Penentuan jenis golongan darah manusia berbasis mikrokontroler AT Mega 8535

PENENTUAN JENIS GOLONGAN DARAH MANUSIA

BERBASIS MIKROKONTROLER AT-Mega 8535

Oleh:

STURMIUS THEOFANUS LERING

NIM : 065114026

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

FINAL PROJECT PROPOSAL

DETERMINATION OF HUMAN BLOOD GROUP BASED

ON MICROCONTROLLER AT-Mega 8535

STURMIUS THEOFANUS LERING NIM : 065114026

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

viii

INTISARI

Pemeriksaan darah mutlak dilakukan karena darah berperan penting dalam tubuh manusia. Jika dari hasil pemeriksaan diketahui adanya penurunan jumlah hemoglobin dari yang semestinya, maka transfusi darah perlu dilakukan. Transfusi hanya bisa dilakukan bila golongan darah antara penerima dan pendonor sejenis. Golongan darah manusia dibagi empat yaitu A, B, O, dan AB.

Perancangan alat pendekteksi golongan darah manusia menggunakan metode ABO. Darah diteteskan pada kaca preparat lalu dicampur dengan cairan anti reagen, kemudian sensor yang terdiri dari LED infra merah sebagai pemancar cahaya dan fototransistor sebagai penerima cahaya akan membaca tingkat penggumpalan (aglutinasi) darah sehingga menghasilkan tegangan DC. Tegangan dari sensor akan dikuatkan oleh Op-Amp lalu dikirimkan ke mikrokontroler AT-Mega8535 untuk diproses sehingga dapat ditamplkan pada penampil LCD 16x2.

Alat yang dibuat sudah berhasil membaca sampel darah yang diujikan dan dapat ditampilkan dengan baik dan benar pada penampil LCD 16x2.

ix

Blood tests to be conducted because of the blood plays an important role in the human body. If the examination results are known a decrease in the amount of hemoglobin than necessary, then the blood transfusion needs to be done. Transfusion can only be done if the blood groups between donor and recipient alike. Divided by four human blood groups A, B, O, and AB.

Design tool detections human blood group ABO method. Blood dripped on glass preparations are then mixed with a liquid anti reagent, then the sensor consists of an infra red LED as a light emitter and a phototransistor as the light receiver will read the level of clumping (agglutination) of blood to produce a DC voltage. Voltage of the sensor will be strengthened by the Op-Amp and then sent to the microcontroller AT-Mega8535 to be processed so that it can displayed on 16x2 LCD viewer.

Tool created have managed to read blood samples were tested, and can be displayed properly on 16x2 LCD viewer.

x

KATA PENGHANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus dan Mama Bunda Maria

atas segala kasih, anugerah, dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan tugas akhir ini dengan baik.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, penulis mendapatkan

banyak bantuan dan dorongan dari beberapa pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali

ini dengan segala kerendahan hati dan penuh hormat, penulis ingin mengucapkan terima

kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ibu Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T. dan Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T.

selaku dosen pembimbing akademik angkatan 2006 yang telah memberikan

kesempatan dan semangat untuk selalu rajin kuliah dan menyelesaikan tugas akhir.

4. Bapak Martanto, S.T.,M.T. selaku pembimbing atas segala pemikiran, waktu dan

tenaganya dalam membimbing dan mengarahkan penulis dari awal hingga akhir

penulisan tugas akhir.

5. Bapak Damar Wijaya, S.T.,M.T. dan Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T.

selaku penguji dalam membimbing dan mengarahkan penulis untuk menyelesaikan

penulisan karya tugas akhir.

6. Seluruh dosen di Fakultas Teknik Elektro yang tidak dapat disebutkan satu persatu,

yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam memperdalam dunia Teknik

Elektronika.

7. Seluruh Staf & Laboran Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma : Mas

Mardi, Mas Suryono, Mas Hardi, Mas Broto yang sudah memberikan bantuan

selama proses pembuatan karya tugas akhir.

8. Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma :

Mbak Rina, Mas Tri, Mbak Tukija, dan karyawan/i sekretariat lainnya yang tidak

dapat penulis sebutkan satu-persatu , terima kasih untuk pemberian pelayanan

xi

10.Untuk kedua orang tua penulis ( Bapa dan Mama Tercinta) yang telah memberikan

doa, dorongan moril maupun material, terima kasih untuk kasih dan kesabaran yang

tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

11.Untuk Saudara dan Saudariku tercinta : “My Brotha” Pater Edi Lering, SVD. ,

“My Sista” Kakak Venta, Kakak Yosi, dan Kakak Helmi terima kasih doanya dan dukungan baik moril maupun materi yang diberikan serta “serangkaian nasihat”

yang “tak pernah habis” tapi “membangun”.

12.Untuk Om dan Tanta di Kampung Aibura, Kampung Hagarahu, Kampung Keut,

Kampung Belat, Kampung Riit, Kampung Nita, Kampung Kei, dan Kampung

Nangarasong : Bapa Kecil dan Mama Kecil Aibura, Om dan Tanta Guru Keut,

Bapa Fano dan Mama Fano Hagarahu, Tanta Siti Aibura, Mama Tin dan Bapa Tin

Kei, Bapa Kecil dan Mama Kecil Kei, Dede Hero dan Mama Nedis Nangarasong,

Doi Nela dan Doi Nona Nita Kloang Terima Kasih untuk dukungan dan Doa

semuanya.

13.Untuk “Someone One Special In My Life” , terimakasih untuk Doa serta dukungan

yang tak pernah henti serta menjadi tempat berbagi cerita baik saat di Jogja maupun

diluar Jogja.

14.Untuk Keluarga Besar Teknik Sanata Dharama Pecinta Alam (Teksapala) : Bang

Cegopara, Wereng, Cecak, Walang, Rambo, Daki, Babon, Pacet, Odong, Malaria,

Bagor, Semar, Bayam dan Terong untuk dukungan persaudaraan dan semangat

berpetualang bersama untuk alam.

“Gak ada loe Gak rame BRO …. !! “

15.Untuk Purnapala Teksapala : Bang Gondes, Kang Gadul, Bang jinggo, Bang

Jembat, Bang Krowot, Mas U’uk, Bang Luncang, Mas Cagak, Mas Krupuk, Kak

Selet, Mas Lunyem, Mas Jangis, Mas Sapi, Mbak Jungkel, Mbak Kencot, Mbak

piret dan Mbak Buncis terima kasih untuk dukungan dan semangatnya abang-abang

dan mbak-mbak semua.

16.Untuk teman-teman Kost Damai : “My Best Friend” Si Gendut Florry Saputra, Si

Pemabuk Hari Kuntoro, Si Seniman “Bravo” Jelarut, Si Galau “Nyawa” Wibison,

xii

Boy” Umbu Indra dan masih banyak teman-teman lainnya yang tidak bisa

disebutkan satu persatu, terima kasih untuk dukungan dan teman untuk mengisi dan

mengobati “Kegalauan” selama di Jogja.

17.Untuk Komunitas Sekretariat Bersama MAPALA Yogyakarta, Komunitas SAN’T

EGIDIO Yogyakarta, Komunitas IKAMASI Yogyakarta, Komunitas GLADIAN

MAPALA Indonesia, Komunitas GUNUNG HUTAN, Komunitas

FLOBAMORATA Kampus III Paingan, terima kasih untuk dukungan dan

pengalaman yang telah diberikan. “Good Luck Guys ..!!!”

Penulis Menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan

tugas akhir ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

penulis harapkan.

Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun

pembaca semuanya.

