menimbulkan stres pada organ-organ yang penting.
Nilai suhu tubuh digambarkan oleh dua skala, yaitu; skala Fahrenheit, yang digambarkan dengan 0F (derajat Fahrenheit) dan skala Celcius, ditunjukkan dengan
0C (derajat Celcius). Rentang suhu rata-rata adalah 360C-380C. Suhu rata-rata adalah 37 0C. Suhu tubuh pada anak-anak cenderung lebih tinggi dari orang dewasa.
Permasalahan yang dihadapi adalah bagaimana memantau suhu tubuh maupun detak jantung seseorang yang sedang sakit. Terutama anak-anak atau lansia. Pada kasus tertentu suhu dan detak jantung perlu dipantau secara intensif untuk dapat mengontrol kestabilan kondisi kesehatan pasien tersebut contohnya saat seseorang sedang mengalami penyakit demam berdarah. Agar suhu tubuh tidak terlalu tinggi maka perlu pemantauan secara real time. Pengukuran suhu tubuh secara konvensional adalah dengan alat ukur termo meter yang secara periodik dilakukan oleh tenaga medis. Dengan cara ini tentunya sangat tidak efektif disaat penderita dirawat dirumah. Untuk itu perlu dipikirkan suatu cara yang lebih tepat untuk memantau kondisi tersebut secara terus menerus.
Solusi yang ditawarkan pada kesempatan ini adalah dengan memanfaatkan teknologi membuat sebuah sistem yang dapat memantau dan memberikan sinyal jika suhu tubuh maupun detak jantung diluar normal atau berada di keadaan tidak stabil.
Sistem didukung oleh 2 buah sensor yaitu sensur suhu dan sensor detak jantung yang akan mendeteksi suhu tubuh dan detak jantung seseorang yang sedang dirawat dan dapat memberikan notifikasi berupa alarm atau buzzer dan juga akan ditampilkan pada lcd. Data sensor juga dapat dipantau dari jarak jauh oleh seorang dokter melalui hand phone melalui bantuan media internet. Teknologi IoT dengan Atmega8535 pusat utama diterapkan pada sistem yang dirancang. Data sensor akan dikirim ke sebuah server kemudian dibaca oleh dokter atau tenaga medis, sehingga perkembangan kesehatan pasien dapat dipantau secara terus menerus.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dipecahkan antara lain yaitu:
1. Bagaimana membuat sebuah pengukuran data suhu badan dan detak jantung berbasis IoT menggunakan komponen elektronik.
2. Bagaimana merancang dan merakit rangkaian kontrol hingga mengirim data ke server internet agar dapat dipantau dari jauh menggunakan smartphone dengan media internet.
3. Bagaimana membuat algoritma program untuk aplikasi diatas agar dapat bekerja sesuai fungsinya.
1.3 Batasan Masalah
1. Rancang bangun menggunakan sensor inframerah untuk deteksi detak jantung dan sensor Suhu DS18B20 untuk deteksi suhu.
2. Rancang bangun menggunakan mikrokontroler atmega8535 sebagai pengendali utama dan nodeMCU sebagai kontrol aliran data via internet.
3. Pemrograman dibuat dengan bahasa pemrograman C dengan bantuan code vision AVR dan Arduino IDE.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Membangun sebuah sistem pengukuran suhu tubuh dan detak jantung berbasis mikrokontroler Atmega8535.
2. Merancang rangkaian dan merakit komponen elektronik agar dapat membaca data sensor dan mengirimnya melalui media internet.
3. Membuat algoritma program untuk menjalankan sistem yang dibangun.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Memberikan solusi yaitu cara pemantauan kondisi pasien dari jauh oleh tenaga medis.
2. Membuat sistem perawatan pasien lebih mudah, efektif dan efisien karena pasien dapat dirawat dirumah dan dipantau oleh tenaga medis ( Dokter) dari jauh.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistimematika pembahasan bagaimana sebenarnya sistem kerja dari Rancangan Bangun Alat Pemantau Suhu Tubuh dan Detak Jantung Pasien Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulis sebagai berikut:
HALAMAN JUDUL
HALAMAN PENGESAHAN KATA PENGANTAR
ABSTRAK DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN
BAB I PENDAHULUAN
Membahas tentang latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan proposal tugas akhir.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai tinjauan pustaka dan dasar teori yang menjadi panduan pada pembuatan Tugas Akhir.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan membahas mengenai metode yang digunakan dalam penelitian, lokasi penelitian dan waktu, penggunaan bahan dan peralatan,
BAB IV PEMODELAN SISTEM
Membuat model sistem yang dirancang dalam bentuk diagram blok ,algoritma daan flowchart sistem serta diagram rangkaian keseluruhan hingga pembuatan prototipe.
