TUGAS AKHIR - Pengukur tekanan darah (tensimeter) digital berbasis mikro atmega 8535 - USD Repository

i

PENGUKUR TEKANAN DARAH (TENSIMETER)

DIGITAL BERBASIS MIKRO ATMEGA8535

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elekro

Oleh :

YANUARIUS BENNY SUGIYARTO

NIM : O35114O35

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

DIGITAL BLOOD PRESSURE METER

(DIGITAL TENSIMETER)

BASED ON MIKRO ATMEGA8535

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Electrical Enginering Study Program

By :

YANUARIUS BENNY SUGIYARTO

NIM : O35114O35

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

MOTTO :

“HIDUP TIDAK AKAN BERJALAN SEPERTI APA

YANG KAMU HARAPKAN TANPA ADANYA DOA

DAN PERJUANGAN”

“RAME ING GAWE SEPI ING PAMRIH”

Skripsi ini kupersembahkan untuk ...

 Yesus Kristus Juru Selamatku yang dengan setia membimbingku

 Bunda Maria yang selalu mendampingi dan memberiku ketabahan

 Bapak dan Ibu yang kuhormati dan kusayangi

 Seluruh keluarga besarku yang selalu memberikan dukungan

viii

Seseorang yang ingin mengukur tekanan darah untuk mengetahui kesehatannya harus pergi ke klinik kesehatan ataupun pakar kesehatan. Tensimeter yang digunakan belum menyertakan teknologi didalamnya, sehingga dari keakurasian pengukuran masih terdapat kesalahan dan hanya pakar kesehatan saja yang dapat melakukan pengukuran. Maka diperlukan suatu tensimeter yang dapat dimonitor siapa saja, dan dapat digunakan sehari-hari untuk meminimalisir terjadinya gangguan kesehatan.

Penelitian ini akan meneliti pengukur tekanan darah atau tensimeter digital berbasis mikrokontroler ATMega8535, dan menggunakan sensor tekanan udara (

BPS-Pressure Sensor) sebagai pendeteksi tekanan darah (pengganti stetoskop). Digunakannya

ATMega8535 karena mikrokontroler ini mudah didapat dan juga sangat murah dari segi biaya yang dikeluarkann. ADC yang digunakan untuk mengubah tegangan analog ke data digital sudah berada di dalam mikrokontroler. Besarnya tekanan, baik sistolik maupun

diastolikakan ditampilkan oleh penampilLCD2x16.

Di dalam penelitian ini penampil pengukuran tekanan darah padaLCD 2x16 sudah bekerja dan locking sensormampu menampilkan data-data yang diinginkan dengan benar. Kesalahan yang terjadi dalam penelitian terletak pada pendeteksian dari lonjakan sistolik

maupun diastolik, dikarenakan rangkaian oscillation signal amplifiertidak bekerja. Untuk penelitian lebih lanjut disarankan agar dalam mendeteksi lonjakan tekanansistolikmaupun

diastolik tanpa menggunakan rangkaian oscillation signal amplifier, cukup dengan

rangkaian penguat sudah dapat terdeteksi lonjakan tekanansistolikmaupundiastolik.

ix

Anybody/someone who want to measure their blood pressure in order to know their health must go to a klinik or a health experts. Tensimeter that used is not includes technology inside it yet, so the measurement accuracy is not good enough and only the health experts can do the measurement. That is why we need a tensimeter that can be monitored by anybody anytime in order to minimize the health problems.

This research is researching blood pressure gauge or digital tensimeter based on atmega8535 microcontroller that use air pressure sensor as the blood pressure detector. Atmega 8535 microcontroller is used because it is easy to find and cheap. ADC that is used to change the analog voltage to digital data is already inside the microcontroller. The magnitude of pressure, both distolik and sitolik will be displayed by LCD 2x16.

In this research, the display of blood pressure measurement on the LCD 2x16 is already working and the locking sensor is capable of displays the expected data. The error in this research is in the detection of both sistolik and distolik bump that caused by the broken oscillation signal amplifier circuit. For the future research, it is recommended that in the detection of both distolik and sistolik bump, do not use the oscillation signal amplifier circuit because the bump has already been able to detect with only the amplifier circuit.

x

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dengan judul “Pengukur Tekanan Darah (Tensimeter) Digital Berbasis Mikro ATMega8535” ini dapat terselesaikan.

Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan dengan caranya masing-masing, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Allah Bapa di Surga sumber kekuatanku.

2. Kedua orang tua penulis Eustachius Sugiyarto, S.E dan Chatarina Rajilah yang telah memberikan cinta, kasih sayang, dukungan, doa, kesabaran, dan segala hal yang tidak ternilai.

3. Adik tersayang penulis Yoanna Rissa, Febri Rentanubun, Edo Rentanubun, Elsa dan Carel, yang telah dengan setia selalu memberi support kepada penulis 4. Ibu Bernadeta Wuri Harini, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing yang dengan

penuh kesabaran membimbing, memberi saran, dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

5. Bapak Martanto, S.T., M.T., selaku dosen penguji saat kolokium yang telah banyak memberi saran, ide dan juga revisi untuk tugas akhir penulis.

6. Ibu Ir. Th. Prima Ari Setiayani, M.T., dan ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T., selaku dosen penguji saat pendadaran yang telah memberi revisi untuk tugas akhir penulis.

7. Seluruh dosen teknik elektro dan laboran yang memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama perkuliahan.

8. Bruder Frans D. Atmadja, S.Pd.,M.Pd., atas doa dan dukungan moral selama penyelesaian tugas akhir ini.

xii

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I

.

PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI... 6

2.1. Dasar Penelitian ... 6

2.2. Jantung ... 8

2.3. Tekanan Darah ... 9

2.3.1 Dasar Pengukuran Tekanan Darah ... 10

2.3.2 Tekanan Darah Tinggi (Hipertensi) ... 11

2.3.3 Tekanan Darah Rendah (Hipotensi) ... 11

2.3.4 Tekanan Darah Normal ... 12

2.4. Stetoskop ... 12

xiii

2.7. Mikrokontroler AVR ATMega8535 ... 17

2.7.1 Port I/O (Input/Output) ... 19

2.7.2 ADC (Analog Digital Converter) ... 19

2.8. Penguat Operasi (OP-Amp) ... 21

2.9. Intrumentation Amplifier ... 22

2.10. Differential Amplifier (Penguat Beda) ... 23

2.11. Oscilattion Signal Amplifier ... 24

2.12. Rangkaian Penguat ... 25

2.13. Rangakaian Pembagi Tegangan ... 25

2.14. LED (Light Emitting Diode) ... 27

2.15. LCD (Liquid Crystal Dysplay) ... 28

BAB III. RANCANGAN PENELITIAN... 30

3.1. Diagram Blok Perancangan ... 31

3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 33

2.3.1 Rangkaian Regulator Tegangan ... 34

2.3.2 Rangkaian Sensor (BPS-Pressure sensor) ... 34

2.3.3 Instumentstion Amplifier ... 35

2.3.4 Oscilattion Signal Amplifier... 37

2.3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ... 38

2.3.5.1 Rangkaian Osilator ... 38

2.4.5.1 Rangkaian Reset ... 38

2.3.6 Rangkaian Penampil ... 39

2.3.7 LED (Light Emitting Diode) ... 41

2.3.8 Buzzer ... 41

2.3.9 Rangkaian Lengkap ... 42

3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 43

3.3.1 Program Utama ... 43

3.3.2 Routine Baca Nilai Tekanan ... 44

3.4. Penggunaan Pin pada Mikrokontroler ... 47

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 49

xiv

4.2.2 Pengujian Rangkaian Penurun Tegangan 3 Volt ... 51

4.2.3 Pengujian Rangkaian Sensor ... 51

4.2.4 Pengujian Rangkaian Instrumentation Amplifier ... 52

4.2.5 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8535 ... 54

4.2.6 Pengujian LCD ... 55

4.2.7 Pengujian Sinyal Sistolik dan Diastolik ... 56

4.2.8 Pengujian Tampilan Tekanan Darah pada LCD ... 58

4.3. Analisa ... 60

4.3.1 Rangkaian Regulator 5 Volt ... 60

4.3.2 Rangkaian Penurun Tegangan 3 Volt dan Rangkaian Sensor ... 61

4.3.3 Instrumentation Amplifier ... 64

4.3.4 Osilation Signal Amplifier ... 66

4.3.5 Sistolik dan Diastolik ... 67

4.3.6 Sub Routine Baca ADC dan Nilai Skala Pengali ADC ... 68

4.3.7 Perangkat Lunak ... 71

4.3.7.1. Inisialisasi ... 72

4.3.7.2. Tampilan Awal ... 73

4.3.7.3. Baca Nilai Tekanan ... 74

4.3.7.4. Tampilan Nilai Tekanan pada LCD ... 74

4.3.7.5. Baca Lonjakan Tekanan ... 75

4.3.7.6. Tampilan Sistolik dan Diastolik ... 76

4.3.7.7. Indikator LED ... 77

4.3.7.8. Indicator Buzzer ... 78

4.3.8 Analisa Perangkat Lunak ... 78

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 80

4.1. Kesimpulan ... 80

4.2. Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA ... 82

xv

Halaman

Gambar 2.1. Grafik tekanan saat pemompaan hingga pelepasan udara [14] ... 7

Gambar 2.2. Pembesaran nilaiosilasidari nilai tekanan [14]... 8

Gambar 2.3. StrukturEsteriorJantung... 9

Gambar 2.4. Bentuk tensimeter (sphygmomanometer) [12] ... 10

Gambar 2.5. Chestpiecedari Stetoskop ... 13

Gambar 2.6. IC sensor tekanan udara (BPS-Pressure 030) [17] ... 14

Gambar 2.7. Prinsip Regulasi Tegangan ... 16

Gambar 2.8. Rangkaian regulasi tegangan dengan IC 78xx[6]. ... 17

Gambar 2.9. Konfigurasi pin ATMega8535 [18]... 18

Gambar 2.10. Register ADMUX ... 20

Gambar 2.11. Format DataADCdengan ADLAR=0 ... 21

Gambar 2.12. Format DataADCdengan ADLAR=1 ... 21

Gambar 2.13. Simbol Penguat Operasional (Op-Amp) ... 22

Gambar 2.14. Instrumentation Amplifier Circuit[7]. ... 23

Gambar 2.15. Differential Amplifier Circuit[10]. ... 24

Gambar 2.16. Oscillation Signal Amplifier[14] ... 24

Gambar 2.17. Rangkaian PenguatNon-inverting... 25

Gambar 2.18. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 26

Gambar 2.19. RangkaianLED[2] ... 27

Gambar 2.20. BentukLCD2 x 16 karakter ... 28

Gambar 2.21. BagianLCD2 x 16 karakter [16] ... 28

Gambar 3.1. Perancangan struktur mekanis “Tensimeter Digital” ... 30

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Tensimeter Digital ... 31

Gambar 3.3. Rangkaian Regulator Tegangan dengan IC 7805 ... 33

Gambar 3.4. Perancangan Rangkaian Sensor ... 34

Gambar 3.5. Perancangan RangkaianInstrumentation Amplifier[3] ... 35

Gambar 3.6. Perancangan Rangkaian Signal Oscillation [3] ... 37

Gambar 3.7. Perancangan Rangkaian Osilator ATMega8535 ... 38

xvi

Gambar 3.10. Perancangan Penampilan LCD Proses Pertama ... 40

Gambar 3.11. Perancangan Penampilan LCD Proses Kedua ... 40

Gambar 3.12. Perancangan Rangkaian LED ... 41

Gambar 3.13. Perancangan RangkaianBuzzer ... 42

Gambar 3.14. Perancangan Rangkaian Lengkap Pengukur Tekanan Darah ... 42

Gambar 3.15. Perancangan Diagram Alir Pengukur Tekanan Darah Digital Keseluruhan ... 43

Gambar 3.16. Perancangan Routine Baca Nilai Tekanan ... 47

Gambar 4.1. Mekanik dari tensimeter digital berbasis mikro ATMega8535 ... 49

Gambar 4.2. Pengujian regulator tegangan ... 51

Gambar 4.3. Pengujian mikrokontroler ATMega 8535 ... 55

Gambar 4.4. Hasil pengujian LCD ... 55

Gambar 4.5. Proses pembacaan sinyal antara 250 mmHg hingga 0 mmHg ... 57

Gambar 4.6. Lonjakan tekanan sistolik dan diastolik ... 57

Gambar 4.7. Sinyal yang terbaca pada rangkaian osilasi ... 58

Gambar 4.8. Tampilan Alat Ukur saat tekanan sebesar 0 mmHg ... 58

Gambar 4.9. Tampilan LCD saat tekanan sebesar 0 mmHg ... 59

xvii

Halaman

Tabel 2.1. Level Tekanan Darah Dewasa (usia >18 tahun) ... 12

Tabel 2.2. Karakteristik Sensor Tekanan Udara (BPS-Pressure Sensor 030) [17]... 15

Tabel 2.3. Jenis IC dan keluaran tegangan [7] ... 17

Tabel 2.4. Konfigurasi Pengaturan Port I/O pada ATMega8535 ... 19

Tabel 2.5. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ... 21

Tabel 3.1. Rangetegangan output setelah penguatan ... 36

Tabel 3.2. Koneksi Antara Modul LCD dengan Mikrokontroler ... 39

Tabel 3.3. Nilai ADCdcdengan gain sebesar 380 kali ... 34

Tabel 3.3. (Lanjutan) Nilai ADCdcdengan gain sebesar 380 kali ... 45

Tabel 3.3. Nilai skala pengali tiap satu kenaikan tekanan ... 46

Tabel 4.1. Rangetegangan keluaran sensor ... 51

Tabel 4.1. (Lanjutan)Rangetegangan keluaran sensor ... 52

Tabel 4.2. Rangetegangan output setelah penguatan ... 52

Tabel 4.2. (Lanjutan)Rangetegangan output setelah penguatan ... 53

Tabel 4.3. Tampilan Tekanan Darah pada Alat Ukur dan Tampilan pada LCD ... 59

Tabel 4.4. Tegangan keluaran regulator tegangan ... 61

Tabel 4.5. Error pada rangkaian penurun tegangan 3 volt ... 61

Tabel 4.6. Tegangan keluaran sensor saat perancangan dan pengujian ... 62

Tabel 4.7. Pergeseran tegangan keluaran sensor ... 63

Tabel 4.7. (Lanjutan) Pergeseran tegangan keluaran sensor ... 64

Tabel 4.8. Perbandingan Penguatan Antara Perancangan dengan Pengujian ... 64

Tabel 4.8. (Lanjutan) Perbandingan Penguatan Antara Perancangan dengan Pengujian ... 65

Tabel 4.9. Error pada rangkaianoscillation signal amplifier ... 67

Tabel 4.10. Nilai ADCdcdengan gain sebesar 380 kali ... 69

Tabel 4.11. Nilai skala pengali tiap satu kenaikan tekanan ... 70

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Masalah

Dalam era globalisasi ini perkembangan dalam dunia elekronika begitu pesat, misalnya dalam bidang kesehatan. Saat ini telah banyak alat-alat kesehatan baru yang membuat manusia dapat dengan mudah mengetahui kondisi kesehatan mereka kapanpun dan di manapun, misalnya dengan menggunakan tensimeter untuk mengecek keadaan tekanan darah ataupun thermometer untuk mengukur suhu tubuh.

Dengan semakin majunya teknologi di era globalisasi sudah selayaknya apabila saat ini telah berkembang alat-alat yang lebih canggih dan lebih praktis dengan biaya yang relatif murah. Sebagai contoh pada peralatan kesehatan, saat ini telah diciptakan sebuah alat pendeteksi tekanan darah yang biasa dikenal dengan nama tensimeter yang sudah menggunakan sistem digital.

Tetapi karena mahalnya peralatan tersebut, maka hanya rumah sakit, klinik-klinik besar, serta orang-orang dengan taraf hidup tinggi yang sangat peduli dengan kesehatannya yang memiliki peralatan ini. Oleh kerena itu seseorang yang ingin mengetahui kondisi kesehatan khususnya kadar tekanan darah dilakukan dengan pergi ke pakar kesehatan, klinik-klinik kesehatan ataupun rumah sakit.

Tensimeter yang lazim digunakan di rumah sakit atau klinik-klinik kesehatan masih berupa tensimeter analog dan cara kerjanya masih secara manual, yaitu masih menggunakan jarum / air raksa sebagai pengukur nilai tekanan darah dan stetoskop untuk mengetahui tekanan atau detak pertama (sistolik) dan detak kedua saat mulai melemah / menghilang (diastolik). Biasanya hanya dokter, bidan, perawat, atau pakar kesehatan saja yang dapat mengukur nilai tekanan darah menggunakan tensimeter ini. Pengukuran yang dilakukan juga masih secara manual dan belum menyertakan teknologi elektronik di dalamnya, sehingga dari segi kepresisian tensimeter ini belum sempurna, yaitu masih sering terdapat kesalahan dari pembacaan skala.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka diperlukan suatu alat untuk mengecek tekanan darah yang dapat dimonitor, dijalankan dengan mudah oleh setiap pengguna, dan meminimalisir kesalahan yang terjadi dalam penggunaannya tanpa mengesampingkan segi biaya yang dikeluarkan. Tipe penggunaan alat yang diperlukan

adalah tipe penggunaan sehari-hari, dimana permasalahan akan terkena hipertensi dapat terjadi kapan saja, dan dimana saja dapat segera diketahui dan segera diatasi.

Dari permasalahan yang ada tersebut, maka diperlukan suatu solusi baru agar seseorang yang ingin mengetahui tekanan darahnya tidak perlu pergi ke klinik kesehatan atau rumah sakit. Dengan memanfaatkan komponen-komponen yang murah dan mudah ditemukan seperti di pasaran, maka penulis mengambil tugas akhir ”Pengukur Tekanan Darah (Tensimeter) Digital berbasis Mikro ATMega8535”.

Tensimeter digital yang akan dibuat menggunakan mikrokontroler ATMega8535. Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan generasi AVR (Alf and Vegard’s Risc

processor) yang memiliki kapabilitas yang sangat maju, dengan biaya ekonomi yang cukup

minimal. Digunakannya ATMega8535 dikarenakan mikrokontroler ini mudah didapat dan murah dari segi biaya yang dikeluarkan. Selain itu ATMega8535 memiliki fasilitas yang lengkap yang dapat menunjang penulis dalam pembuatan tensimeter digital berbasis mikro ATMega8535.