Yogyakarta, 30 Mei 2013

xiii

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 PENGHANTAR ……… x

DAFTAR ISI ……….. xiii

DAFTAR GAMBAR ……… xvi

DAFTAR TABEL ………. xviii

BAB I PENDAHULUAN………. 1

1.1 Latar Belakang ………. 1

1.2 Tujuan dan Manfaat ………. 2

1.3 Batasan Masalah ……….. 2

1.4 Metodologi Penelitian ………. 3

BAB II DASAR TEORI……… 5

2.1 Golongan Darah Manusia ……… 5

2.2 Mikrokontroler AVR ATmega8535 ……… 7

2.2.2 Arstitektur ATMega8535 ……… 7

2.2.3 Fitur ATMega8535 ……… 8

2.2.4 Konfigur Pin ATMega8535 ……… 8

2.2.5 Peta Memori ……… 9

2.2.6 Status Register (SREG) ……… 10

2.2.7 Timer / Counter……… 11

2.2.8 ADC ……… 12

xiv

2.3 Penguat Operasional ……… 15

2.3.1 Penguat Pembalik ……… 16

2.3.2 Penguat Non-Pembalik ……… 17

2.4 Infra Merah ………. 19

2.5 Fototransistor ……… 20

2.6 LCD ………. 22

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN……… 25

3.1 Perancangan Sistem ………. 25

3.2 Perancangan Mekanik ………. 26

3.3 Perencanaan Perangkat Keras ………. 29

3.3.1 Rangkaian Sensor ……… 29

3.3.2 Rangkaian Konfigurasi Penguat Tegangan ………. 32

3.3.3 Rangkaian Konfigurasi LCD 16x2 ……….……. 33

3.3.4 Rangkaian Mikrokontroler ……….………. 34

3.3.4.1 Rangkaian Osilator ……….……… 34

3.3.4.2 Rangkaian Reset ……… 34

3.4 Perancangan Perangkat Lunak ……… 37

3.4.1 Perangkat Lunak Scan Sampel Darah ……… 38

3.4.1 Perangkat Lunak Pengolahan Data ADC pada ATMega8535 ……… 39

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………... 40

4.1 Pengujian Rangkaian Sensor ……… 41

4.2 Pengujian Rangkaian LCD 16x2 ……… 46

4.3 Pengujian Rangkaian Pengendali/Pengontrol ………. 47

4.4 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ……… 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……… 61

5.1 Kesimpulan ……….. 61

5.2 Saran ……… 61

DAFTAR PUSTAKA……… 62

xvi

Gambar 1.1 Diagram Blok Penentuan Jenis Golongan Darah ……….. 4

Gambar 2.1 Reaksi Aglutinasi Dan Non-aglutinasi Pada Golongan Darah …….. 6

Gambar 2.2 Pendonor Dan Penerima Transfusi Darah ……… 6

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega8535 ……….. 9

Gambar 2.4 RegisterADMUX ……….. 13

Gambar 2.5 Format Data ADC dengan ADLAR=0 ……….. 14

Gambar 2.6 Format Data ADC dengan ADLAR=1 ……….. 14

Gambar 2.7 Simbol Skematik Penguat Operasional ………. 15

Gambar 2.8 Penguat Rangkaian Pembalik ……… 16

Gambar 2.9 Penguat Rangkaian Non-pembalik ……… 18

Gambar 2.10 Simbol Led Infra Merah ……… 20

Gambar 2.11 Simbol Fototransistor ………. 21

Gambar 2.12 Bentuk Fisik LCD Karakter 16x2 ……….. 22

Gambar 2.13 Baris dan kolom Karakter pada LCD 16x2 ……… 22

Gambar 2.14 Konfigurasi Kaki LCD 16x2 ………. 23

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Penentuan Jenis Golongan Darah Manusia … 25 Gambar 3.2 Desain Mekanik Tampak Atas ……….. 26

Gambar 3.3 Desain Mekanik Tampak Samping ……… 27

Gambar 3.4 Jarak Sensor Dengan Kaca Prefarat ……….. 27

Gambar 3.5 Jarak Antara Sensor ………..…. 28

Gambar 3.6 Jarak Badan Alat Secara Keseluruhan ……….. 28

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Darah ……… 30

Gambar 3.8 Rangkaian Op-amp Penguat Sensor ………...… 32

Gambar 3.9 Rangkaian LCD 16x2 ……… 33

Gambar 3.10 Pengaturan Port LCD Pada Code Vision AVR ………. 33

Gambar 3.11 Rangkaian Osilator ATmega 8535 ……… 34

Gambar 3.12 Rangkaian Reset ATmega 8535 ………. 35

Gambar 3.13 Sistem Minimun ATmega 8535 ……… 36

Gambar 3.14 Diagram Alir Utama ……….. 37

xvii

Gambar 3.16 Diagram Alir Mengolah Data ADC pada ATMEga 8535 …………. 39

Gambar 4.1 Tahap Pengujian Sampel Golongan Darah Manusia... 40

Gambar 4.2 Penempatan Letak Tombol Start/stop, Saklar On/off Dan LCD 16x2 Pada Perangkat Keras ... 41 Gambar 4.3 Keterangan Letak Sensor Dan Kaca Preparat Pada Perangkat Keras 42 Gambar 4.4 Sensor Tidak Terhalang ... 44

Gambar 4.5 Sensor dibuat terhalang ………... 45

Gambar 4.6 Semua Sensor Terhalang ………... 45

Gambar 4.7 Pengukuran Nilai ADC Dan Tegangan Sensor Saat Tidak Terhalang ………... 45

Gambar 4.8 Pengukuran Nilai ADC dan Tegangan Keluaran Sensor Saat Terhalang ………... 45-46 Gambar 4.9 Tampilan Awal Pada Penampil LCD 16x2 ... 47

Gambar 4.10 Hasil Pengujian Tombol Start pada LCD 16x2 ... 48

Gambar 4.11 Hasil Pengujian Tombol Stop pada LCD 16x2 ... 48

Gambar 4.12 Tampilan Pada Penampil LCD 16x2 Saat Siap Membaca Data Dari Sensor ……… 50 Gambar 4.13 Titik Darah Dan Titik Anti Reagen Pada Kaca Preparat …………... 51

Gambar 4.14 Proses Aglutinasi Pada Sampel Darah ………... 51

Gambar 4.15 Sampel Darah “Cornelius Florry Saputra” ... 54

Gambar 4.16 Sampel Darah “Aris Nugroho”……….. ... 55

Gambar 4.17 Penampil LCD Saat Tidak Terdapat Kaca Preparat ... 57

Gambar 4.18 Hasil Pengujian 4 Sampel Darah Manusia Pada Penampil LCD 16x2 ... 57 Gambar 4.19 Pembuktian Kebenaran Data Sensor B ………. 58

xviii

Tabel 2.1 Susunan Darah ………... 5

Tabel 2.2 Reaksi aglutinasidan non-aglutinasi pada golongan darah ……… 6

Tabel 2.3 Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ……….. 13

Tabel 2.4 Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC ………. 14-15 Tabel 2.5 Konfigurasi kaki LCD 16x2 ………..… 22-24 Tabel 3.1 Tabel perincian jarak mekanik ……….….. 29

Tabel 3.1 Konfigurasi Keluaran sensor ke Mikrokontroler ATmega 8535 …….….. 30

Tabel 3.2 Penggunaan Port pada Mikrokontroler ……….….… 35-36 Tabel 4.1 Pengukuran Nilai Tegangan Keluaran Sensor ……….….. 42-43 Tabel 4.2 Nilai Tegangan Rata-Rata Setiap Sensor ... 44

Tabel 4.3 List Kode Program Konfigurasi dan Perintah LCD 16x2 ... 47

Tabel 4.4 Port Mikrokontroler AT-Mega8535 ... 48

Tabel 4.5 List Kode Program Tombol Start dan Tombol Stop ... 49

Tabel 4.6 Nilai Tegangan Referensi Setiap Sensor ... 52

Tabel 4.7 Batas Nilai Tegangan Referensi Proses Aglutinsi ... 53

Tabel 4.8 Data Tegangan DC Keluaran Sensor Ke Mikrokontroler ... 54

Tabel 4.9 Pengubahan Nilai Tegangan Referensi Ke Nilai ADC ………….………. 55

Tabel 4.10 List Program Untuk Sensor A ……… 56

Tabel 4.11 Hasil Nilai Tegangan Dan Nilai ADC ………... 58

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Perkembangan teknologi dari tahun ke tahun maju semakin pesat, kemajuan tersebut

mencakup berbagai bidang kehidupan. Bidang kesehatan merupakan salah satu bagian

yang tidak luput dari dukungan teknologi. Kesehatan merupakan aspek penting dalam

kehidupan manusia, oleh karena itu kesehatan harus dipantau melalui pemeriksaan secara

berkala di laboratorium. Pada umumnya, pemeriksaan darah mutlak dilakukan karena

darah berperan penting dalam tubuh manusia. Jika dari hasil pemeriksaan diketahui adanya

penurunan jumlah hemoglobin dari yang semestinya, maka transfusi darah perlu dilakukan.

