II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Pada Bab II akan dibahas mengenai tinjauan pustaka dan landasan teori

yang digunakan pada Proyek Akhir.

2.1. Tinjauan Pustaka

Alat yang akan dibuat pada Proyek Akhir ini merupakan modifikasi dari

proyek sebelumnya, pada tahun 2008 Wibi Adityo merancang alat dengan judul

“Perancangan dan realisasi alat pendeteksi denyut nadi” dan transmisi data hanya

dapat dilakukan pada satu PC. Sedangkan pada tahun 2012 Firgha Ali Pritantyo

merancang sebuah alat dengan judul “perancangan dan realiasai sistem

pemantauan denyut nadi nirkable dengan transmisi zigbee” alat ini

memanfaatkan transmisi zigbee untuk mengirim data hasil pengukuran denyut

nadi pada PC, hanya saja jarak transmisi secara nirkable sangat terbatas. Dan

pada tahun 2014 Uswatun Hasanah merancang sebuah alat dengan judul

“Perancangan dan Implementasi Pendeteksi Denyut Nadi Berdasarkan Usia

Menggunakan Pulse Sensor Arduio Uno” alat yang dibuat hanya dapat

menampilkan hasil pengukuran pada LCD dan tidak dilakukan mengiriman data

secara nirkable sehingga denyut nadi hanya dapat di pantau di tempat.

Keterangan alat sebelumnya dan alat yang akan dibuat dapat dilihat pada Table

II.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-2

Tabel II 1 Tinjau Pustaka Alat

No Nama Penerbit Tahun

terbit Judul Kelebihan Kekurangan

1 Wibi Adityo 2008

Perancangan dan

Realisasi Alat

Pendeteksi

Denyut Nadi

- Akurasi

Pendeteksian

Denyut Nadi

sebesar 95.91

%

- Transmisi data

hanya dapat

dilakukan pada

1 server [1]

2 Firgha Ali

Pritantyo 2012

Perancangan dan

Realisasi Sistem

Pemantauan

Denyut Nadi

Nirkabel dengan

Transmisi Zigbee

- Sisitem yang

dibuat telah

diuji dengan

baik ketika

pemantauan

denyut nadi

secara wireless

serta

ditampilkan

pada LCD

- Jarak transmisi

hanya

mencapai 30m

(indoor) dan

75m (outdoor)

[2]

3 Uswatun

Khasanah 2016

Perancangan dan

Implementasi

Pendeteksi

Denyut Nadi

Berdasarkan Usia

Menggunakan

Pulse Sensor

Arduio Uno

- Rata-rata

kesalahan

pengukuran

sebesar 1.87 %

- Hanya

menampilkan

hasil

pengukuran

pada LCD

[3]

4 Shofia

Khoirunnisa 2017

Sistem

Pemantauan

Denyut Nadi

dengan

- Transmisi data

tidak terbatas

oleh jarak

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-3

Adapun teori-teori yang mendukung dalam pengerjaan Proyek Akhir

yang berjudul “Sistem Pemantauan Denyut Nadi dengan Menggunakan Internet of

Things” adalah teori mengenai denyut nadi, komponen yang digunakan pada

ragkaian pendeteksi denyut nadi, dan Internet of Things.

2.2. Pengertian Jantung

Organ Jantung manusia terletak di dalam rongga dada sebelah kiri yang

memiliki berat rata-rata 300gram dan berfungsi untuk memompakan darah ke

seluruh tubuh. Jantung manusia dilapisi oleh selaput perikardium dan terbagi atas

empat ruang, yaitu:

Atrium (serambi) kanan, sebgai tempat masuknya darah yang

mengandung CO2 dari seluruh tubuh

Atrium (serambi) kiri, tempat masuknya darah dari paru-paru yang kaya

akan O2.

Bilik (ventrikel) kanan, yaitu tempat menerima darah kotor yang

mengandung CO2 dari atrium kanan untuk diedarkan ke paru-paru melalui

pembuluh arteri pulmonalis.

Bilik (ventrikel) kiri, yang memiliki otot 3-4 kali tebal dari bilik kanan,

berfungsi untuk memompakan darah yang kaya O2 ke seluruh tubuh

melalui aorta [5]

Menggunakan

Internet of

Things

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-4

Gambar II. 1 Bagian-bagian jantung

2.3. Pengertian Denyut Nadi

Denyut nadi seseorang merupakan pengaruh dari detak jantung. Denyut

nadi dapat dirasakan disetiap tempat yang mengeluarkan denyut, seperti di leher

(carotid artery),dipergelangan tangan (radial artery), dibagian belakang lutut

(popliteal artery),di bagian dalam siku (brachial artery),dan didekat mata kaki

(posterior tibal artery). Tingkat denyut nadi dapat diukur dengan mengukur detak

jantung secara langsung (apical pulse).