Kontruksi tensimeter digital yang akan dibuat mirip dengan tensimeter pada umumnya, yaitu menggunakan kantong karet terbungkus kain (cuff), pompa udara, dan sumbat udara. Pengukuran tekanan darah dilakukan saat bunyi pertama (sistolik) dan saat bunyi mulai menghilang (diastolik) seiring dengan mulai dikuranginya tekanan udara. Perbedaan dari perangkat yang akan dibuat dengan tensimeter pada umumnya adalah sistem penampil nilai pengukuran, dan digunakannya sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor) sebagai pengganti dari stetoskop.

Secara garis besar data masukan / input dari nilai tekanan darah yang semula masih dalam bentuk analog dibandingkan dengan skala yang ada diubah menjadi bentuk digital agar dapat diolah oleh mikrokontroler. Data keluaran dari mikrokontroler yang berupa nilai tekanan darah sistolik maupun diastolik ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal Display).

Dari uraian tersebut, permasalahan yang ada di dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana membuat perangkat keras untuk tensimeter digital?

2. Bagaimana membuat program agar perangkat keras berjalan dengan baik? 3. Bagaimana respon sensor pada pendeteksian tekanan darah?

5. Bagaimana mengkonversi sinyal analog ke digital dengan mikrokontroler ATmega8535?

6. Bagaimana mikrokontroler ATMega8535 difungsikan sebagai pengendali dari semua rangkaian dari sistem tensimeter digital?

1.2.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan yang akan dicapai dalam perancangan ini adalah dapat membuat perangkat keras dan perangkat lunak yang berfungsi untuk mengimplementasikan suatu pengukur tekanan darah seseorang berbasis mikrokontroler ATMega 8535 yang mudah, aman dari segi penggunaan serta murah dari segi biaya.

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :

1. Bagi orang lain (pengguna), dengan alat ini secara tidak langsung seseorang dapat mengetahui kondisi kesehatannya, sehingga apabila kondisi kesehatan menurun dapat segera mengambil tindakan yang diperlukan tanpa harus pergi ke klinik kesehatan ataupun pakar kesehatan yang ada, sehingga menghemat biaya yang dikeluarkan.

2. Sebagai referensi yang mendukung penelitian selanjutnya berkaitan dengan aplikasi sensor dan mikrokontroler.

1.3.

Batasan Masalah

Agar tidak terjadi perluasan dalam pembahasan laporan tugas akhir, maka diperlukan adanya pembatasan masalah. Adapun pembatasan masalah tersebut adalah sebagai berikut :

1. Proses pengujian yang dilakukan hanya pada nilai tekanan darah. 2. Menggunakan sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor).

3. Catu daya yang digunakan adalah sebesar 9 volt, agar praktis dalam penggunaannya, sehingga tidak membutuhkan supply dari PLN.

4. Mikrokontroler yang digunakan menggunakan Mikrokontroler AVR ATmega8535.

6. Data / hasil pengukuran tekanan darah yang didapat akan ditampilkan melalui LCD.

1.4.

Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang dilakukan penulis terdiri dari beberapa metodologi, diantaranya adalah :

1. Mencari informasi dan mempelajari literatur tentang permasalahan yang ada, cara kerja dan sekaligus cara-cara merencanakan dalam membuat peralatan tersebut.

2. Penelitian karakter dari sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor).

3. Merancang serta menguji rangkaian sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor).

4. Perancangan perangkat keras meliputi rangkaian sensor, rangkaian mikrokontroler, peletakan sensor, dan lain sebagainya.

5. Perancangan perangkat lunak yang meliputi pembacaan sensor, sistem , dan lain sebagainya.

6. Pengujian dan pengambilan data percobaan dari kinerja sistem secara keseluruhan, yaitu dengan membandingkan data / hasil pengukuran nilai tekanan darah dari alat yang akan dibuat oleh penulis dengan data / hasil pengukuran nilai tekanan darah yang dilakukan oleh pakar kesehatan yang ada didaerah sekitar penulis.

7. Menganalisa hasil pengujian dan membuat kesimpulan.

1.5.

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan terdiri dari empat bab, disusun sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini membahas tentang latar belakang yang mendasari topik dari penelitian ini, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II. DASAR TEORI

Selain itu juga memuat dasar teori mengenai aplikasi dasar komponen atau piranti yang akan digunakan. Dasar teori yang dimaksud adalah dasar teori tentang, jantung dan tekanan darah, pengukuran tekanan darah baik itu sistolik maupun diastolik, sensor tekanan udara (BPS

-Pressure sensor 030), mikrokontroler AVR ATMega8535, dan semua

hal yang terkait didalam penelitian.

BAB III. RANCANGAN PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas tentang proses pembuatan ”Tensimeter Digital Berbasis Mikro ATMega8535” baik dari segi perangkat keras

(hardware) maupun perangkat lunak (software), serta bagian-bagian

yang terlibat dalam sistem, dan cara mengimplementasikan dari setiap bagian tersebut.

BAB IV. RENCANA DAN JADWAL KEGIATAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas tentang teori-teori atau hal-hal yang mendukung dalam perancangan serta pembuatan dari alat pendeteksi tekanan darah berbasis mikrokontroler ATMega8535.

2.1.

Dasar Penelitian

Perkembangan teknologi elektronika khususnya digital dan otomatis dibidang kesehatan saat ini sangat pesat, dimana setiap penggunaan alat dengan metode ini memiliki keakuratan yang cukup tinggi jika dibandingkan ketika masih menggunakan alat dengan metode lama yang kebanyakan dalam pengoperasiannya masih manual dan masih belum menyertakan teknologi elektronik didalamnya sehingga masih banyak terdapat kesalahan baik dari alat maupunhuman eror.

Dengan semakin pesatnya teknologi elektronik dibidang kesehatan, sudah banyak diciptakan alat-alat kesehatan yang sangat bermanfaat bagi manusia. Namun seperti kita ketahui untuk mendapatkan alat kesehatan dengan kualitas yang baik, harga dari alat-alat tersebut masih terlalu mahal untuk dijangkau oleh konsumen dengan taraf kehidupan yang relatif rendah. Sebagai contoh tensimeter digital, alat ini sudah ada di pasaran tetapi harga yang ditawarkan kepada konsumen relatif tinggi. Permasalahan akan timbul apabila alat tersebut rusak, dan penggantian komponen yang cukup sulit didapat dipasaran karena harga komponen yang ditawarkan relatif mahal.

Untuk mengatasi berbagai permasalahan diatas, maka diperlukan suatu solusi baru yaitu membuat suatu tensimeter digital dengan memanfaatkan komponen-komponen yang murah serta mudah ditemukan dipasaran tetapi mempunyai kualitas yang baik. Untuk itu penulis mengambil tugas akhir dengan judul “Tensimeter Digital Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega8535” dimana komponen-komponen yang diperlukan dalam pembuatan alat ini murah dan mudah didapat.

Untuk membuat alat pembaca/pengukur tekanan darah (Sphygmomanometer

digital) atau yang biasa dikenal dengan nama tensimeter digital diperlukan sebuah pompa,

sumbat udara yang dapat diputar, kantong karet yang dibungkus kain, serta pembaca tekanan. Konsep dasar dari alat ini sama seperti dengan tensimeter analog/manual pada umumnya yaitu pertama kali adalah memasang kantong karet yang terbungkus kain/manset

(cuff) pada lengan atas, kemudian manset dikembangkan dengan cara memompakan udara kedalamnya hingga mencapai batas tekanan yang ditentukan oleh perancang. Kemudian sensor tekanan dengan sendirinya akan mengeksekusi harga tekanan yang terukur pada saat itu juga yang kemudian ditampilkan keLCD. Kantong karet yang membesar akan menekan pembuluh darah lengan (Brachial Arthery) hingga aliran darah terhenti sementara. Udara kemudian dikeluarkan secara perlahan dengan memutar sumbat udara [14].

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan saat udara dalam kantong karet diturunkan, yaitu nilai tekanan yang terukur, kedua denyut yang dihasilkan jantung akibat tekanan ketika jantung memompa darah (berkontraksi) dan tekanan ketika jantung dalam fase istirahat. Sinyal-sinyal yang terjadi pada saat jantung mengalami kondisi tersebut dideteksi dengan rangkaian Oscillation Signal Amplifier, sehingga dihasilkan pulsa logika satu (high)dan pulsa logika rendah (low)[14 ].

Pulsa-pulsa inilah yang akan digunakan sebagai input bagi mikrokontroler untuk menentukan tekanansistolikdandiastolik. Kemudian tekanansistolikdandiastoliktersebut akan ditampilkan oleh mikrokontroler ke layar tampilan (LCD). Gambar 2.1 menunjukkan grafik tegangan keluaran sensor saat dilakukan pemompaan dan pelepasan tekanan udara, dalam kotak terputus tersebut menunjukkan terjadinya tekanansistolikmaupundiastolik.

Gambar 2.2. Pembesaran nilaiosilasidari nilai tekanan [14]

2.2.

Jantung

Jantung merupakan sebuah organ yang terdiri dari berbagai macam otot. Otot jantung merupakan jaringan dengan bentuk dan susunannya menyerupai jaringan otot serat lintang, namun memiliki cara kerja menyerupai otot polos yaitu bekerja di luar kemauan manusia (dipengaruhi saraf otonom). Jantung berfungsi untuk mengalirkan darah ke seluruh tubuh. Gambar 2.3 merupakan bagian-bagian yang ada pada jantung manusia.