Transfusi hanya bisa dilakukan bila golongan darah antara penerima dan pendonor sejenis.

Dalam dunia kedokteran, golongan darah manusia dibagi empat yaitu A, B, O, dan AB

[12].

Selama ini untuk pengujian golongan darah sering digunakan metode ABO yang

prosesnya dilakukan secara manual. Menurut sistem penggolongan darah ABO, darah

dibagi 4 golongan, yakni golongan A, B, O, dan AB. Penentuan golongan darah manusia

menggunakan cairan reagen yang disebut antisera yaitu antisera A dan antisera B yang

akan dicampurkan pada sampel darah manusia [12]. Hal ini tentunya akan menjadi lebih

rumit dan membutuhkan perhatian yang lebih apabila sampel darah yang hendak diuji

jumlahnya cukup banyak. Oleh karena itu, otomasi alat diperlukan untuk memudahkan

proses pendekteksian golongan darah sehingga lebih mudah, cepat dan tepat dalam

penentuan sampel darah manusia. Penelitian sebelumnya telah dilakukan oleh Haryono

Budi Susilo “Penentuan Golongan Darah Manusia Dengan Sistem Elektronik” dengan menggunakan Op-Amp sebagi penguat sekaligus pembanding tegangan dan ditampilkan

pada 7-segmen , serta penelitian yang dilakukan oleh Edmon Syah Putra yaitu “penentuan

jenis golongan darah manusia berbasis mikrokontroler AT89S51”.

Berdasarkan hal tersebut, perancang membuat alat pendeteksi golongan darah manusia

yang berbasis pada mikrokontroler AT-Mega 8535 dengan menggunakan metode ABO.

dalam bidang kesehatan yang dapat dilakukan yaitu “PENENTUAN JENIS

GOLONGAN DARAH MANUSIA BERBASIS AT-Mega 8535”. Kelebihan penelitian

ini dibandingkan dengan penelitian sebelumnya adalah dapat menentukan jenis golongan

darah 4 orang secara bersamaan sehingga penelitian ini lebih efekif dan efisien.

1.2.

Tujuan dan Manfaat

Tujuan :

Merancang dan membuat alat pendekteksi golongan darah manusia secara otomatis

berbasis pada mikrokontoler AT-Mega 8535.

Manfaat :

a. Sebagai alat bantu dalam bidang kesehatan untuk mempermudah proses penentuan

jenis golongan darah manusia.

b. Mempermudah proses penentuan jenis golongan darah manusia yang efektif dalam

jumlah banyak.

c. Dapat menghemat tenaga yang dibutuhkan dalam menentukan jenis golongan darah

manusia.

1.3.

Batasan Masalah

Dalam penelitian ini diberikan batasan-batasan masalah agar dapat terarah dan lebih

sistematis. Berikut daftar spesifikasi batasan masalah :

a. Pengujian alat dilakukan terkait dengan darah manusia.

b. Penentuan jenis golongan darah manusia dengan menggunakan sistem A,B,O.

c. Jumlah maksimal darah manusia yang diujikan adalah 4 sampel darah.

d. Menggunakan 8 buah kaca preparat masing-masing berukuran 2.5 cm x 8 cm

e. Dalam 2 buah kaca preparat, terdapat 1 sampel darah manusia yang akan di ujikan.

f. Di setiap sampel darah terdapat 2 titik yaitu titik A dan titik B.

g. Jarak antara titik pada kaca preparat adalah 3.5 cm.

h. Setiap titik sampel darah, terdapat 1 tetes darah manusia dan 2 tetes anti reagen.

i. Menggunakan LED infra merah dan fototransistor sebagai sensor pendekteksi

berjumlah 8 buah.

j. Setiap kaca preparat ditempatkan satu buah sensor.

k. Menggunakan Op-Amp sebagai penguat tegangan dari sensor menuju

mikrokontroler AT-Mega 8535.

l. Menggunakan AT-Mega 8535 sebagai pembanding dan penentuan hasil sampel

golongan darah manusia.

m.Rangkaian penampil digital hasil golongan darah manusia berupa LCD 16x2.

1.4.

Metodologi Penelitian

Untuk merancang dan membuat suatu perangkat keras dengan hasil yang cukup teliti

dan akurat dalam menentukan jenis golongan darah manusia, maka perancang

menggunakan metode seperti berikut ini :

a. Studi pustaka mengenai konsep dasar penggolongan darah manusia menggunakan

sistem A,B,O.

b. Mencari data lengkap tentang perangkat keras yang akan dibuat berupa AT-Mega

8535, LED infra merah dan fototransistor, Op-Amp, LCD, dan beberapa perangkat

keras lainnya.

c. Merancang simulasi perencanaan alat sehingga mendapatkan perangkat keras yang

sesuai dengan keinginan menggunakan software Microcap, Eagle dan Google

sketch.

d. Pembuatan alat perangkat keras yang meliputi kaca preparat, sistim minimum

AT-Mega 8535, LED infra merah, fototransistor, penguat operasional (Op-Amp),

penampil LCD, dan perancangan PCB menggunakan software EAGLE.

e. Melakukan pengujian dan pengambilan data dengan meneteskan contoh darah

manusia pada kaca preparat sebanyak 1 tetes, lalu mencampurkan Reagen A dan

diproses oleh mikrokontoler AT-Mega 8535 dan dapat ditampilkan hasil pada

penampil LCD 16x2. Untuk lebih jelasnya diagram blok penetuan jenis golongan

darah dapat dilihat Gambar 1.1.

f. Melakukan analisa dan kesimpulan data dengan melihat hasil pada penampil LCD

yang sama dan akurat dengan contoh sampel darah yang diujikan. Kesimpulan

dapat dilihat pada proses kerja perangkat keras yang mampu membaca data dari

sensor dan dapat diproses oleh AT-Mega 8535 sehingga menghasilkan data pada

penampil LCD.

Gambar 1.1. Diagram Blok Penentuan Jenis Golongan Darah

Kaca preparat (2.5cm x 8cm)

(4 buah)

Sensor (8 buah)

Op-Amp (8 buah)

AT-Mega 8535 (1 buah)

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Golongan Darah Manusia

Darah merupakan cairan yang bersirkulasi dalam tubuh manusia dan vertebrata yang

berfungsi untuk mengirimkan zat-zat dan oksigen yang dibutuhkan oleh jaringan tubuh,

serta mengangkut bahan-bahan kimia hasil metabolisme, selain itu darah juga berfungsi

untuk pertahanan tubuh terhadap virus atau bakteri. Volume darah secara keseluruhan

kira-kira merupakan satu perdua belas berat badan atau kira-kira-kira-kira 5 liter dengan perincian 1 liter

darah di paru-paru, 3 liter dalam vena-vena sistim peredaran darah, sisanya 1 liter ada

dalam jantung dan arteri, arteriola serta kapiler sistematik[11]. Komposisi susunan darah

dapat dilihat pada Tabel 2.1[12].

Tabel 2.1. Susunan Darah [12]

Air 91.0 %

Protein 8.0 % Albumim, globulin, protromblin, dan fibrinogen

Mineral 0.9 % Natrium klorida, natrium bikarbonat, garam kalsium, fosfor, besi, dan seterusnya

Bahan organik 0.1 % Glukosa, lemak, urea, asam urat, kreatinin, kolestrol, dan asam amino

Jika darah dari golongan yang bertentangan ditransfusikan akan mengakibatkan bahan

dalam plasma yang bernama aglutinin menggumpal dan juga terjadi hemolisis

(memecahnya) sel darah merah[12]. Sampai tahun 1900, transfusi darah pada manusia

sering menyebabkan kematian. Kemudian Landsteiner mengajukan konsep mengenai

golongan darah, yang kini merupakan dasar pemberian transfusi darah.