BAB V IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Menjelaskan kebutuhan sistem baik perangkat lunak maupun perangkat keras , termasuk implementasi dan pengujian sistem. Kelebihan dan kelemahan sistem juga dipaparkan pada bab ini.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan yang mengacu dari tujuan dan rumusan masalah serta saran untuk memperbaiki maupun menyempurnakannya.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literatur yang digunakan dalam pembuatan Laporan ini.
LAMPIRAN
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang software dan datasheet komponen apa saja yang digunakan dalam pembuatan aplikasi dalam Laporan ini. Pada bagian ini juga akan dipaparkan tentang data lengkap dari penulis Laporan ini.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Suhu Tubuh
2.1.1 Definisi Suhu Tubuh
Suhu adalah keadaan panas dan dingin yang diukur dengan menggunakan termometer. Di dalam tubuh terdapat 2 macam suhu, yaitu suhu inti dan suhu kulit.
Suhu inti adalah suhu dari tubuh bagian dalam dan besarnya selalu dipertahankan konstan, sekitar ± 1ºF (± 0,6ºC) dari hari ke hari, kecuali bila seseorang mengalami demam. Sedangkan suhu kulit berbeda dengan suhu inti, dapat naik dan turun sesuai dengan suhu lingkungan. Bila dibentuk panas yang berlebihan di dalam tubuh, suhu kulit akan meningkat. Sebaliknya, apabila tubuh mengalami kehilangan panas yang besar maka suhu kulit akan menurun. (Guyton & Hall, 2012).
Nilai suhu tubuh juga ditentukan oleh lokasi pengukuran, pengukuran suhu bertujuan memperoleh nilai suhu jaringan dalam tubuh. Lokasi pengukuran untuk suhu inti yaitu rektum, membran timpani, arteri temporalis, arteri pulmonalis, esophagus dan kandung kemih. Lokasi pengukuran suhu permukaan yaitu kulit, oral dan aksila. Suhu tubuh sangat berpengaruh dalam kesehatan manusia. (Potter &
Perry, 2009).
2.1.2 Suhu Tubuh Normal
Suhu tubuh yang normal adalah 35°C – 37,5°C. Pada pagi hari suhu akan mendekati 35,5°C, sedangkan pada malam hari mendekati 37,7°C. Pengukuran suhu di rektum juga akan lebih tinggi 0,5°-l°C, dibandingkan suhu mulut dan suhu mulut 0,5°C lebih tinggi dibandingkan suhu aksila (Sherwood, 2014).
2.1.3 Faktor yang Mempengaruhi Suhu Tubuh
Faktor yang mempengaruhi suhu tubuh ada beberapa yaitu laju metabolisme basal semua sel tubuh, laju metabolisme tambahan yang disebabkan oleh aktivitas otot, termasuk kontraksi otot yang disebabkan oleh menggigil. Metabolisme tambahan yang disebabkan oleh hormon tiroksin dan sebagian kecil hormon lain,
seperti hormon pertumbuhan dan testosteron terhadap sel, metabolisme tambahan yang disebabkan oleh pengaruh epinefrin, norepinefrin, dan perangsangan simpatis terhadap sel dan metabolisme tambahan yang disebabkan oleh meningkatnya aktivitas kimiawi di dalam sel sendiri, terutama bila suhu tubuh didalam sel meningkat, metabolisme tambahan diperlukan untuk pencernaan, absorbsi, dan penyimpanan makanan (efek termogenik makanan).