Gambar 2.3. StrukturEsteriorJantung

oleh jantung pada simpul yang terdapat pada atrium dekstra dekat jalur masuknya vena cava yang disebut nodus sino atrial. Rangsangan kemudian akan diteruskan ke dinding

atrium dan juga ke bagian septum kordis oleh nodus atrio ventricular. Dari nodus atrio

ventricular ini rangsangan akan melalui annulus fibrosus dan akan terhenti sekitar 0.1

detik. Selanjutnya rangsangan tersebut akan diteruskan ke bagian apeks kordisdan melalui berkas purkinje disebarkan ke seluruh dinding ventrikel sehingga jantung dapat berkontraksi.

Dalam kerjanya jantung memiliki tiga periode yaitu:

a. Periode kontraksi/sistolik(periodesistole), yaitu keadaan di mana jantung pada bagian ventrikel menguncup.

b. Periode dilatasi/diastolik (periode diastole), yaitu keadaan di mana jantung mengembang.

c. Periode istirahat, yaitu waktu antara periode kontraksi dan dilatasi di mana jantung berhenti sekitar 0.1 detik.

Kerja jantung dapat diketahui dengan cara memeriksa perjalanan darah dalam arteri, karena pada dasarnya dinding arteri akan mengembang jika didalamnya terdapat aliran darah. Gelombang darah ini menimbulkan denyutan pada arteri. Kuncup denyutan arteri tersebut disebut denyut nadi ataupulse[1].

2.3.

Tekanan Darah

Tekanan darah adalah tekanan yang diberikan oleh darah terhadap dinding pembuluh darah arteri. Tekanan itu diukur dalam satuan millimeter mercury (mmHg) dan direkam dalam dua angka tekanan, tekanan sistolik (saat jantung berdetak) dan tekanan

diastolik (saat jantung relaksasi). Dengan setiap denyut jantung, darah dipompa keluar dari jantung ke dalam pembuluh darah, yang membawa darah ke seluruh tubuh. Tekanan darah merupakan ukuran tekanan atau gaya di dalamarteridengan setiap denyut jantung [8].

Usia, obat-obatan, dan perubahan posisi juga dapat mempengaruhi tekanan darah. Tekanan darah yang normal bagi mereka yang tidak meminum obat tekanan darah seharusnya kurang dari 120/80 [9].

2.3.1. Dasar Pengukuran Tekanan Darah

Tekanan darah umumnya diukur dengan alat yang disebut sphygmomanometer.

Sphygmomanometer terdiri dari sebuah pompa, sebuah pengukur tekanan, dan sebuah

manset dari karet. Alat ini mengukur tekanan darah dalam unit yang disebut millimeter

mercury/milimeter air raksa (mmHg). Gambar 2.4 merupakan bentuk mekanik dari dua

buah tensimeter yang sering digunakan pengukur pada umumnya.

Gambar 2.4. Bentuk tensimeter (sphygmomanometer) [12]

Cara pengukuran tekanan darah menggunakan tensimeter (Spygmanometer) adalah seperti berikut, manset ditaruh mengelilingi lengan atas, dan dipompa dengan sebuah pompa udara sampai dengan suatu tekanan yang menghalangi aliran darah di arteri utama

(brachial artery) yang berjalan melalui lengan. Lengan kemudian di taruh disamping

badan pada ketinggian dari jantung, dan tekanan dari manset pada lengan dilepaskan secara berangsur-angsur [10].

Dari perbandingan nilai tekanan darah antara tekanan darah batas atas (sistolik) dan tekanan darah bawah (diastolik) tersebut, maka dapat diketahui bahwa seseorang mempunyai tekanan darah tinggi (hipertensi), tekanan darah rendah (hipotensi), ataupun tekanan darah normal.

2.3.2. Tekanan Darah Tinggi (Hipertensi)

Tekanan darah naik turun sepanjang hari. Tetapi, ketika tekanan darah terus naik dalam masa tertentu, inilah yang disebut dengan tekanan darah tinggi (hipertensi). Tekanan darah tinggi (hipertensi) adalah suatu keadaan dimana tekanan darah lebih tinggi dari batas tekanan normal. Tekanan darah tinggi berada pada 140mmHg atau lebih untuksistolik, dan 90 atau lebih untukdiastolik[8]

Tekanan darah tinggi berbahaya karena membuat jantung bekerja terlalu keras, dan tekanan yang kuat dari aliran darah dapat melukai pembuluh darah arteri, dan organ-organ seperti jantung, ginjal, otak, dan mata. Tekanan darah tinggi seringkali tidak menunjukkan tanda atau gejala. Ketika tekanan darah tinggi terjadi, biasanya akan berlangsung seumur hidup. Jika tidak dikontrol, dapat menyebabkan penyakit jantung dan ginjal, stroke, dan kebutaan .

2.3.3. Tekanan Darah Rendah (Hipotensi)

Tekanan darah rendah (Hipotensi) adalah suatu keadaan dimana tekanan darah lebih rendah dari 90/60 mmhg atau tekanan darah cukup rendah sehingga menyebabkan gejala-gejala seperti pusing dan pingsan. Sebenarnya tubuh mempunyai mekanisme untuk menstabilkan tekanan darah, kestabilan tekanan darah ini penting, sebab tekanan harus cukup tinggi untuk mengantarkan oksigen dan zat makanan ke seluruh sel di tubuh dan membuang limbah yang dihasilkan [8].

Penyebab terjadinyahipotensidapat dikelompokan menjadi tiga yaitu :

a. Curah jantung berkurang, penyebabnya irama jantung abnormal, kerusakan atau kelainan fungsi otot jantung, penyakit katup jantung, emboli pulmoner. b. Volume darah berkurang, penyebabnya perdarahan hebat, diare, keringat

berlebihan, berkemih berlebihan.

2.3.4. Tekanan Darah Normal

Tekanan darah normal adalah tekanan darah yang berkisar kurang dari 120 mmHg untuk systolic dan kurang dari 80 mmHg untuk diastolic (bagi dewasa, usia 18 tahun dan lebih, serta tidak sedang dalam pengobatan tekanan darah tinggi, dan tidak menderita penyakit serius dalam waktu dekat) [8].

Sebetulnya batas antara tekanan darah normal dan tekanan darah tinggi tidaklah jelas, sehingga klasifikasi hipertensi dibuat berdasarkan tingkat tingginya tekanan darah yang mengakibatkan peningkatan resiko penyakit jantung dan pembuluh darah. Menurut WHO, di dalam guidelines terakhir tahun 1999, batas tekanan darah yang masih dianggap normal adalah kurang dari 130/85 mmHg, sedangkan bila lebih dari 140/90 mmHg dinyatakan sebagai hipertensi dan di antara nilai tersebut dianggap sebagai tekanan darah normal dan tekanan darah tinggi (batasan tersebut diperuntukkan bagi individu dewasa diatas 18 tahun) [8]. Tabel 2.1 merupakan tabel dari level tekanan darah pada orang dewasa [11].

Tabel 2.1.Level Tekanan Darah Dewasa (usia >18 tahun) Kategori Sistolik

(mmHg)

Diastolik (mmHg)

Normal <120 <80

Prehipertensi 120 – 139 80 - 89

Hipertensi ≥140 ≥90

Hipotensi ≤90 ≤60

2.4.

Stetoskop

Pengukuran tekanan darah selain menggunakan tensimeter juga membutuhkan suatu instrumen lain guna mendengarkan dan mendapatkan bunyi dari detak tekanan darah dari pembuluh arteri. Instrumen yang digunakan di dalam pengukuran tekanan darah pada umumnya dikenal dengan stetoskop.

Stetoskop akustik bekerja dengan cara menyalurkan suara dari chestpieces melalui selang udara ke telinga pendengar. Chestpiece terdiri dari dua bagian yang dapat dipergunakan untuk mendengarkan suara dari tubuh manusia, sebuah diafragma dan sebuah mangkuk berongga (bellpiece). Gambar darichestpieceterlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Chestpiecedari stetoskop

Bila diafragma ditempatkan di atas tubuh, maka suara dari tubuh akan menggetarkan diafragma dan gelombang tekanan akustik berjalan melalui selang udara hingga ke telinga pendengar. Bila mangkuk berongga yang ditempatkan dalam tubuh, maka getaran dari kulit akan menghasilkan gelombang tekanan akustik yang akan berjalan melalui selang udara hingga ke telinga pendengar. Mangkuk berongga menghasilkan suara dengan frekuensi rendah, sedangkan diafragma menghasilkan suara dengan frekuensi yang lebih tinggi. Permasalahan yang timbul adalah tingkat kekuatan suara yang sangat rendah [13].

Stetoskop elektronik bekerja dengan cara menguatkan suara yang timbul dari tubuh. Alat tersebut membutuhkan pengubah suara akustik menjadi sinyal elektronis yang dapat dikuatkan dan diolah untuk mendapatkan kualitas suara yang lebih baik. Cara yang paling mudah dan efektif untuk mendeteksi suara dilakukan dengan memasang sebuah mikrofon di dalamchestpiece. Cara ini bisa mengurangi gangguan derau [13].

2.5.

Sensor Tekanan Udara (

BPS-PRESSURE SENSOR

)

BPS-pressure sensor memberikan solusi yang cukup efektif pada aplikasi tekanan

ini memiliki keakuratan dan kestabilan output terhadap suhu mulai dari 0ºC sampai 50ºC. Sensor ini juga memiliki kemampuan pembacaan tekanan mulai dari 0 psi sampai 5.8 psi.(1 Psi = 51,7 mmHg) [17]. Bentuk dan pin dari IC sensor tekanan udara (BPS-Pressure Sensor 030) terlihat pada Gambar 2.6.