Sistem golongan darah yang utama berdasar pada ada tidaknya mukopolisakarida yang

disebut aglutinogen, yang terdapat di permukaan sel darah merah manusia. Aglutinogen itu

dinamakan A dan B. Seseorang yang mempunyai aglutinogen A pada sel darah merahnya,

digolongkan dalam golongan darah A. Mereka yang mempunyai aglutinogen B, termasuk

golongan darah B. Mereka yang mempunyai aglutinogen A dan B termasuk golongan

sampel darah. Dalam proses pengujian sampel darah menggunakan metode ABO, sampel

darah akan diteteskan suatu reagen, kemudian pada sampel darah akan terjadi proses

aglutinasi atau penggumpalan darah. Hasil reaksi aglutinasi / non-aglutinasi pengujian

golongan darah dapat di lihat pada Tabel 2.2 dan pada Gambar 2.1 [11].

Tabel 2.2. Reaksi aglutinasi dan non-aglutinasi pada golongan darah [11] Anti A Anti B Golongan

+ - A

- + B

+ + AB

- - O

+ = Aglutinasi - = non-aglutinasi

Gambar 2.1. Reaksi aglutinasi dan non-aglutinasi pada Golongan Darah [15]

Agar tidak terjadi aglutinasi, maka pada transfusi, penderita harus diberi darah yang sama

golongannya. Maka transfusi darah dapat dilakukan seperti terlihat dalam Gambar 2.2.

A

O AB

B

Jadi, bila tidak tersedia darah dengan golongan yang sesuai, darah golongan O dapat

diberikan kepada ketiga golongan yang lain. Golongan darah O disebut darah donor

universal. Golongan darah A dan B dapat diberikan kepada AB, tetapi tidak kepada O.

Darah AB hanya dapat ditransfusikan kepada resipen (penerima) AB. Penderita dengan

golongan darah AB dapat menerima darah dari golongan manapun sehingga darah AB

disebut resipen universal [11].

2.2 Mikrokontroler AVR AT-Mega8535

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainnya yang sudah terhubung dan

teralamati dengan baik. AT-Mega8535 adalah 8-bit mikrokontroler yang termasuk dalam

keluarga AVR (Alf and Vegard’s RiscProcecor) yang menggunakan arstitektur RISC

(Reduced Instruction Set Computer), diproduksi oleh ATMEL [2]. Hampir semua Intsruksi

dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose,

timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial

UART, Programmable Watchdog Timer, dan Power saving mode. AVR juga mempunyai

ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan

memori program untuk diprogram ulang.

2.2.1 Arsitektur AT-Mega8535

Mikrokontroler AT-Mega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut [1]:

a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

b. ADC 10-bit sebanyak 8 saluran.

c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding.

d. CPU yang terdiri dari atas 32 buah register.

e. Watchdog Timer denga osilator internal.

f. SRAM sebesar 512 byte.

g. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

h. Kecepatan maksimal 16 MHz.

i. Tegangan operasi 4,5VDC s/d 5,5VDC.

j. Memori Flash sebesar 8kb dengan kemampuan Read While Write.

2.2.2 Fitur AT-Mega8535

Kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut [3] :

a. Sistem mikroprosesor 8-bit berbasis RISC (Reduced Intruction Set Computer) dengan

kecepatan 16 Mhz.

b. Kapabilatas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

e. Enam pilihan modesleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.2.3 Konfigurasi Pin AT-Mega8535

Konfigurasi pin AT-Mega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.3. Dari gambar tersebut

dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin AT-Mega8535 sebagai berikut [3]:

a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

b. GND merupkan pin ground.

c. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

d. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

e. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI,

komparator analog, dan Timer Oscilator.

f. Prot D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mengembalikan proses kerja

mikrokontroler diulang dari awal.

h. XTAL1 dan XTAL2 dan merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATmega8535 [3]

2.2.4 Peta Memori

AVR AT-Mega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program

yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 buah bagian, yaitu 32 buah register umum,

64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati

space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus

untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat

berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang

khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler,

seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori

berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.

Memori SRAM adalah memori yang digunakan untuk menyimpan data sementara (memori

kerja). Semua memori “biasa” akan ditempatkan dalam SRAM .

Memori program yang terletak dalam flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte

karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR AT-Mega8535 memiliki

4Kbyte x 16-bitflash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut

memiliki 12-bitProgram Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi flash.

Memori flash adalah salah satu jenis ROM yang cara penulisan dan penghapusannya

secara elektrik. Memori ini digunakan untuk menempatakan kode-kode program yang akan

angka-untuk menyimpan data pada saat chip running dan tidak dapat terhapus meskipun catu

daya mati (non volatile) [3].

2.2.5 Status Register (SREG)

Status Register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang

dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU

mikrokontroler.

a. Bit 7-I: Global Interrupt Enable

Set bit dilakukan untuk mengaktifkan interupsi. Setelah itu, mengaktifkan pilihan

interupsi yang akan gunakan dengan cara bit kontrol registernya dibuat enable secara

individu. Apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, maka bit harus

dibuat clear dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta instruksi RETI

akan melakukan set bit.

b. Bit 6-T: Bit Copy Storage

Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi

bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit-T menggunakan instruksi

BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR

menggunakan instruksi BLD.

c. Bit 5-H: Half Carry Flag

d. Bit 4-S: Sign Bit

Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (Negatif) dan flag V (Komplemen

dua overflow).

e. Bit 3-V: Two’s Complement Overflow Flag

Bit ini berguna untuk mendukung operasi aritmatika.

f. Bit 2-N: Negative Flag

Setbit pada flag-N dilakukan, apabila operasi menghasilkan bilangan negatif.

g. Bit I-Z: Zero Flag

h. Bit 0-C: Carry Flag

Set bit pada carry flag dilakukan, apabila suatu operasi menghasilkan carry.

2.2.6

Timer / counter

AVR AT-Mega8535 memiliki tiga buah timer/counter, yaitu 2 buah timer/counter 0 (8

bit) dan 1 buah timer/counter 1(16-bit). Ketiga modul ini dapat diatur dalam mode yang

berbeda-beda secara individu dan saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu semua

timer/counter juga dapat difungsikan sebagai interupsi.

Timer / counter 0 adalah 8 bit timer/counter yang multifungsi. Deskripsi untuk

timer/counter 0 pada ATMega8535 adalah sebagai berikut [3]:

a. Sebagai counter 1 kanal.

b. Timer dinolkan saat match compare (auto reload).

c. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glich-free.

d. Frekuensi Generator.

e. Prescaler 10-bit untuk timer.

f. Intrupsi timer yang disebabkan timer overflow dan match compare.

Timer/counter 1 adalah 16 bittimer/counter yang memungkinkan program pewaktuan

lebih akurat. Berbagai fitur dari timer/counter1 adalah [3]:

a. Desain 16-bit (juga memungkinkan 16-bit PWM).

b. Dua buah compare unit.

c. Dua buah register pembanding.

d. Satu buah unit capture unit.

e. Timer dinolkan saat match compare (auto reload).

f. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glich-free.

g. Periode PWM yang dapat diubah-ubah.

h. Pembangkit frekuensi.

(Analog To Digital Converter) internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya,

ADC AT-Mega8535 dapat dikonfigurasi, baik sebagai single ended input maupun

differential input. Selain itu, ADC AT-Mega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan,

tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel

sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri [3].

Rangkaian internal ADC ini memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Tegangan

AVCC harus sama dengan VCC .

Data hasil konversi ADC untuk resolusi 10-bit dirumuskan sebagai berikut [2]:

(2.1)

Data hasil konversi ADC untuk resolusi 8-bit dirumuskan sebagai berikut [2]:

(2.2)

dengan Vin adalah tegangan masukan pada pin yang dipilih sedangkan Vref adalah

tegangan referensi yang dipilih.

Fitur dari ADC AT-Mega8535 adalah sebagai berikut [2]:

a. Resolusi mencapai 10-bit.

b. Terdapat 0.5 LSB Integral Non-linearity.

c. Akurasi mencapai ± 2 LSB.

d. Waktu konversi 13 – 60 µs.

e. Mempunyai 8 saluran ADC yang dapat digunakan secara bergantian.

f. Optional Left Adjustment untuk pembacaan hasil ADC.

g. Mempunyai 0 – VCC Range input ADC.

h. Disediakan 2.56V tegangan referensial internal ADC.

i. Mode konversi kontinyu (free running) atau mode konversi tunggal (single

conversion).

j. Interupsi ADC complete.