Sebagian besar pembentukan panas di dalam tubuh dihasilkan organ dalam, terutama di hati, otak, jantung, dan otot rangka selama berolahraga. Kemudian panas ini dihantarkan dari organ dan jaringan yang lebih dalam ke kulit, yang kemudian dibuang ke udara dan lingkungan sekitarnya. Oleh karena itu, laju hilangnya panas hampir seluruhnya ditentukan oleh dua faktor yaitu seberapa cepat panas yang dapat dikonduksi dari tempat asal panas dihasilkan, yakni dari dalam inti tubuh ke kulit dan seberapa cepat panas kemudian dapat dihantarkan dari kulit ke lingkungan.(Guyton
& Hall,2012).
2.1.4 Pengukuran Suhu Tubuh
Untuk mengetahui berapa suhu tubuh digunakan alat termometer. Alat pengukur suhu tubuh ini banyak jenisnya yaitu termometer air raksa, termometer digital, termometer berbentuk strip.
Tabel 2.1 Kelebihan dan Kekurangan dari Empat Lokasi Pengukuran Suhu Tubuh
Lokasi Kelebihan Kekurangan
Oral Mudah diakses dan nyaman.
Nilai tidak akurat apabila pasien baru saja mengkonsumsi cairan atau makanan yang dingin atau panas.
Rektal Hasil reliable Tidak nyaman dan lebih tidak menyenangkan bagi pasien, sulit dilakukan pada pasien yang tidak dapat miring kiri kanan, dan dapat melukai rektum. Adanya feses dapat mengganggu penempatan termometer. Apabila feses lunak, termometer dapat masuk ke dalam feses bukan ke dinding rectum
Aksila Aman dan non invasive Termometer harus dipasang dalam waktu yang lama agar memperoleh hasil yang akurat.
Membran timpani
Mudah diakses,
mencerminkan suhu inti, sangat cepat.
Dapat menimbulkan rasa tidak nyaman dan beresiko terjadi perlukaan apabila termometer diletakkan terlalu dalam ke lubang telinga. Pengukuran berulang dapat menunjukkan hasil yang berbeda. Adanya serumen dapat mempengaruhi bacaan hasil.
Suhu tubuh seseorang penting untuk dipahami, karena tinggi atau rendahnya suhu pada tubuh tersebut dapat berpotensi dan menimbulkan bahaya kesehatan.
1. Suhu tubuh rendah
Suhu tubuh yang rendah biasanya lebih dikenal dengan istilah hipotermia.
Apabila punya suhu tubuh yang sangat rendah, Anda harus berhati-hati. Karena suhu tubuh rendah dapat mengakibatkan akibat yang fatal.Mengapa demikian?
Suhu yang rendah tersebut akan memperlambat kerja sistem saraf, pernafasan, dan juga peredaran darah yang Anda miliki. Suhu tubuh yang rendah baru bisa dikatakan sebagai hipotermia apabila suhunya mencapai angka di bawah 35 derajat Celcius.
2. Suhu tubuh tinggi
Suhu tubuh yang tinggi biasanya dikenal dengan istilah hipertermia. Pada kondisi yang satu ini tubuh Anda biasanya akan berada pada suhu yang berada pada titik 38,3 derajat Celcius atau bahkan lebih. Pada hipertermia, suhu yang terus meningkat pada tubuh berbeda dengan kondisi meningkatnya suhu pada saat demam. Hal ini terjadi karena pada saat demam peningkatan suhu tersebut masih berada dalam sistem pangaturan suhu yang terkendali. Sementara pada penderita hipertermia, suhu tersebut akan terus meningkat tanpa terkendali sehingga mengakibatkan rasa sengatan panas yang berlebihan.
3. Gejala Hipothermia
Orang yang mengalami suhu rendah dalam tubuhnya, ia akan mengalami beberapa gejala. Beberapa gejala tersebut diantaranya yakni menggigil, bicara yang semakin lama terasa semakin tidak jelas, pernapasan yang kian pendek dan juga melemah, serta kesadaran dari penderita yang semakin lama akan menghilang secara perlahan. Selain itu ditandai juga dengan kulit yang dirasakan
semakin lama semakin dingin serta berwarna kemerahan, menjadi lemas, tidak berenergi, serta menangis secara terus menerus tanpa tenaga.