Keunggulan sensor tekanan BPS-PRESSURE SENSOR

1. Memiliki ketahanan tinggi. 2. Memiliki performa tinggi. 3. Ukuran yang kecil.

4. Memiliki impedansi tinggi pada alokasi tegangan rendah. 5. Teganganoutputyang linier.

Kelemahan sensor tekanan BPS-PRESSURE SENSOR

1. Maksimumpressure sensing5,8 psi ( 299.86 MmHg). 2. Memerlukansupplydaya.

3. Bekerja maksimal terhadap suhu antara 00sampai 500celcius.

Gambar 2.6. IC sensor tekanan udara (BPS-Pressure 030) [17]

BPS-Pressure sensor merupakan sensor tekanan udara dimana tegangan output

Tabel 2.2. Karakteristik Sensor Tekanan Udara (BPS-Pressure Sensor 030) [17]

2.6.

Regulator Tegangan

Prinsip regulasi secara umum adalah pengaturan, selain itu regulasi juga dapat diartikan dengan suatu besaran yang diatur pada nilai tertentu. Untuk mengatur satu besaran pada nilai tertentu, maka besaran itu diukur dan dibandingkan dengan satu nilai standar yang dipakai sebagai referensi. Misal besarnya nilai yang didapat lebih besar dari besarnya nilai referensi, maka diambil langkah untuk mengurangi besar nilai tersebut. Jika besar nilai yang didapat lebih kecil dari nilai referensi, maka diusahakan supaya besarnya nilai tersebut menjadi lebih besar [6].

menyediakan tegangan referensi biasanya juga memakai tegangan sumber dari filter rectifiersebagai sumber daya.

Gambar 2.7. Prinsip Regulasi Tegangan

Regulator tegangan dikatakan baik jika perubahan tegangan keluaran akan kecil walaupun tegangan sumber berubah jauh. Perbandingan antara perubahan tegangan sumber dengan perubahan tegangan keluaran disebutline regulation atau regulasi sumber, besaran regulasi sumber ini menunjukkan seberapa baik riak dari sumber dihilangkan (diregulasikan) oleh regulator. Besaran lain yang penting untuk catu daya adalah resistivitas output/keluaran, yaitu berapa jauh tegangan keluaran berubah ketika arus keluaran berubah.

Penguat pada regulator tegangan dapat bekerja dengan baik dan benar, tegangan keluaran tidak dapat menjadi sama besar dengan tegangan sumber, tetapi tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan keluaran. Selisih minimal antara tegangan sumber dan tegangan keluaran disebutdropout voltage.Fungsi regulator tegangan dikatakan bagus jika batas kerja dari regulator tegangan tidak terlewati sehingga regulator tegangan tidak rusak [6]. Ada tiga macam regulator tegangan menurut jenisnya, yaitu:

a. Rangkaian Regulasi Tegangan Sederhana b. Regulasi Tegangan dengan Op-Amp c. Regulasi Tegangan dengan Regulasi IC

2.6.1. Regulasi Tegangan dengan Regulasi IC

Karena regulasi tegangan untuk catu daya seringkali dibutuhkan, maka tersedia berbagai jenis IC yang memenuhi kebutuhan ini. Salah satu IC yang dipakai adalah seri 78xx, dimana xx merupakan tegangan keluaran IC tersebut. Tabel 2.3 merupakan spesifikasi dari IC 78xx.

Supply

(belum teregulasi)

+ Penguat

differensial

Tabel 2.3. Jenis IC dan keluaran tegangan [7]

IC 78xx mempunyai tiga kaki seperti terlihat dalam Gambar 2.8, satu untuk Vin, satu untuk Vout, dan satu untuk Ground. Dalam IC ini juga terdapat rangkaian pelindung agar di dalam IC tidak terjadi arus yang kuat atau daya yang terlalu tinggi yang membebani IC tersebut.

Gambar 2.8. Rangkaian regulasi tegangan dengan IC 78xx[6].

2.7.

Mikrokontroler AVR ATMega8535

Mikrokontroler yang digunakan untuk penelitian ini adalah AVR ATMega8535 dan mikrokontroler ini termasuk salah satu jenis dari kelas ATMega [16]. Seri ATMega8535 dipilih karena mikrokontroler ini memiliki beberapa fasilitas yang mampu menunjang perancangan dan pembuatan tensimeter digital. Fasilitas tersebut diantaranya system mikroprosesor 8 bit berbasis RISCyang dikemas dalam kode 16 bit, serial I/O sebanyak 32 buah ( Port A, Port B, Port C, Port D ), ADC ( Analog Digital Converter) internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8channel.

Jenis IC Output Tegangan (V)

Minimum V1

(V)

7805 +5 7,3

7806 +6 8,3

7808 +8 10,5

7810 +10 12,5

7812 +12 14,6

7815 +15 17,7

7818 +18 21,0

Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan untuk kerja dan paralelisme. Intruksi-intruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi yang lain atau berikutnya sudah diambil (pre-fetched) dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock [3].

Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.9, dari gambar tersebut dapat dijelaskan konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut :

a. VCC, sebagai pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. b. GND, sebagai pin ground.

c. Port A (PA0..PA7), sebagai pin I/O 8-bit dua arah dan pin masukan analog ke ADC.

d. Port B (PB0..PB7), sebagai pin I/O 8-bit dua arah dan pin dengan fungsi khusus, sepertiTimer/Counter, komparator analog, dan SPI.

e. Port C (PC0..PC6), sebagai pin I/O 8-bit dua arah dan pin fungsi khusus seperti

Timer Oscilator, TWI, dan komparator analog.

f. Port D (PD0..PD7), sebagai pin I/O 8-bit dua arah dan pin fungsi khusus seperti komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

g. RESET, sebagai pin untuk me-reset mikrokontroler. h. XTAL1, sebagai inputOscilator.

i. XTAL2, sebagai outputOscilator.

j. AVCC, sebagai pin masukan tegangan ADC.

k. AREF, sebagai pin masukan tegangan referensi ADC.

2.7.1. Port I/O (Input/Output)

ATMega8535 mempunyai 32 pin I/O dan dikelompokkan menjadi empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Port I/O pada mikrokontroler ATMega8535 dapat berfungsi sebagai masukan atau keluaran, tergantung pada pengaturan yang digunakan. Untuk mengatur fungsi port I/O sebagai masukan atau keluaran perlu dilakukan pengaturan pada DDR dan port [3]. Konfigurasi pengaturan portI/O pada ATMega8535 terlihat dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Konfigurasi Pengaturan Port I/O pada ATMega8535

DDR bit =1 DDR bit = 0

Port bit =1 Keluaran aktif tinggi Masukan aktif rendah

Port bit =0 Keluaran aktif rendah Masukan aktif tinggi

2.7.2. ADC ( Analog Digital Converter )

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki fasilitas Analaog to Digital Converter yang sudah built-in dalam chip, fitur inilah yang menjadi kelebihan dari ATMega8535 bila dibandingkan dengan mikrokontroler lainnya. Dengan adanya ADC internal ini kita tidak akan direpotkan lagi dengan kompleksitas hardware saat membutuhkan proses pengubahan sinyal dari analog ke digital seperti yang harus dilakukan jika kita memakai komponen IC ADC eksernal.

ATMega8535 memiliki resolusi ADC 10-bit dengan 8 saluran input dan mendukung 16 macam penguat beda. ADC ini dapat dikonfigurasi baik sebagai single ended input maupun differential input dalam mode pengoperasiannya. Selain itu ADC ini memiliki konfiguarsi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah desesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. Rangkaian internal ini memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC, tegangan dari pin ini harus sama dengan VCC ± 0.3 Volt [3].

Data hasil konversi ADC dirumuskan sebagai berikut : a. Untuk Konversi tunggal :

= 1024 (2.1)

di mana Vin : tegangan masukan pada pin yang dipilih Vref : tegangan referensi yang dipilih

1024 : karena reolusiADC10 bit, 810= 1024

b. Untuk penguat beda :

= ( )

di mana :

Vpos : tegangan masukan pada pin positif Vneg : tegangan masukan pada pin negatif

Gain : faktor penguatan

Vref : tegangan referensi yang dipilih

Register yang perlu di set nilainya adalah ADMUX (ADC Multiplexer Selection IO

Register), ADCSRA (ADC Control and Status Register A), dan SFIOR (Special Function

IO Register). ADMUX merupakan register 8 bit yang berfungsi menentukan referensi

ADC, format data keluaran (output), dan saluran ADC yang digunakan [3]. Register ADMUX ditunjukkan pada Gambar 2.10.

REFS 0 REFS 1 ADLAR MUX 4 MUX 3 MUX 2 MUX 1 MUX 0

Gambar 2.10.Register ADMUX

Bit penyusunnya dapat dijelaskan sebagai berikut:

Tabel 2.5. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC

REFS [1..0] Mode Tegangan Referensi

00 Berasal dari pin AREF 01 Berasal dari pin AVCC 10 Tidak digunakan

11 Berasal dari tegangan referensi internal

b. ADLAR merupakan bit pemilihan mode data keluaran ADC yang digunakan untuk menentukan konfigurasi isi dari register ADCH dan ADCL sebagai tempat menyimpan hasil konversi.