2.2.8 Inisialisasi ADC

Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, format

output data, dan mode pembacaaan. Register yang perlu diatur nilai bit adalah ADMUX

(ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC Control and Status Register A),

dan SFIOR (Special Function IO Register). ADMUX merupakan register 8-bit yang

berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang

digunakan [3]. Konfigurasi register ADMUX ditunjukkan seperti pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Register ADMUX [2]

Bit –bit penyusunnya dapat dijelaskan sebgai berikut :

a. REFS [1..0] merupakan bit pengatur tegangan referensi ADC AT-Mega8535.

Memiliki nilai awal 00 sehingga referensi tegangan berasal dari pin AREF. Detail

nilai dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC [3]

REFS [0 1] Mode tegangan Referensi

00 Berasal dari pin AREF

01 Berasal dari pin AVCC

10 Tidak dipergunakan

11 Berasal dari tegangan referensi internal sebesar 2.56V

b. ADLAR merupakan bit pemilih mode data keluaran ADC. Bernilai awal 0 sehingga

2 bit tertinggi data hasil konversinya berada di register ADCL dan 8-bit sisanya

berada di register ADCL, seperti ditunjukkan Gambar 2.5 dan jika bernilai 1,maka

Gambar 2.5. Format Data ADC dengan ADLAR=0 [2]

Gambar 2.6. Format Data ADC dengan ADLAR=1 [2]

c. MUX [ 4..0] merupakan bit pemilih saluran pembacaan ADC yang bernilai awal

0000. Untuk mode single ended input, MUX[4..0] bernilai dari 00000 – 00111 [3]. Untuk lebih jelasnya pemilihan bit saluran pembacaan ADC dapat dilihat pada

Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC [3]

MUX (4…0) Single Ended Input

Pos Differential Input

Neg Differential Input

Gain

00000 ADC0

N/A

00001 ADC1

00010 ADC2

00011 ADC3

00100 ADC4

00101 ADC5

00110 ADC6

00111 ADC7

01000

N/A

ADC0 ADC0 10x

01001 ADC1 ADC0 200x

01010 ADC0 ADC0 200x

01011 ADC1 ADC0 10x

01100 ADC2 ADC2 10x

01101 ADC3 ADC2 200x

01110 ADC2 ADC2 200x

01111 ADC3 ADC2 1x

10000 ADC0 ADC1 1x

10001 ADC1 ADC1 1x

10010 ADC2 ADC1 1x

10011 ADC3 ADC 1x

10100 ADC4 ADC 1x

Tabel 2.4. (Lanjutan) Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC [3]

MUX (4…0) Single Ended Input

Pos Differential Input

Neg Differential Input

Gain

10110

N/A

ADC6 ADC 1x

10111 ADC7 ADC 1x

11001 ADC1 ADC 1x

11010 ADC2 ADC 1x

11011 ADC3 ADC 1x

11100 ADC4 ADC 1x

11101 ADC5 ADC 1x

11110 1.22V(VBG)

N/A

11111 0V(GND)

2.3 Penguat Operasional

Penguat operasional (operational amplifier) secara umum menggambarkan tentang

sebuah rangkaian penguat penting yang membentuk dasar dari rangkaian-rangkaian

penguat audio dan video, penyaring, buffer, komparator atau pembanding, dan berbagai

macam rangkaian analog lainnya. Penguat operasional secara umum dikenal dengan nama

op-amp. Op-amp merupakan sebuah penguat arus searah dengan gain tinggi (besarnya gain

pada umumnya lebih besar dari 100.000 atau lebih besar dari 100 dB) [4]. Penguat

operasional memiliki simbol dengan 2 terminal masukan non-pembalik (diberi tanda V-)

dan pembalik (diberi tanda V+) serta 1 terminal keluaran (diberi tanda Vout). Op-amp

juga memiliki 2 buah saluran catu daya yaitu tegangan positif (diberi tanda Vs+) dan

tegangan negatif (diberi tanda Vs-). Untuk lebih jelasnya simbol penguat operasional dapat

dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Simbol skematik Penguat operasional [4]

Tegangan pada terminal keluaran op-amp merupakan perkalian antara selisih tegangan

di antara masukan pembalik (V-) dan non-pembalik (V+) dengan besarnya gain yang

dimiliki. Dengan demikian, op-amp merupakan sebuah penguat diferensial. Jika masukan

Untuk dapat menjalankan fungsinya dengan baik, op-amp harus memiliki umpan

balik. Hampir seluruh rancangan rangkaian yang ada pada umumnya menggunakan umpan

balik negatif untuk mengendalikan besarnya gain serta memperoleh operasi kerja op-amp

linear [5]. Umpan balik negatif dapat diperoleh melalui penggunaan komponen-komponen

rangkaian, misalnya resistor yang dihubungkan di antara terminal keluaran op-amp dan

masukan pembalik op-amp yaitu terminal masukan yang bertanda (V-).

2.3.1 Penguat pembalik

Penguat pembalik adalah rangkaian penguat operasional yang paling dasar. Ia

menggunakan umpan balik negatif unutk menstabilkan perolehan tegangan secara

keseluruhan. Perolehan tegangan yang tak terduga dan variasinya menjadi tidak berguna

tanpa umpan balik [4]. Untuk lebih jelasnya penguat rangkaian pembalik dapat dilihat pada

Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Penguat rangkaian pembalik [4]

Jika perolehan tegangan kalang terbuka (AOL) naik karena sesuatu sebab, tegangan

keluaran akan naik dan mengumpanbalikkan lebih banyak tegangan ke masukan pembalik.

Tegangan umpan balik yang berlawanan ini mengurangi V2 karena itu, meskipun AOL

naik, V2 turun, dan keluaran akhir naik kira-kira sama dengan tanpa umpan balik negatif.

Hasil keseluruhannya adalah kenaikan yang sangat kecil pada tegangan keluaran, begitu

Dengan adanya sebuah virtual ground pada masukan pembalik seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.8, maka perhitungan tegangan dapat dituliskan sebagai berikut

:

Ujung kanan R1 _{adalah ground tegangan, jadi besarnya tegangan masukan adalah}

Vin = (2.3)

Demikian pula, ujung kiri R2 terdapat ground tegangan, jadi besarnya tegangan keluaran

adalah

Vout = (2.4)

Perolehan penguatan tegangan (AV) diperoleh dengan membagi Vout dengan Vin

Av =

atau

Av =

(2.5)

Av adalah perolehan tegangan kalang tertutup (ACL). Ini disebut dengan perolehan

tegangan kalang tertutup karena ini adalah tegangan tempat terdapat jalur umpan balik

antara keluaran dan masukan. Karena umpan balik negatif, perolehan tegangan kalang

tertutup ACL selalu lebih kecil daripada perolehan tegangan kalang terbuka AOL. Penguat

pembalik memiliki arus yang sama dengan kedua resistor [4].

2.3.2 Penguat Non-Pembalik

Penguat non-pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk menstabilkan

perolehan tegangan keseluruhan. Dengan jenis penguat ini, umpan balik negatif juga

Gambar 2.9. Penguat rangkaian non-pembalik [4]

Gambar 2.9 menunjukkan rangkaian sebuah penguat non-pembalik. Sebuah tegangan

masukan Vin menggerakkan masukan non-pembalik. Tegangan masukan ini diperkuat dan

menghasilkan tegangan keluaran in-phase seperti yang ditunjukkan. Bagian dari tegangan

keluaran diumpanbalikkan ke masukan melalui pembagi tegangan. Tegangan pada R1

adalah tegangan umpan balik yang diberikan ke masukan pembalik. Tegangan umpan balik

ini besarnya hampir sama dengan tegangan masukan. Karena perolehan tegangan

kalang-terbuka yang tinggi, perbedaan V1 dan V2 menjadi sangat kecil. Karena tegangan umpan

balik berlawanan dengan tegangan masukan, maka op-amp menghasilkan umpan balik

negatif.