4. Gejala Hiperthermia
Gejala Hipertermia terjadi apabila sengatan panas yang bermula dari lingkungan panas sehingga tubuh tidak dapat mendinginkan suhunya secara normal dan juga efektif. Akibatnya, suhu yang semakin meninggi pada tubuh seseorang tersebut dapat berkelanjutan dan juga menyebabkan terjadinya dehidrasi yang mampu merusak organ tubuh bahkan secara permanen. (Nusi et al, dkk 2014).
2.2 Denyut Jantung
Jantung merupakan salah satu organ tubuh yang tidak dapat dikendalikan sejak sebelum kita lahir. Seringkali merupakan suasana hati, lebih cepat saat cemas, atau saat sanagat bahagia. Denyut jantung juga merupakan gambaran kebugaran kita.Saat kita bergerak otot yang bekerja memerlukan pasokan oksigen untuk mengolah energy yang terdapat pada makanan. Otot, terutama anggota gerak tubuh, bisa kita kendalikan. Makin banyak otot yang bekerja, makin banyak kebutuhan oksigen, makin besar terjadinya denyut jantung pada tubuh kita. Jadi, secara tak langsung kita dapat mengendalikan denyut jantung. Sisi baiknya, Selain dipergunakan untuk pertanda kebugaran, denyut nadi dapat digunakan untuk panduan dosis berolahraga.
Secara umum denyut nadi maksimum orang sehat saat berolahraga adalah 80% x (220-usia) untuk kebutuhan fitness. Sally Edward memberikan rumusan perhitungan denyut nadi masimum 210-(0,5 x usia) – (0,05 x berat badan (dalam pound) ) + 4 untuk pria, sedangkan untuk wanita adalah 210-(0,5 x usia) – (0,05 x berat badan (dalam pound) ). Catatan 1kg = 2.2 pound.
Sebenarnya ada banyak cara untuk mengukur denyut nadi. Salah satu metode yang di-anggap efektif untuk menentukan denyut nadi adalah Formula Karvonen. Menurut metode ini, denyut nadi dapat diukur melalui pem-buluh arteri radialis yang ada di pergelangan tangan atau pembuluh arteri carotis yang ada di leher. Tetapi, yang umum digunakan adalah melalui pergelangan tangan.
Pertama-tama yang perlu Anda ketahui adalah denyut nadi normal Anda.
Hasilnya dapat diperoleh dengan menghitung denyut nadi saat bangun pagi,
sebelum melakukan aktivitas apapun. Hasil ini juga sering disebut denyut nadi istirahat (resting heart rate). Agar diperoleh hasil yang akurat, Sebaiknya pengukuran dilakukan tiga hari berturut-turut. Kemudian, ambil rata-ratanya.
Tabel 2.2. Tabel denyut jantung menurut umur
No Tingkat Usia Hasil Normal
1. Bayi baru lahir 100-180 denyut/menit 2. Bayi 1 minggu – 3 bulan 100-220 denyut/menit 3. 3 bulan – 2 tahun 80-150 denyut/menit 4. Anak umur 2 – 10 tahun 70-110 denyut/menit 5. Remaja berumur 10 sampai dewasa
21 tahun
60-90 denyut/menit
6. Dewasa 21 tahun dan lebih 69-100 denyut/menit
2.3 Pengaruh Denyut Jantung
Denyut jantung atau detak jantung memiliki pengaruh dalam kesehatan dan kebugaran jasmani manusia. Detak jantung manusia normal, khususnya untuk orang dewasa berkisaran dari 60 sampai 100 denyutan per menitanya. Perhitungan denyut jantung dapat dilakukan dengan menghitung jumlah denyut jantung setiap 15 detik atau selama 15 detik yang dimana kemudian dikali dengan 4, untuk mendapatkan jumlah denyut jantung per menitnya. Kondisi denyut jantung yang tidak fit atau sedang tidak normal, jika dibawah 60 bpm merupakan kondisi „bradikardia‟ atau kondisi denyut jantung sedang melambat. Kondisi ini dipengaruhi oleh, kurang tidur, lelah menyebapkan kantuk. Kantuk merupakan satu faktor terbesar terjadinya kecelakan. Selain menimbulkan rasa ngantuk, keadan bradikardia juga menimbulkan kekurangan kewaspadaan, dan respon melambat. (Nugraha S, dkk 2016) Pengukuran laju atau kecepatan denyut jantung per menit digunakan oleh alhi medis untuk mendiagnosa jenis atau kondisi pasien. Selain keadan denyut jantung di bawah 60 bpm atau disebut bradikardia. Keadaan detak jantung di atas 100 bpm juga memiliki kelainan atau kondisi detak jantung yang sering disebut atau sering dikenal sebagai keadaan „takikardia‟. Keadaan takikardia merupakan keadaan dimana detak jantung terlalu cepat berdenyut atak tidak normal. Keadaan ini dipicu oleh stres, trauma, baru siap olah raga, serta penyakit. Denyut jantung yang tidak stabil atau tidak beraturan dapat mengambarkan bahwa bahwa keadaan sedang tidak baik-baik
saja, bias jadi ke adan kritis. Denyut jantung yang terlalu laju atau terlalu kencang dalam setiap menitnya sangat berdampak pada kesehatan manusia, terkhusus untuk usia lanjut. Rancang bangun alat pengukur detak jantung segaja di lakukan di antara 60-100 denyutan per menit, untuk meminimalisir kesalahan. Dimna kecepatan detak jantung untuk orang dewasa berada di 60-100 bpm (Anugrah D, dkk 2016) 2.4 Mikrokontroler ATMega8535
ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah.