Gambar 2.11.Format DataADCdengan ADLAR=0

Gambar 2.12.Format DataADCdengan ADLAR=1

c. MUX [4...0] merupakan bit pemilih saluran pembaca ADC.

Dalam pembacaan hasil konversi ADC, dilakukan pengecekan pada bit ADIF

(ADC Interrupt Flag) pada register ADCSRA. ADIF akan bernilai satu jika

konversi saluran ADC telah selesai dilakukan dan data hasil konversi siap untuk diambil, demikian pula sebaliknya.

2.8.

Penguat Operasional (Op-Amp)

rendah. Istilah operasional menunjukkan bahwa penambahan komponen luar yang sesuai dapat dikonfigurasikan untuk melakukan berbagai operasi [6].

Masukan op-amp yang berlabel inverting (-) dan non inverting (+) merupakan masukan beda (difference input). Umumnya sinyal masukan diberikan pada salah satu masukan. Adapun masukan yang lain digunakan untuk mengendalikan karakteristik komponen. Penguatan antara keluaran dan masukan inverting adalah negatif sedangkan pengauatan antara keluaran dan masukannon invertingadalah positif [9].

Penguat operasional mempunyai dua tegangan catu yang berlabel V+ dan V- yang sama dan berpolaritas berlawanan seperti terlihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13.Simbol Penguat Operasional (Op-Amp)

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa op-amp memiliki dua masukan, perbedaan antara keduanya sebagai berikut :

1. Jika sinyal masukan diumpan kenon inverseatau positif (+) maka keluarannya sefase dengan masukan.

2. Jika sinyal melalui masukan inverse atau negative (-) maka keluarannya berbeda fase 1800 atau setengah siklus. Jika sinyalnya positif maka keluarannya menjadi negatif.

Aplikasi dari penguat operasional diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Penguatinverse (inverting amplifier).

2. Penguatnon inverse(non inverting amplifier). 3. Pengikut tegangan (voltage follower).

4. Penguat jumlah (summing amplifier). 5. Penguat beda (difference amplifier).

2.9.

Instrumentation Amplifier

Syarat umum pemrosesan sinyal adalah jika terjadi perbedaan antara dua sinyal yang masing-masing telah dikuatkan sesuai dengan tingkat level tertentu. Instrumentation

amplifier ini terdiri dari dua rangkaian yaitu rangkaian penguat dan rangkaian beda

(differential amplifier). Fungsi dari penguat beda ini adalah sebagai rangkaian

pengkombinasi sinyal masukan pertama (V1) dan sinyal masukan kedua (V2) yang keluarannya (output) menjadi satu keluaran (Vo) [7]. Untuk rangkaian Instrumentation Amplifierterlihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14. Instrumentation Amplifier Circuit[7].

Tegangan keluaran dariInstrumentation Amplifierditulis dengan persamaan :

Vo = (1+(2R/Rx)) x (V1 – V2) (2.3)

Besarnya penguatan (Av) dirumuskan sebagai berikut :

(Vo/Vi) = Av (2.4)

2.10. Differential Amplifier (Penguat Beda)

Penguat differensial merupakan suatu penguat dimana tegangan keluarannya atau Vo merupakan hasil selisih antara kedua buah tegangan masukan pada terminal inverting

dan non-invertingnya. Perumusan yang berlaku untuk penguat differensial adalah sebagai

= 2

1( 2− 1)

Gambar rangkaian penguatdifferensialditunjukan Gambar 2.15.

Gambar 2.15. Differential Amplifier Circuit[10].

2.11. Oscillation Signal Amplifier

Aplikasi dari Oscillation Signal Amplifier ini menggambarkan suatu konsep dari pengukuran tekanan darah digital yang menggunakan sensor tekanan yang terpadu dengan mikrokontroler dan juga LCD(Liquid Crystal Display). Sensor tekanan digunakan sebagai pembaca nilai tekanan cuff (manset) untuk menetapkan nilai sistolik dan juga diastolik. Metode pengukuran yang digunakan adalah metode pengukuran dari perubahan amplitudo tekanan yang terjadi didalam cuff (manset) saat terjadi tekanan sistolik dan diastolik. Fungsi dari Oscillation Signal Amplifier ini adalah sebagai penguat dan juga sebagai penyaring osilasi tekanan dari sensor tekanan yang ada [14]. Rangkaian Oscillation Signal Amplifierterlihat pada Gambar 2.16.

Filter RC terdiri dari dua jaringan yang menentukan dua cut-off frequensi, kedua kutub secara seksama dipilih untuk menjamin bahwa sinyal osilasi tidak terdistorsi atau hilang. Konsep dari rangkaian ini secara garis besar digunakan untuk mengevaluasi

Freescale sensor tekanan yang digunakan dalam tekanan darah digital. Rangkaian ini juga

dapat pula diubah dengan mudah untuk memberikan tingkat sinyal keluaran yang sesuai. Perangkat keras ini juga dengan mudah dimodifikasi untuk memberikan analisis yang lebih baik untuk mendapatkan nilai sistolikdandiastolik[14].

2.12. Rangkaian Penguat

Dengan menggunakan op-amp (operational amplifier) dapat dirangkai sebuah penguat tegangan, baik itu penguatan positif maupun peguatan negatif tergantung dari masukannya [5]. Untuk membuat penguatan positif masukan yang digunakan adalah kaki

non-inverting, dengan masukan yang bernilai positif akan mengeluarkan nilai positif pula. Untuk rangkaian penguat terlihat pada Gambar 2.17.

Gambar 2.17.Rangkaian PenguatNon-inverting

Tegangan keluaran dari rangkaian penguatnon-invertingdirumuskan :

Vo = [ 1 + ( Rf / R ) ] x Vi (2.5)

Dengan persamaan penguatan (AV) dari penguatnon-inverting:

Av = (R + Rf) / R

2.13. Rangkaian Pembagi Tegangan

Suatu sumber tegangan yang ideal tidak pernah dijumpai di dalam praktek, sumber tegangan yang ideal hanya ada di dalam angan-angan manusia sebagai suatu alat yang bersifat teoritis. Tidak ada sumber tegangan riil yang dapat menghasilkan arus yang tidak berhingga beasrnya sebab setiap sumber tegangan riil mempunyai tahanan dalam yang besarnya tertentu [2]. Tahanan dalam dari suatu sumber tegangan tampak terhubung seri dengan tahanan beban. Bila tahanan bertambah besar, maka arus beban akan semakin mengecil. Bila tahanan beban bertambah besar menuju tak terhingga, maka tegangan beban akan mendekati sumber tegangan yang ideal. Pembuktian tersebut terlihat pada perumusan sebagai berikut :

VL= ILx RL

IL= (VS/(RS+ RL))x RL

VL= Vout

maka :

Vout= (VS/(RS+ RL))x RL

atau

Vout= (RL/(RS+ RL)x VS (2.7)

Gambar dari rangkaian pembagi tegangan terlihat pada Gambar 2.18 [2],

Dimana :

VS adalah Sumber Tegangan

RS adalah Tahanan Dalam

RL adalah Tahanan Beban

Vout adalah Tegangan Keluaran

2.14. LED (

Light Emiting Diode

)

Pada LED dengan bias tegangan maju, electron bebas melintasi sambungan dan jatuh ke dalam hole. Ketika electron jatuh dari tingkat energi ke rendah, electron akan mengeluarkan energi. Pada diode biasa, energi yang dikeluarkan dalam bentuk panas. Tetapi pada LED, energi yang dikeluarkan dalam bentuk sinar. Dengan menggunakan

elemen seperti gallium, arsenic, dan fosfor, pabrik dapat memproduksi LED berwarna

merah, hijau, kuning, biru, oranye, dan inframerah/infrared(tak terlihat) [2].

LED mempunyai penurunan tegangan lazimnya dari 1,5 V sampai dengan 2,5 V untuk arus di antara 10 mA dan 50 mA. Penurunan tegangan yang tepat tergantung dari arus LED, warna, kelonggaran, dan lain sebagainya. Kecermelangan LED tergantung dari arusnya. Idealnya,cara terbaik untuk mengendalikan kecermelangan ialah dengan menjalankan LED dengan sumber arus. Gambar 2.19 adalah contoh dari suatu rangkaian

LED.

Gambar 2.19.RangkaianLED[2]

Persamaan untuk menghitung berapa besar nilai arus (I) padaLEDadalah sebagai berikut :

I = (VS– VLED)/RS

atau

Dimana : VLED adalah penurunan teganganLED(Volt)

VS adalah Tegangan Sumber (Volt)

RS adalah Resistor yang tersusun seri denganLED(Ohm)

I adalah Arus (Ampere)

Makin besar tegangan sumber, makin kecil pula pengaruh VLED, dengan kata lain

VS yang besar menghilangkan pengaruh perubahan tegangan VLED. Biasanya arus pada

LEDberada pada 10 mA hingga 50 mA, karena daerah ini memberikan cahaya yang cukup untuk pemakai.

2.15. LCD (

Liquid Crystal Dysplay

)

LCD (Liquid Crystal Display) merupakan piranti yang dapat menampilkan

karakter, terbuat dari bahan kristal cair dengan sistem dot matrik. Pada penelitian ini LCD yang digunakan adalah LCD 2 x 16 karakter seperti Gambar 2.20, artinya terdapat 2 baris dengan 16 karakter tiap barisnya, maka jumlah keseluruhan terdapat 32 karakter. Setiap satu karakter terdiri dari 8 baris dan 5 kolom dot.