Gambar 2.9 memperlihatkan sebuah hubungan singkat virtual antara terminal masukan

penguat operasional. Hubungan singkat virtual menyebabkan tegangan masukan muncul

pada R1, maka persamaan tegangan masukan dapat ditulis :

Vin = I1 _{* R1 (2.6)} Karena tidak ada arus yang mengalir melalui hubungan singkat virtual, arus I1 _yang sama harus mengalir melalui R2, yang berarti bahwa tegangan keluar ditentukan oleh :

Vout= I1_(R2+R1) (2.7) Perolehan penguatan tegangan diperoleh dengan membagi Vout dengan Vin:

ACL=

(2.8)

ACL = (

) + 1 (2.9)

Tegangan masukan muncul pada R2 dan arus yang sama mengalir melalui resistor-resistor

[4].

Beberapa contoh aplikasi rangkaian dengan op-amp [5] :

1. Op-amp sebagai penjumlah tegangan atau arus.

2. Op-amp sebagai konverter arus ke tegangan.

3. Op-amp sebagai konverter tegangan ke arus.

4. Op-amp sebagai buffer yang sempurna.

5. Op-amp sebagai pengurang.

6. Op-amp sebagai integrator.

7. Op-amp penguat suara.

8. Op-amp penguat video.

9. Op-amp penguat RF dan IF.

10. Op-amp regulator tegangan.

2.4 LED

Infra

merah

LED infra merah (infra red) ini merupakan piranti yang sangat umum digunakan dalam

suatu sistem instrumentasi. LED infra merah dapat didefenisikan sebagai alat pemberi

sinyal pada sensor [1]. Sinar infra merah tidak terlihat oleh mata manusia. Dioda arsenide

gallium merubah energi menjadi panas dan sinar infra merah. LED infra merah memiliki

tegangan maju yang lebih tinggi daripada dioda silikon. LED infra merah bekerja di atas

tegangan 0.7 V dan memiliki batas tegangan maju (VF) antara 1.5 V sampai 2.5 V

tergantung dari tipe LED infra merah. LED infra merah memiliki 2 buah kaki yaitu kaki

anoda (A) yang diberi masukan positif dan kaki katoda (K) yang diberi masukan negatif ,

Gambar 2.10. Simbol Led Infra Merah [7]

LED infra merah digunakan dalam sistem instrumen pengukuran kecepatan benda

bergerak berupa cahaya yang memiliki panjang gelombang dan radiasi yang tajam. Adapun

pemancar atau penembak cahaya yang dapat digunakan, seperti LED infra merah dan

dioda laser.

Prinsip kerja LED infra merah sama dengan LED biasa. Perbedaanya cahaya yang

dipancarkan pada LED infra merah berupa cahaya tak tampak. LED infra merah memiliki

arus maksimal sebesar 100mA. Kelemahan dari LED infra merah ini adalah daya jelajah

yang tidak jauh hanya sekitar 7 – 8 meter dengan sudut radiasi sebesar 45° [10].

LED infra merah bekerja pada arus (IF_{) 20mA dengan tegangan maju (V}F_{) antara 1.2} V sampai 1.5 V. Nilai resistor dari LED infra merah dihitung berdasarkan hukum ohm,

persamaan untuk mencari nilai resistor LED infra merah adalah sebagai berikut [6] :

R =

(2.10)

dengan VS adalah nilai tegangan masukan, VFadalah nilai tegangan maju, dan IF adalah

arus LED infra merah.

Mengingat tingkat keamanan LED infra merah, maka nilai arus (IF’) yang dipakai

adalah 80 % dari nilai arus maksimum LED infra merah (IF). Cara menghitung nilai IF’ seperti yang ditunjukkan pada persamaan 2.11 [7].

IF’ _{= 80% * I}F _(2.11)

2.5 Fototransistor

Fototransistor dalam sistem instrumentasi berfungsi sebagai sensor yang digunakan

sebagai pendekteksi cahaya. Fototransistor yang paling sering dijumpai adalah transistor

tersebut dikenai cahaya melalui lensa yang membuka pada bungkus transistor, maka timbul

aliran arus kontrol yang menghidupkan transistor ON. Aksi ini sama dengan yang terjadi

pada arus basis emitor dari transistor NPN biasa. Fototransistor dapat sebagai alat dengan

dua kaki atau tiga kaki. Dalam perancangan ini penulis menggunakan fototransistor dua

kaki yaitu kaki kolektor yang diberi masukan positif dan kaki emitor yang diberi masukkan

negatif [10]. Simbol fototransistor dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Kolektor

Emiter

Gambar 2.11. Simbol fototransistor [6]

Fototransistor adalah sensor optic peka cahaya yang akan bertambah resistansinya bila

terkena radiasi cahaya minimal 0,1 m W/sr pada sudut 200. Apabila tidak ada cahaya yang

masuk pada lensa yang membuka, arus akan mengalir kecil antara kolektor dan emitor.

Arus ini disebut arus gelap. Apabila cahaya mengenai sambungan PN kolektor-basis, maka

arus basis yang dihasilkan berbanding langsung dengan intensitas cahaya. Aksi tersebut

menghasilkan arus kolektor yang dikuatkan. Untuk arus basis yang dibangkitkan,

fototransistor bertindak seperti transistor bipolar konvensional. Perubahan resistansinya

dapat diketahui dengan cara mengukur perubahan tegangan pada keluarannya [10].

Fototransistor memiliki batas arus maksimal dan batas tegangan yang tergantung pada

datasheet jenis fototransistor yang digunakan, oleh karena itu untuk tingkat keamanan

fototransistor tahanan pembatas (resistor) perlu dipakai [6]. Nilai tahanan fototransistor

(R) memakai perhitungan berdasarkan pada hukum ohm, persamaannya adalah sebagai

berikut:

R = (2.12)

dengan nilai resistor fototransistor simbolkan R, tegangan masukan adalah V, dan I

sekarang ini mulai banyak digunakan. Penampil LCD mulai menggantikan fungsi dari

penampil Cathode Ray Tube (CRT), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia

sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun berwarna [1].

Terdapat 2 jenis LCD yaitu LCD karakter dan LCD grafik. LCD karakter adalah LCD

yang tampilannya terbatas pada tampilan karakter, khususnya karakter ASCII (seperti

karakter-karakter yang tercetak pada keyboard komputer). Sedangkan LCD grafik, adalah

LCD yang tampilannya tidak terbatas, bahkan dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah

yang terus berkembang seperti layar LCD yang biasa dilihat di notebook/laptop [14].

Bentuk fisik LCD karakter dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Bentuk fisik LCD karakter 16x2 [2]

Jenis LCD yang beredar di pasaran biasa dituliskan dengan bilangan matriks dari

jumlah karakter yang dapat dituliskan pada LCD tersebut, yaitu jumlah kolom karakter

dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD 16x2, artinya terdapat 16 kolom dalam

baris ruang karakter sehingga karakter yang dapat dituliskan adalah sebanyak 32 karakter

[1]. Untuk lebih jelasnya baris dan kolom karakter LCD 16x2 ditunjukkan pada Gambar

2.13.

BARIS

BARIS

KOLOM 1 KOLOM 16

Gambar 2.13. Baris dan kolom Karakter pada LCD 16x2 [14]

LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan

pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah [1]:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat

program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit

control.

3. Ukuran modul yang proposional

4. Daya yang digunakan relatif kecil.

Agar dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik, koneksi yang benar tentu

diperlukan. Untuk itu perlu diketahui pin-pin antarmuka yang dimiliki oleh LCD karakter

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14 dan Tabel 2.5 LCD karakter yang beredar di

pasaran memiliki 16 pin antarmuka.

Gambar 2.14. Konfigurasi Kaki LCD 16x2 [13]

Tabel 2.5. Konfigurasi kaki LCD 16x2 [1]

Nomor PIN Simbol Fungsi

1 Vss GND

2 Vdd/Vcc +5V

3 Vee/Vo Kontras

4 RS Intruksi input/Data input

5 R/W Read/Write

6 E Enable signal

7 DB0 Data pin 0

8 DB1 Data pin 1

9 DB2 Data pin 2

11 DB4 Data pin 4

12 DB5 Data pin 5

13 DB6 Data pin 6

14 DB7 Data pin 7

15 VB+ Back light (+5V)

16 VB- Back light (-5V)

Ada dua jenis antarmuka yang dapat digunakan dalam mengendalikan LCD karakter: 4

Bit, dan 8 Bit. Dalam antarmuka 4 Bit hanya membutuhkan empat pin data komunikasi

data pararel, DB4 (pin 11) sampai DB7 (pin 14), yang dikoneksikan dengan rangkaian

25

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

Bab III ini akan membahas mengenai perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.