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan.
Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATMega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator dan lain-lain (Ary Heryansto.M, 2008). Berikut ini gambar Mikrokontroler ATMega8535 :
2.4.1 Arsitektur ATMega8535
1. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D 2. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
3. Tiga buah timer / counter 4. 32 register
5. Watchdog Timer dengan oscilator internal 6. SRAM sebanyak 512 byte
7. Memori Flash sebesar 8 kb
8. Sumber Interrupt internal dan eksternal 9. Port SPI (Serial Pheriperal Interface) 10. EEPROM on board sebanyak 512 byte 11. Komparator analog
12. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)
2.4.2 Fitur ATMega8535
1. Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.
4. Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps. Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik.
5. Penjelasan :
6. Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler.
7. RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data.
8. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running.
9. Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa.
10. UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous.
11. PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa.
12. ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu.
13. SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous.
14. ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal.
15. Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATMEGA8535 terdiri dari : 16. 32 saluran I/O (Port A, Port B, Port C, dan Port D)
17. 10 bit 8 Channel ADC (Analog to Digital Converter) 18. channel PWM
19. Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby
20. 3 buah timer/counter 21. Analog comparator
22. Watchdog timer dengan osilator internal 23. 512 byte SRAM
24. 512 byte EEPROM
25. 8 kb Flash memory dengan kemampuan Read While Write 26. Unit interupsi (internal & eksternal)
27. Port antarmuka SPI “memory map”
28. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5Mbps 29. 4.5 sampai 5.5V operation, 0 sampai 16 MHz
2.4.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535
Berikut ini merupakan penjelasan pada konfigurasi Pin ATMega8535 gambar 2.2 :
1. Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator
2. Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial
3. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler 4. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
5. AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC
6. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya
7. GND merupakan Pin Ground
8. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC
9. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI
2.4.4 Keterangan PIN ATMega8535 1. Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull- up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
2. Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull- up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel 2.3.
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port
Port Pin Fungsi Khusus
PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input PB2 AIN0 = analog comparator positive input PB3 AIN1 = analog comparator negative input PB4 SS = SPI slave select input
PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input PB6 MISO = SPI bus master input / slave output PB7 SCK = SPI bus serial clock
3. Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull- up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus di-setting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.
4. Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull- up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus di-setting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D Port Pin Fungsi Khusus
PD0 RDX (UART input line)
PD1 TDX (UART output line)
PD2 INT0 ( external interrupt 0 input ) PD3 INT1 ( external interrupt 1 input )
PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output) PD5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
2.5 Sensor suhu DS18B20
Kebanyakan sensor suhu memiliki tingkat rentang terukur yang sempit serta akurasi yang rendah namun memiliki biaya yang tinggi. Sensor suhu DS18B20 dengan kemampuan tahan air (waterproof) cocok digunakan untuk mengukur suhu pada tempat yang sulit, atau basah. Karena output data sensor ini merupakan data digital, maka kita tidak perlu khawatir terhadap degradasi data ketika menggunakan untuk jarak yang jauh. DS18B20 menyediakan 9 bit hingga 12 bit yang dapat dikonfigurasi data.