Gambar 2.20.BentukLCD2 x 16 karakter

Jenis LCD yang digunakan pada perancangan adalah LCD Module M1632 produk dari SEIKO. Berdasarkan Gambar 2.21, konfigurasi pin LCD adalah :

1. VCC; sebagai pin terminal power supply (+5V). 2. GND; sebagai pin terminal ground.

3. DB0 s/d DB7; sebagai pin jalur data yang digunakan untuk menyalurkan data kode ASCII atau perintah untuk mengatur kerja LCD.

4. RS (register select); sebagai pin yang membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika berlogika ‘1’, maka akan dikirim data kode ASCII yang akan ditampilkan.

5. R/W (read/write); sebagai pin untuk mengaktifkan pengiriman atau pengambilan data ke atau dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka terjadi pengiriman data ke LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka terjadi pengambilan data dari LCD.

6. E (enable); merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke

‘0’, maka data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil dari port

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Perancangan awal untuk membuat Tensimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega8535 adalah struktur mekanisnya terlebih dahulu. Perancangan tensimeter digital ini terdiri dari beberapa komponen-komponen seperti berikut ini :

1. Kantong Udara (cuff). 2. Pompa Udara.

3. Sensor Tekanan Udara. 4. Selang Udara.

5. Sumbat Udara. 6. Baterai.

7. Mikrokontroler ATMega8535. 8. Buzzer.

9. LCD (Liquid Crystal Display). 10. LED (Light Emiter Diode).

11. Tombol Reset dan Power (Saklar).

Gambar 3.1. Perancangan struktur mekanis ”Tensimeter Digital”

Pada Gambar 3.1 merupakan bentuk miniatur dari perancangan Tensimeter Digital berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Cuff terbuat dari karet yang terbungkus oleh kain

berbentuk persegi panjang yang dapat dililitkan pada lengan tangan. Pompa terbuat dari karet yang dapat mengembang dan mengempis sehingga dapat mengisikan udara ke cuff. Sumbat udara yang dapat diputar berfungsi sebagai kran pengatur dibuang/dilepaskannya udara dari cuff yang terpompa untuk mendapatkan tekanan/detak nadi sebagai sinyal masukan sensor. Agar udara dari pompa dapat terhubung ke cuff dan sensor maka dibutuhkan selang udara. Selang udara ini juga dipilih dari karet karena lentur sehingga mudah untuk diposisikan sesuai keinginan.

Sumber tegangan berasal dari baterai 9V, dimana dalam penggunaannya baterai ini banyak terdapat di pasaran, dan juga mudah diganti jika sudah melemah. LED (Light Emitting Diode) berfungsi sebagai pendeteksi atau peringatan ketika sinyal-sinyal sistolik

maupun diastolik terjadi. LCD digunakan sebagai penampil saat ada sinyal masukan (adanya nilai tekanan darah). Buzzerberfungsi sebagai indikator bahwa proses pengukuran tekanan telah selesai. Tombol reset digunakan untuk mereset atau mengembalikan tampilan tensimeter digital, ke tampilan semula (sebelum adanya pengukuran nilai tekanan darah). ATMega8535 berfungsi sebagai mikrokontroler dalam perancangan ini.

3.1.

Diagram Blok Perancangan

Pada bagian ini akan dibahas secara terperinci mengenai perancangan perangkat keras pengukur tekanan darah digital. Perancangan alat pada tugas akhir ini berdasar pada kemudahan dalam pengoperasian serta kemudahan dalam pembacaan alat. Tujuan utamanya adalah memanfaatkan komponen-komponen elektronik yang cukup mudah didapat sehingga menjadi alat yang sangat berguna dan bermanfaat.

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Tensimeter Digital

Intrumentation Amplifier, LCD (Liquid Crystal Display),Oscillation Signal Amplifier, dan Mikrokontroler sebagai perangkat keras dan juga perangkat lunaknya. Secara sederhana konsep pembuatan alat dapat dijelaskan sebagai berikut. Sistem membaca tekanan dan mengambil pulsa-pulsa untuk dianalisis dan diartikan sebagai tekanan sistolik dan diastolik. Perancangan alat menggunakan sensor tekanan BPS-Pressure sensor dengan batas tekanan maksimal 5,8 psi atau sekitar 320 mmHg. Pada perancangan kali ini dibatasi nilai tekanan maksimal 250 mmHg dengan nilai toleransi sensor.

Dari Gambar 3.2 juga dapat dijelaskan bahwa masing-masing bagian saling berinterasi sehingga terbentuk suatu sistem yang lengkap. Adapun prinsip kerja rangkaian yaitu ketika kantong udara di pompa maka akan timbul tekanan yang disebabkan oleh udara yang tertekan. Udara yang ada pada kantong udara disalurkan ke sensor sehingga sensor bereaksi dengan menghasilkan tegangan yang semakin besar seiring dengan semakin besarnya tekanan yang diterima sensor.

Output tegangan keluaran sensor sangat kecil dan terdapat dua tegangan keluaran sehingga dibutuhkan suatu rangkaian penguat dan sekaligus rangkaian differential/rangkaian beda (Instrumentation Amplifier) tujuan digunakan rangkaian beda adalah untuk mendapatkan satu tegangan keluaran dari sensor. Keluaran dari rangkaian penguat dan rangkaian beda (Instrumentation Amplifier) ini diteruskan ke dua tujuan berbeda. Keluaran pertama dari rangkaian penguat dan pembanding ditujukan ke ADC yang berada dalam mikrokontroler ATMega8535 sedangkan keluaran kedua dari rangkaian penguat dan pembanding ditujukan ke rangkaian penguat dan penyaring osilasi (Oscillation Signal Amplifier).

Keluaran yang ditujukan ke ADC bertujuan agar output dari sensor yang berupa nilai-nilai analog dan telah dikuatkan dirubah menjadi data-data digital yang dimengerti oleh mikrokontroler. Sedangkan kegunaan rangkaian osillation signal amplifier adalah sebagai pembangkit tegangan dan penyaring sinyal osilasi yang difungsikan sebagai interupsi yang memberikan logikahighdanlowke salah satu port mikro yang diinginkan.

akan memerintahkan agar nilai tekanan pada saat itu ditampilkan ke LCD sebagai sinyal

diastolikyaitu kondisi jantung saat berada dalam posisi istirahat.

3.2.

Perancangan Perangkat Keras

3.2.1. Rangkaian Regulator Tegangan

Rangkaian ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan baterai 9V menjadi sebesar 5V. Digunakannya baterai 9V karena baterai ini mempunyai nilai tegangan sebesar 9V di mana suplai yang dibutuhkan oleh seluruh sistem sebesar 5V (kecuali sensor), selain itu baterai 9V dalam penempatannya tidak membutuhkan ruang yang luas sehingga dapat meminimalisasi penggunaan ruang didalam sistem.

Karena suplai tegangan menggunakan baterai 9V dan seluruh sistem (kecuali sensor) menggunakan tegangan masukan sebesar 5V, maka diperlukan suatu penurun sekaligus penstabil tegangan 5V. Dalam mendesai regulator tegangan ini perancang mengambil desain yang sudah ada [6][7] dan menggunakan IC 7805, dimana output dari IC ini sebesar ±5 seperti terlihat dalam Tabel 2.1. Gambar rangkaian regulator tegangan dengan IC 7805 terlihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Rangkaian Regulator Tegangan dengan IC 7805

3.2.2. Rangkaian Sensor (

BPS-Pressure 030

)

Sensor tekanan udara (BPS-Pressure Sensor) difungsikan sebagai pengganti dari

stetoskop, yaitu sebagai pendeteksi adanya tekanan yang terjadi pada pembuluh darah

setelah ditahan oleh manset/cuff. Proses inilah yang akan digunakan sebagai landasan penulis untuk merancang pendeteksi adanya lonjakan tekanan darah dengan sensor tekanan udara. Data yang digunakan sebagai pendeteksi adanya lonjakan tekanan di dalam darah adalah perubahan signifikan tegangan keluaran pada sensor tekanan udara (Vo sensor).