3.1 Perencanaan Sistem

Perencanaan sistem ini membahas tentang kebutuhan-kebutuhan yang harus dipenuhi,

agar alat ini dapat bekerja sesuai dengan apa yang direncanakan. Sistem penentuan jenis

golongan darah manusia berbasis mikrokontroler AT-Mega8535 terdiri dari beberapa

bagian yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada Gambar 3.1 diagram blok sistem penentuan jenis golongan darah manusia.

Kaca Preparat LCD 16x12(penampil)

Sensor LED infra merah MIKROKONTROLER Op-Amp IC LM741 dan Fototransistor AT-Mega8535

sehingga hasil pengolahan dapat ditampilkan pada penampil LCD 16x2.

3.2 Perancangan Mekanik

Perancangan mekanik alat pendekteksi golongan darah manusia terdiri dari LCD,

saklar ON/OFF, tombol start, tombol reset, kaca preparat, dan sensor. Desain mekanik

tampak atas seperti ditunjukkan pada gambar 3.2 dan desain mekanik tampak samping

ditunjukkan pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Desain Mekanik Tampak Samping

Panjang badan alat adalah 35 cm dengan pembagian setiap bagian papan terdapat 2

sensor yang memiliki panjang 7.5 cm, jarak antara sensor setiap papannya 3 cm sehingga

sisa jarak dipakai untuk memisahkan setiap papannya berjarak 1 cm. Jarak antara

fototransistor, kaca preparat, dan LED infra merah masing-masing adalah 3 cm, lebih

jelasnya jarak sensor dengan kaca preparat dapat dilihat pada Gambar 3.4 dan jarak antara

sensor seperti terlihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Jarak antara sensor

Jarak secara keseluruhan badan alat dapat dilihat pada Gambar 3.6 dengan perincian pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Tabel perincian jarak mekanik

Komponen Jarak Keterangan

Panjang 35 cm Lebar 15 cm Tinggi 10 cm

LCD 3 cm 3 cm (tepi atas) dan 3 cm (tepi kiri) Saklar 3cm 3cm (tepi atas) dan 3 cm (tepi kanan) Start 3cm 3cm (tepi bawah) dan 8 cm (tepi

Reset)

Reset 3 cm 3 cm (tepi bawah) dan 3 cm(tepi kanan)

3.3 Perencanaan Perangkat Keras

Ada beberapa bagian utama dalam perancangan subsistem perangkat alat penentuan jenis golongan darah manusia berbasis AT-Mega8535, yaitu meliputi rangkaian sensor

sebagai input data, rangkaian penguat operasional sebagai penguat tegangan masukan,

rangkaian mikrokontroler, dan rangkaian LCD 16x2 sebagai penampil.

3.3.1 Rangkaian Sensor

Rangkaian sensor pada perancangan ini merupakan rangkaian paling utama dalam proses pengambilan data. Sensor dalam rangkaian ini menggunakan dua komponen yaitu

LED infra merah dan fototransistor. LED infra merah memancarkan cahaya sehingga

menembus sampel darah pada kaca preparat dan fototransistor digunakan untuk

mendeteksi intensitas cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah. Rangkaian sensor

dapat dilihat pada Gambar 3.7.

golongan darahnya apakah golongan darah A,B,AB, dan O.

Rangkaian sensor darah dalam perancangan ini membutuhkan 8 buah sensor untuk 4

sampel darah manusia, dengan pembagian masing-masing 2 buah sensor menguji 1 sampel

darah. Keluaran sensor yang telah dikuatkan oleh op-amp dihubungkan ke pin

mikrokontroler AT-Mega8535 yaitu PORT A (ADC). Konfigurasi keluaran sensor ke

mikrokontroler AT-Mega8535 ditunjukkan seperti pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Konfigurasi Keluaran Sensor Ke Mikrokontroler ATmega8535

Keluaran Sensor Port ATmega 8535

Sensor 1 PA0 (ADC0)

Sensor 2 PA1 (ADC1)

Sensor 3 PA2 (ADC2)

Sensor 4 PA3 (ADC3)

Sensor 5 PA4 (ADC4)

Sensor 6 PA5 (ADC5)

Sensor 7 PA6 (ADC6)

Sensor 8 PA7 (ADC7)

Fototransistor yang digunakan dalam perancangan tidak memiliki kepekaan yang

sama, maka keluaran fototransistor perlu ditambahkan resistor variabel (Rvar), sehingga

nilai tegangan pada keluaran semua sensor menjadi sama. Nilai resistor variabel (trimpot)

yang digunakan dalam perancangan rangkaian sensor sebesar 5KΩ. Nilai R1 dan R2

dihitung berdasarkan pada persamaan 2.10 dan persamaan 2.12. Untuk tingkat keamanan

nilai arus yang melewati fototransistor (IR1), nilai arus IR1 akan dikurangi menjadi 80%

berdasarkan pada persamaan 2.11. Perhitungan nilai IR1, R1 dan R2 adalah sebagai

berikut :

Perhitungan nilai aman arus pada LED infra merah (IF’):

IR1 = 80% * IF

IR1 = 0.8 * 20 mA

Setelah nilai aman arus LED infra merah (IR1) didapat, maka perhitungan nilai resistor

LED infra merah (R1) adalah :

R1 =

R1 =

R1 = 218.75 ohm

nilai resistor yang ada dipasaran adalah 220 ohm.

Perhitungan nilai resistor fototransistor (R2) :

R2 =

R2 =

R2 = 1250 ohm

nilai resistor yang ada dipasaran adalah 1200 ohm.

3.2.2 Rangkaian konfigurasi Penguat Tegangan

Tegangan keluaran dari fototransistor masih sangat kecil untuk dipakai secara

langsung. Tegangan ini perlu diperkuat oleh sebuah rangkaian penguat tegangan.

Rangkaian penguat yang dipakai adalah sebuah penguat operasional yang di

konfigurasikan sebagai penguat tidak-pembalik (non-inverting). Dalam perancangan ini,

penulis menggunakan IC LM741, yang dapat dilihat pada Gambar 3.8.

rangkaian sensor darah menghasilkan tegangan keluaran sebesar 0.1 V, sehingga

membutuhkan penguatan sebanyak 40 kali. Berdasarkan pada persamaan 2.9, perhitungan

nilai penguatan tegangan adalah sebagai berikut :

ACL = 1+

ACL = 1 +

= 40 x

Voutput = Vinput * ACL

Voutput = 0.1 V * 40x

= 4 Volt

Sehingga nilai tegangan keluaran dari penguat operasional (op-amp) adalah 4 Volt.

3.3.3 Rangkaian konfigurasi LCD 16x2

Dengan menggunakan informasi pada Tabel 2.2, rangkaian pendukung LCD 16x2

dapat dibuat seperti pada Gambar 3.9. Penentuan konfigurasi kaki LCD menuju

mikrokontroler ditentukan dengan melihat pada software compiler yang digunakan (Code

Vision AVR) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Pengaturan Port LCD Pada Code Vision AVR [9]

3.3.4 Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian mikrrokontroler akan mengolah data dari sensor dan menampilkan di LCD

16x12 (Display). Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum yang terdiri dari

rangkaian eksternal yaitu rangkaian osilator dan rangkaian reset.

3.3.4.1 Rangkaian Osilator

Rangkaian osilator ini berfungsi sebagai sumber clock bagi mikrokontroler. Rangkaian osilator menggunakan crystal dengan frekuensi sebesar 11,0592 MHz dan

menggunakan kapasitor 22pf pada pin XTAL1 dan XTAL2 di mikrokontroler seperti yang

terlihat pada gambar 3.11. Pemberian kapasitor bertujuan untuk memperbaiki kestabilan

frekuensi yang diberikan oleh osilator eksternal [9].

mikrokontroler dapat diulang dari awal. Saat tombol reset ditekan, mikrokontroler

mendapat input logika rendah, sehingga akan menghentikan seluruh proses yang sedang

dilakukan mikrokontroler. Gambar 3.12 menunjukan rangkaian reset untuk AT-Mega8535.