Karena setiap sensor DS18B20 memiliki silicon serial number yang unik, maka beberapa sensor DS18B20 dapat dipasang dalam 1 bus. Hal ini memungkinkan pembacaan suhu dari berbagai tempat. Meskipun secara datasheet sensor ini dapat membaca bagus hingga 125°C, namun dengan penutup kabel dari PVC disarankan untuk penggunaan tidak melebihi 100°C.
Gambar 2.3 Sensor Suhu DS18B20 Spesifikasi
1. Tegangan yang dibutuhkan sensor dari 3.0V sampai 5.5V power/data 2. Akurasinya ±0.5°C sampai -10°C, dan -10°C sampai +85°C
3. Batas temperatur sensor dari -55 sampai 125°C atau -67°F sampai +257°F 4. menyediakan 9 bit hingga 12 bit yang dapat dikonfigurasi
5. Menggunakan 1 kabel Antarmuka (Interface) dan hanya 1 digital pin untuk komunikasi
6. Data pengenalan Identitas yang disimpan 64 bit 7. Memiliki batas peringatan jika suhu tinggi 8. Temperature-limit alarm system
9. Waktu tunggu data masuk 750ms 10. kabel antarmuka (Interface) a. Kabel merah :VCC
b. Kabel hitam : GND c. Kabel putih : DATA
11. Bahan Stainless steel silinder diameter 6mm dan panjang 35mm 12. Diameter kabel : 4mm
13. Panjang kabel : 90cm
2.6. Sensor Pulse (Pulse sensor SEN11574)
Pulse Sensor SEN-11574 jenis sensor pulsa yang bekerja dengan cara memanfaatkan cahaya. Pulse Sensor SEN-11574 memiliki sensor inframerah yang sangat sensitif, dalam pengoperasiannya, sensor ini akan menembakkan gelombang inframerah ke lapisan kulit dari jari kita hingga sampai pada pembuluh nadi.
Gambar 2.4 Sensor Pulse SEN11574
Saat sensor ini diletakkan dipermukaan kulit, sebagian besar cahaya diserap atau dipantulkan oleh organ dan jaringan (kulit, tulang, otot, darah), namun sebagian cahaya akan melewati jaringan tubuh yang cukup tipis. Yang menjadi sasaran dari sensor ini adalah aliran darah yang berwarna mengkilap apabila terkena cahaya, sehingga mengalami pemantulan. Setelah mengalami pemantulan, sinyal akan diterima kembali oleh sensor dan impuls akan diteruskan ke perangkat mikrokontroler Atmega 8535 untuk melalui tahap transkripsi. Setelahnya, impuls
hasil transkripsi siap untuk dikeluarka pada bagian display LCD, ESP 8266 dan buzzer.
2.7. Display LCD 16 x 2
LCD (liquid crystal display) adalah suatu perangkat elektronik yang dapat digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Untuk keperluan antar muka suatu komponen elektronika dengan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut seperti gambar 2.6.
(a)
(b)
Gambar 2.5 (a). Block Diagram LCD dan (b). Pin LCD 16x2
Berdasarkan gambar 2.16b. fungsi pin LCD tersebut adalah sebagai berikut : 1. VCC ( pin 1) merupakan sumber tegangan +5V
2. GND 0V ( pin 2) merupakan sambungan ground 3. VEE (pin 3) merupakan input tegangan Kontras LCD
4. RS Register Select (pin 4) merupakan register pilihan 0 = Register Perintah, 1 = Register Data
5. R/W (pin 5) merupakan read select , 1 = Read, 0 = Write
6. Enable Clock LCD (pin 6) merupakan masukan logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data
7. D0 – D7 ( pin 7 – pin 14) merupakan Data Bus 1 – 7 ke port 8. Anoda (pin 15) merupakan masukan Tegangan positif backlight 9. Katoda (pin 16) merupakan masukantegangan negatif backlight.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur EN dinamakan Enable yang digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sebuah data sedang dikirimkan. Untuk mengirimkan data ke LCD yang berupa data ASCII yang akan ditampilkan dilayar (tabel 3), maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yaitu RS dan RW. Ketika dua jalur tersebut telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu dan berikutnya di set.