Berdasarkan dari data sheet sensor tekanan membutuhkan tegangan masukan (Vs+) sebesar 3V, sedangkan VCC yang tersedia sebesar 5V. Oleh karena itu dibutuhkan suatu rangkaian penurun tegangan 3V, sehingga sensor akan aman dan terlindungi dari tegangan yang berlebihan yang dapat merusak sensor BPS-Pressuretersebut. Pada Gambar 3.4 menunjukkan gambar rangkaian sensor 3V. Dalam perancangan ini R1 ditentukan sebesar 10 Ω, Vi sebesar 3V. Berdasarkan perumusan [2.7], maka besarnya R2 adalah :

= 2

1 + 2 ×

3 = 2

10 + 2 × 5

2 = 3

5−3 10

2 =3

2 10

2 = 15 Ω

3.2.3. Instrumentation Amplifier

Perancangan rangkaian Instrumentation Amplifier ini terdiri dari dua rangkaian amplifier yaitu rangkaian penguat dan rangkaian beda tegangan (differential amplifier) seperti terlihat pada Gambar 3.5. Ditentukan Av = 380 kali, Rx = Rpot, R = 10kΩ dari persamaan (2.5) dan persamaan (2.6), maka besarnya Rx adalah :

= 2 10

−1

= 2 10000

380−1

= 20000

379

= 52,77 ≈53Ω

Gambar 3.5. Perancangan RangkaianInstrumentation Amplifier[3]

Pada rangkaian penguat dan rangkaian beda tegangan (differential amplifier) ini, perancang menggunakan IC LM324 dimana IC LM324 memiliki empat op-amp didalam struktur IC-nya sehingga dapat menghemat komponen dan juga menghemat tempat pada

Tabel 3.1. Rangetegangan output setelah penguatan Tekanan Darah

(mmHg)

Tegangan Keluaran Sensor Sebelum Penguatan

(mV)

Setelah Penguatan 380 kali (V)

0 0,1 0,038

10 0,2 0,076

20 0,3 0,114

30 0,4 0,152

40 0,5 0,190

50 0,6 0,228

60 0,7 0,266

70 0,8 0,304

80 0,9 0,342

90 1 0,380

100 1,1 0,418

110 1,2 0,456

120 1,3 0,494

130 1,4 0,532

140 1,5 0,570

150 1,6 0,608

160 1,7 0,646

170 1,8 0,684

180 1,9 0,722

190 2 0,760

200 2,1 0,798

210 2,2 0,836

220 2,3 0,874

230 2,4 0,912

240 2,5 0,950

Output dari sensor yang telah dikuatkan dan dibedakan, kemudian dibagi menjadi dua bagian untuk dua tujuan berbeda. Dimana satu bagian digunakan untuk menghitung nilai tekanan darah yang terjadi dan kemudian ditujukan keADC. Sedangkan bagianoutput

yang lain ditujukan ke rangkaian penguat dan rangkaianoscillation signal amplifier.

3.2.4. Oscillation Signal Amplifier

Rangkaian ini berfungsi sebagai penyaring sinyal osilasi dari keluaran sensor dimana sinyal-sinyal buruk yang tertangkap akan dihilangkan oleh rangkaian penyaring osilasi amplitudo. Sinyal-sinyal buruk ini terdeteksi sewaktu kantong udara dipompa yang disebabkan jantung yang berdetak atau dikarenakan terjadi gesekan. Rangkaian ini juga digunakan sebagai penangkap sinyal osilasi denyut pada lengan tangan yaitu denyut akibat tekanan sistolik dan akibat tekanan diastolik sehingga sebagai pemicu agar nilai pengukuran pada saat itu dapat terekam di layarLCD.

Secara sederhana prinsip dari metode osilasi terletak pada amplitudo tekanan darah yang berubah pada pembuluh darah yang disebabkan tekanan yang ada. Amplitudo yang datang tiba-tiba yang disebabkan jantung dalam kondisi memompa inilah yang disebut dengan tekanan sistolik. Sedangkan nilai dari tekanan diastolik diambil pada saat terjadi transisi atau perubahan aliran darah yang deras yang disebabkan jantung pada fase istirahat. Pada perancangan oscilattion signal amplifier ini penulis mengambil rancangan dari referensi yang sudah ada [14] seperti terlihat pada Gambar 3.6.

3.2.5. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Setiap mikrokontroler perlu ditambah beberapa rangkaian tambahan, yaitu rangkaian osilator dan rangkaian reset [3].

3.2.5.1. Rangkaian Osilator

Setiap mikrokontroler mempunyai fasilitas osilator yang berfungsi untuk mengendalikan mikrokontroler dengan periode clock. Pengaturannya terletak pada jenis kristal yang digunakan dan diletakan diantara pin XTAL1 dan pin XTAL2, seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Perancangan Rangkaian Osilator ATMega8535

3.2.5.2. Rangkaian Reset

Mikrokontroler dapat direset saat mengeksekusi program. Antara pin reset dengan VCC diberi sebuah resistor sedangkan antara pin reset dengan ground diberi sebuah kapasitor hal tersebut untuk menjaga reset dengan keadaan logika tinggi. Jika kapasitor terisi penuh maka tegangan pada reset menurun dan reset berlogika rendah, proses reset selesai. Rangkaian reset terlihat pada Gambar 3.8.

Tombol yang dipasang paralel dengan kapasitor berfungsi untuk melakukan reset secara manual pada saat program sedang berlangsung. Saat tombol ditekan maka tejadi pengosongan kapasitor dan reset berlogika tinggi, sedangkan saat tombol dilepas tegangan pada reset menjadi nol dan reset berlogika rendah.

3.2.6. Rangkaian Penampil

Rangkaian penampil yang digunakan pada perancangan Tensimeter Digital ini menggunakan LCD 2x16 karakter. Data yang ditampilkan LCD merupakan nilai - nilai dari tekanan darah, baik itu sistolik maupun diastolik. Pengiriman data pada perancangan ini menggunakan bit sebanyak 4-bit. Penggunaan pin LCD dari pin 11 (D4) sampai dengan pin 14 (D7). Pada mikrokontroler ATMega8535, pin LCD 11 sampai dengan pin LCD 14 terhubung pada Port C.4 sampai Port C.7. Tabel 3.1 dan Gambar 3.9 menunjukkan rangkaian koneksi antara modul LCD dengan mikrokontroler ATMega8535.

Tabel 3.2. Koneksi Antara Modul LCD dengan Mikrokontroler

Pin LCD Keterangan Pin Mikrokontroler Keterangan

1 GND 11 GND

2 +5V 10 VCC

4 RS 22 Port C.0

5 R/W 23 Port C.1

6 EN 24 Port C.2

11 D4 26 Port C.4

12 D5 27 Port C.5

13 D6 28 Port C.6

Gambar 3.9. Perancangan Rangkaian LCD

Maka pada proses awal, baris pertama (bagian atas) menampilkan TENSIMETER dan pada baris kedua (bagian bawah) menampilkan DIGITAL. Gambar 3.10 menjelaskan proses awal dari LCD.

Gambar 3.10. Perancangan Penampilan LCD Proses Pertama

Setelah beberapa detik tampilan pertama akan berubah menjadi tampilan kedua. Untuk tampilan kedua, baris pertama akan menampilkan TEKANAN= mmHg dan baris kedua akan menampilkan S/D= / mmHg. Gambar 3.11 menjelaskan perancangan tampilan kedua.

3.2.7. LED (

Light Emitting Diode

)

Rangkaian LED digunakan sebagai pendeteksi adanya sinyal masukan sistolik dan sinyal masukan diastolik. Saat terjadi lonjakan tekanan LED akan menyala, LED akan padam jika tekanan sistolik dan diastolik terdeteksi. Jika terjadi kesalahan dalam arti terdeteksi sinyal sistolik saja maka LED akan menyala terus hingga tekanan melemah sampai dengan batas bawah pengukuran. Adapun rangkaian LED ditunjukkan oleh Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Perancangan Rangkaian LED

Dengan arus maju LED antara 10mA sampai 20mA, dan didukung kemampuan mikrokontroler untuk arus sebesar 20mA pada tegangan sebesar 5Volt, serta tegangan maju LED sekitar 1,2Volt. Berdasar pada perumusan (2.8) maka nilai resistor R1 yang digunakan sebagai pembatas arus, dapat dihitung sebagai berikut:

R1=

Id Vd port

Vo_ 

R1 =

mA

20 2 , 1 5

R1=

mA Volt

20 8 , 3

R1= 190Ω

3.2.8. Buzzer

Buzzerberfungsi sebagai indikator bahwa proses pengukuran tekanan darahsistolik

\

Gambar 3.13. Perancangan RangkaianBuzzer

3.2.9. Rangkaian Lengkap

Gambar 3.14 merupakan gambar rangkaian lengkap dari perancangan pengukur tekanan darah (tensimeter) digital berbasis mikro ATMega8535.

3.3.

Perancangan Perangkat Lunak

3.3.1. Program Utama

ditampilkan melalui LCD. Gambar 3.15 menunjukkan gambar dari perancangan diagram alir pengukur tekanan darah digital keseluruhan.

3.3.2. Routine Baca Nilai Tekanan

Dari data yang diperoleh dari pembacaan data (dilampirkan), dapat disimpulkan bahwa kenaikan sensor setiap 10 mmHg memiliki nilai rata – rata sebesar 0,1mV. Pada percobaan tegangan keluaran sensor saat batas tekanan yang bernilai 250 mmHg didapat nilai Vout (tegangan keluaran) sensor adalah sebesar 2,6 mV. Untuk mempermudah penulis dalam merancang/menghitung nilai ADC (dc) dan berdasar pada teori yang ada yaitu besarnya masukan analog ADC tegangan harus lebih besar dari 0 Volt dan lebih kecil dari tegangan referensi [7], maka penulis menggunakan batas atas tegangan keluaran sensor ini sebagai patokan dalam menentukan nilai Vref. Selain itu penulis juga menentukan besarnya penguatan (gain) sebesar 380 kali, bit yang digunakan dalam perancangan ini adalah 10 bit ADC. Dari ketentuan diatas maka besarnya Vref setelah dikuatkan dengan penguatan 380 kali adalah sebesar 0,988 Volt. Dari ketentuan -ketentuan diatas, dan dari perumusan (2.1), maka dapat dihitung besar nilai hasil konversi ADC (dc). Untuk Vin sebesar 0,038 Volt, maka nilai ADC (dc) adalah :

( ) = ,

. 1024 = 39

Dari perhitungan yang telah dilakukan, besar ADC (dc) yang lain terlihat di dalam Tabel 3.2.

Tabel 3.3. Nilai ADCdcdengan gain sebesa