Gambar 3.12. Rangkaian Reset AT-Mega8535 [9]

Resistor dan kapasitor berfungsi untuk tunda waktu tegangan yang masuk ke reset.

Waktu yang dibutuhkan untuk reset eksternal tidak sama dengan waktu masukan VCC,

sehingga waktu reset diberikan setelah waktu pengisian kapasitor sebagai jedanya. Untuk

memperoleh waktu pengisian 47us dengan menggunakan kapasitor sebesar 10nF, nilai

resistor minimum dapat dihitung dengan persamaan :

T = R * C

Maka R = 47us/10nF

= 4700 Ω

Perancangan penggunaan port sebagai masukan dan keluaran pada AT-Mega8535

disesuaikan dengan kebutuhan, untuk konfigurasi port AT-Mega8535 dapat dilihat pada

Tabel 3.3 yang disesuaikan dengan minimum sistem AT-Mega8535 seperti pada Gambar

Tabel 3.3. Penggunaan Port Pada Mikrokontroler

FUNGSI Hardware PORT Mikro

INPUT Sensor 1 PORTA.0

Sensor 2 PORTA.1 Sensor 3 PORTA.2 Sensor 4 PORTA.3 Sensor 5 PORTA.4 Sensor 6 PORTA.5 Sensor 7 PORTA.6 Sensor 8 PORTA.7

OUTPUT LCD PORTB. 0-7

Gambar 3.13. Sistem Minimun AT-Mega8535 [9]

Konfigurasi port dan gambar rangkaian sensor dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan

menunjukkan program dimulai dengan inisialisasi hardware yang berhubungan dengan

sistem, antara lain AT-Mega8535, sensor, dan LCD. Setelah menginisialisasi, sensor mulai

melakukan pembacaaan data dengan scan sampel darah yang diujikan. Data analog yang

dihasilkan oleh sensor kemudian akan dikonversi menjadi digital pada ADC yang telah

terintregrasi secara internal pada mikrokontroler AT-Mega8535. Proses selanjutnya adalah

data yang telah dikonversikan akan diproses dan kemudian akan ditampilkan di LCD

berupa nama sensor beserta hasil golongan darah. Setelah itu proses dilanjutkan dengan

mengambil data berikutnya secara bergantian.

START

STOP

Inisialisasi Konfigurasi Umum ATMega8535

PORTA>>SENSOR PORTC>>LCD

Scan Sampel Darah Oleh

Sensor

Ambil Data Lagi ? Olah Data

ADC di ATMega8535

Menampilkan Hasil di LCD

TIDAK YA

3.4.1 Perangkat lunak Scan Sampel Darah

Perangkat lunak ini berguna untuk mendeteksi sampel darah yang dibaca oleh sensor.

Proses diawali dengan menginisialisasi konfigurasi umum AT-Mega8535 termasuk pada

port masukan maupun port keluaran. Sensor akan membaca data lalu dikirimkan untuk

diproses, sampel darah akan dicek sesuai dengan program yang telah dimasukkan di dalam

mikrokontroler. Jika bukan golongan darah A, maka proses dilanjutkan dengan pengecekan

golongan darah lainnya, tetapi jika data yang dimasukkan sesuai maka hasil akan

ditampilkan pada LCD. Diagram alir Scan sampel darah dapat dilihat pada Gambar 3.15.

START

Inisialisasi Konfigurasi PORTA>>SENSOR

PORTC>>LCD

CEK SAMPEL DARAH

CEK GOLONGAN

DARAH A

CEK GOLONGAN

DARAH B

CEK GOLONGAN

DARAH AB

CEK GOLONGAN

DARAH O

TAMPILKAN KE LCD YA

TIDAK TIDAK TIDAK

YA YA

YA YA

TIDAK

terjadi di PORT A sedangkan inisialisasi LCD di PORT C. Data berupa tegangan

dikonversi ke dalam ADC (Vin), akan dibandingkan dengan tegangan yang telah

ditetapkan (Vref) di dalam Mikrokontroler AT-Mega8535. Jika Vin>=Vref maka data

tersebut berlogika 1 sedangkan jika Vin<Vref maka data berlogika 0, perbandingan antar

logika 1 dan logika 0 akan diproses dan ditampilkan hasil berupa jenis golongan darah di

penampil LCD. Dalam perancangan ini tegangan referensi (Vref) yang digunakan sebesar

2.56 Volt, diambil dari tegangan referensi dalam AT-Mega8535. Diagram alir mengolah

data ADC pada AT-Mega8535 dapat dilihat pada Gambar 3.16.

START

Inisialisasi Konfigurasi ATMega8535 PORTA>>SENSOR

PORTC>>LCD

Data analog Sensor (Tegangan)

Proses ADC Vref = 2.56 Volt

Vin >= Vref = LOGIKA 1 Vin < Vref = LOGIKA 0

Vin >= Vref = LOGIKA 1 Vin < Vref = LOGIKA 0

Pengolahan Hasil Logika

Logika 10 = Gol.Darah A Logika 01 = Gol.Darah B Logika 11 = Gol.Darah AB Logika 00 = Gol. Darah O Ditampilkan ke

LCD Saklar RESET

STOP TIDAK YA

Sensor 2 Sensor 1

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab IV ini akan membahas mengenai hasil pengujian alat yang telah dibuat. Tujuan

pengujian ini adalah untuk membuktikan sistem yang diimplementasikan telah memenuhi

spesifikasi yang telah direncanakan sebelumnya. Hasil pengujian akan dimanfaatkan untuk

menyempurnakan kinerja sistem alat dan sekaligus digunakan untuk pengembangan lebih

lanjut. Tahap pengujian sampel golongan darah manusia dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Tahap Pengujian Sampel Golongan Darah Manusia

Alat ini mempunyai fungsi sebagai penentu jenis golongan darah manusia, dengan

tombol start. Tunggu beberapa saat, sensor akan membaca sampel darah dan menghasilkan

tegangan yang akan dikuatkan oleh Op-Amp. Tegangan yang telah dikuatkan oleh Op-Amp

akan dikirimkan ke mikrokontroler AT-Mega8535 untuk diproses sehingga dapat

ditampilkan pada penampil LCD 16x2. Penempatan letak tombol start, tombol stop, saklar

on/off dan LCD 16x2 pada perangkat keras dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Penempatan Letak Tombol Start/stop, Saklar On/off Dan LCD 16x2 Pada

Perangkat Keras.

Ada beberapa tahap pengujian yang dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat

yang dibuat yaitu :

1. Pengujian rangkaian sensor

2. Pengujian rangkaian LCD 16x2

3. Pengujian rangkaian pengendali/pengontrol

4. Pengujian sistem keseluruhan

4.1

Pengujian Rangkaian Sensor

Bagian utama dari perangkat ini adalah sensor darah yang meliputi LED infra merah

dan fototransistor. Sensor darah diperlukan untuk mendekteksi proses aglutinasi pada dua

titik sampel darah yang diujikan. LED infra merah akan memancarkan cahaya yang akan

menembus sampel darah dan sebuah fototransistor diperlukan untuk menerima cahaya dari

LED infra merah yang telah menembus sampel darah. Pengujian dilakukan dengan cara

menggunakan benda padat sehingga perbedaaan nilai tegangan yang diukur dapat

diketahui. Dalam pengujian ini benda padat yang digunakan adalah kertas yang tak tembus

oleh cahaya. Nilai tegangan dc yang diukur pada keluaran sensor penerima fototransistor

telah dikuatkan oleh Op-Amp. Keterangan letak sensor dan kaca preparat pada perangkat

keras dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Keterangan Letak Sensor Dan Kaca Preparat Pada Perangkat Keras

Untuk mendapatkan nilai tegangan rata-rata setiap sensor maka dilakukan pengambilan

data dari keluaran fototransistor sebanyak 10 kali pengujian. Data yang diambil dari

keluaran sensor fototransistor berupa nilai tegangan DC. Pengukuran nilai tegangan

keluaran sensor penerima fototransistor dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Pengukuran Nilai Tegangan Keluaran Sensor

Pengujian

Tegangan

(Volt)

Pengujian

ke

Sensor

A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2

Terhalang 1 0.02 V 0.06 V