Fungsi dari memori LCD tersebut adalah sebagai pengendali untuk menampilkan karakter dan terdiri dari sebagai berikut :
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contoh, untuk karekter „L‟ atau 4CH yang ditulis pada alamat 00, karakter tersebut akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama pada LCD. Apabila karakter tersebut ditulis pada alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolompertama dari LCD.
2. CGRAM (Character GeneratorRandom Access Memory) merupakan memori untuk membuat bentuk karakter yang dapat diubah-ubah sesuai keinginan.
Karakter yang disimpan di CGRAM akan hilang apabila tidak ada power supply, karena memori RAM bersifat tidak permanen.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori yang menyimpan karakter-karakter yang sudah permanen ada di dalam LCD, sehingga tidak dapat diubah-ubah lagi bentuknya oleh pengguna. Namun karena ROM bersifat permanen, pola karakter tersebut tidak akan hilang saat tidak ada catuan daya.
Misalnya, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”.
Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi aktif (low) (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi aktif (high)
“1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”.
Pengiriman data ke LCD dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara 4 bit dan secara 8 bit. Jika menggunakan jalur 4 bit maka yang digunakan adalah DB4 sampai DB7 dan data akan dikirim dua kali yaitu 4 bit MSB kemudian 4 bit LSB dengan pulsa EN setiap pengirimannya, sedangkan jalur 8 bit menggunakan DB0 sampai DB7. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan merupakan keutamaan dalam sebuah aplikasi tetapi jika menggunakan mode 8 bit dibutuhkan 11 pin I/O yaitu 3 pin untuk kontrol, 8 pin data. Berbeda dengan mode 4 bit hanya membutuhkan 7 pin yaitu 3 pin kontrol dan 4 pin data. Meskipun mode 8 bit lebih cepat dan akurat namun konsumsi daya pada mikrokontroller jauh lebih banyak jika dibandingkan dengan mode 4 bit. Setelah data 8 bit atau 4 bit telah dikirim maka akan dibaca oleh memori LCD sehingga pola karakter yang tersimpan secara permanen di dalam CGROM akan ditampilkan pada layar LCD berupa dot matrik 5 x 7 seperti pada gambar 2.7.
Gambar 2.6 Proses Terbentuknya Karakter pada Dot Matrik 5 x 7 LCD
2.8 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi electromagnet. kumparan yang dialairi arus listrik akan tertarik ke dalam atau keluar tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat. Buzzer komponen yang sering digunakan dalam sebuah rangkaian alat atau sebagai output alaram.
Gambar 2.7. Buzzer
2.9 ESP 8266
ESP8266 adalah sebuah komponen chip terintegrasi yang didesain untuk keperluan dunia masa kini yang serba tersambung. Chip ini menawarkan solusi networking Wi-Fi yang lengkap dan menyatu, yang dapat digunakan sebagai penyedia aplikasi atau untuk memisahkan semua fungsi networking Wi-Fi ke pemproses aplikasi lainnya. ESP8266 memiliki kemampuan on-board prosesing dan storage yang memungkinkan chip tersebut untuk diintegrasikan dengan sensor-sensor atau dengan aplikasi alat tertentu melalui pin input output hanya dengan pemrograman singkat.
Modul komunikasi WiFi dengan IC SoC ESP8266EX Serial-to-WiFi Communication Module ini merupakan modul WiFi dengan harga ekonomis.
Program untuk modul wifi Esp 8266 membutuhkan pustaka Esp 8266.h. Untuk
koneksi wifi dan PubSubClient.h untuk implementasi client MOTT merupakan hasil proyek Eclipse Paho.
Gambar 2.8 Modul ESP 8266
Keunggulan utama modul ini adalah tersedianya mikrokontroler RISC (Tensilica 106µ Diamond Standard Core LX3) dan Flash Memory SPI 4 Mbit Winbond W2540BVNIGterpadu, dengan demikian Anda dapat langsung menginjeksi kode program aplikasi langsung ke modul ini.
Fitur SoC ESP8266EX:
1. Mendukung protokol 802.11 b/g/n
2. WiFi Direct (P2P / Point-to-Point), Soft-AP / Access Point 3. TCP/IP Protocol Stackterpadu
4. Mendukung WEP, TKIP, AES, dan WAPI
5. Pengalih T/R, balun, LNA (penguat derau rendah) terpadu 6. Power Amplifier / penguat daya 24 dBm terpadu
7. Sirkuit PLL, pengatur tegangan, dan pengelola daya terpadu 8. Daya keluaran mencapai +19,5 dBm pada moda 802.11b 9. Sensor suhu internal terpadu
10. Mendukung berbagai macam antena
11. Kebocoran arus pada saat non-aktif kurang dari 10µA
12. CPU mikro 32-bit terpadu yang dapat digunakan sebagai pemroses aplikasi lewat antarmuka iBus, dBus, AHB (untuk akses register), dan JTAG (untuk debugging)
13. Antarmuka SDIO 2.0, SPI, UART 14. STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
15. Agregasi A-MPDU dan A-MSDU dengan guard interval0,4 µs 16. Waktu tunda dari moda tidur hingga transmisi data kurang dari 2 ms
Berikut ini adalah diagram bagian fungsional dari Espressif ESP8266:
Gambar 2.9 Diagram Blok Modul ESP 8266
Modul WiFi ini bekerja dengan catu daya 3,3 volt. Salah satu kelebihan modul ini adalah kekuatan transmisinya yang dapat mencapai 100 meter, dengan begitu modul ini memerlukan koneksi arus yang cukup besar (rata-rata 80 mA, mencapai 215 mA pada CCK 1 MBps, moda transmisi 802.11b dengan daya pancar +19,5 dBm belum termasuk 100 mA untuk sirkuit pengatur tegangan internal).Perhatian bagi pengguna Arduino: jangan ambil catu daya dari pin 3v3 Arduino karena pin tersebut tidak dirancang untuk memasok arus dalam jumlah besar, harap gunakan catu daya terpisah. Anda dapat menggunakan DC Buck Converter semacam AMS1117-3.3 untuk mengkonversi tegangan dari catu daya 5 Volt. Untuk berkomunikasi dengan MCU 5V, gunakan level converter 5V 3v3.Untuk komunikasi, model ini menggunakan koneksi 115200,8,N,1 (115.200 bps, 8 data-bit, no parity, 1stop bit).
Esp8266 diperintah menggunakan AT Command. perintah AT Command dapat dilihat pada table 2.4 berikut ini.
Table 2.5 Perintah AT Command
Perintah AT Command Keterangan
AT Test AT startup
AT+RST Restart module
AT+GMR View version info
AT+GSLP Enter deep-sleep mode
ATE AT commands echo or not
AT+RESTORE Factory Reset
AT+UART UART configuration AT+UART_CUR UART current configuration
AT+UART_DEF UART default configuration, save to flash
AT+SLEEP Sleep mode
AT+RFPOWER Set maximum value of RF TX Power AT+RFVDD Set RF TX Power according to VDD33
2.10 NodeMCU ESP8266 versi 12E.
NodeMCU adalah sebuah platform IoT yang bersifat opensource. Terdiri dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266 dari ESP8266 buatan Esperessif System. Seperti gambar 2.11
Gambar 2.10 Nodemcu ESP8266 12E
NodeMCU bisa dianalogikaan sebagai board arduino yang terkoneksi dengan ESP8266. NodeMCU telah me-package ESP8266 ke dalam sebuah board yang sudah terintegrasi dengan berbagai feature selayaknya microkontroler dan kapalitas ases terhadap wifi dan juga chip komunikasi yang berupa USB to serial. Sehingga dala pemograman hanya dibutuhkan kabel data USB.
Sumber utama dari NodeMCU adalah ESP8266 khusunya seri ESP-12 yang termasuk ESP-12E. Maka fitur – fitur yang dimiliki oleh NodeMCU akan lebih kurang serupa dengan ESP-12. Beberapa Fitur yang tersedia antara lain :
1. 10 Port GPIO dari D0 – D10 2. Fungsionalitas PWM
3. Antarmuka I2C dan SPI 4. Antaruka 1 Wire
5. ADC