Denyut nadi yang normal untuk orang dewasa yang sehat, sewaktu

beistirahat, berkisar diantara 60 sampai 101 detak per menit (BPM). Ketika tidur,

denyut nadi turun menjadi 40 BPM, namun ketika sedang berolahraga denyut nadi

meningkat menjadi 150 sampai 200 BPM. Secara umum, denyut nadi tertinggi

dalam keadaan normal terdapat pada bayi dan anak-anak.

Denyut nadi bayi sekitar 130-150 BPM, anak kecil yng baru belajar jalan

antara 100-130 BPM, dan remaja berkisar 80-100BPM. Perbandingan usia dengan

denyut nadi sewaktu istirahat dapat dilihat pada table II 2. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-5

Tabel II 2 Denyut Nadi Normal Sesuai Usia

Usia Denyut nadi (Bpm)

3 Bulan 150

6 Bulan 135

1 Tahun 125

2 Tahun 115

3-4 Tahun 100

6 Tahun 100

8 Tahun 90

9 Tahun 95

12 Tahun 85

Dewasa 60-150

Sumber: www.littlebee.blogsome.com

2.4. Internet of Things (IoT)

Internet of Things atau dikenal juga dengan singkatan IoT, merupakan

sebuah konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas

internet yang tersambung secara terus-menerus. Istilah "Internet of Things" (IoT)

pertama kali digunakan pada tahun 1999 oleh pelopor teknologi Inggris Kevin

Ashton Menggambarkan sebuah sistem di mana objek di dunia fisik dapat

dihubungkan ke Internet oleh sensor.

Adapun kemampuan IoT adalah menjadikan internet untuk berbagi data,

menjadi remote control pada benda di dunia nyata, dan sebagainya.Dengan kata

lain Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep/skenario dimana suatu objek

yang memiliki kemampuan untuk mentransfer data melalui jaringan tanpa

memerlukan interaksi manusia ke manusia atau manusia ke komputer[16].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-6

IoT dapat dijelaskan sebagai 1 set things yang saling terkoneksi melalui

internet. Things disini dapat berupa tags, sensor, manusia dll. IoT berfungsi

mengumpulkan data dan informasi dari lingkungan fisik (environment), data-data

ini kemudian akan diproses agar dapat dipahami maknanya Kemampuan dari IoT

untuk saling berkomunikasi ini membuat IoT dapat diterapkan di segala bidang.

Di bidang kesehatan (Lopez, 2013), sensor IoT dapat digunakan untuk memonitor

kondisi pasien, sehingga kondisi pasien tetap terpantau selama 24 jam. Di bidang

pertanian, IoT dapat digunakan sebagai sensor untuk memonitor kondisi tanah,

suhu dan kelembapan yang penting bagi tanaman. Di bidang smart building, IoT

dapat digunakan untuk memonitor penggunaan listrik tiap gedung (Chen, 2011).

Selain itu IoT juga dapat digunakan di bidang automation, transportasi, smart grid

dan lainnya. Menurut Tan (2014), teknologi dalam IoT dibagi menjadi beberapa

arsitektur layer. Layer pertama yaitu layer Perception, layer ini berfungsi

membaca dan mengumpulkan informasi dari lingkungan fisik (environment).

Kemudian, data akan dikirim ke layer network. Yang akhirnya data akan

digunakan didalam layer aplikasi. Perception Layer bertanggung jawab untuk

mengkonversi data menjadi sinyal yang dikirim melalui network agar dapat

dibaca oleh layer aplikasi. Sebagai contoh, penggunaan barcode oleh minimarket.

Didalam barcode tersebut terdapat data seperti nama, harga dan stok barang.

Ketika informasi telah didapatkan, maka layer network akan bertanggung jawab

untuk pengiriman data dari satu host ke host yang lain. Ada berbagai macam

teknik yang digunakan seperti ZigBee, Wifi, 6LoWPAN dll. Sedangkan layer

aplikasi berfungsi untuk memproses informasi yang telah didapatkan untuk

digunakan sesuai keperluannya

Untuk menggunakan IoT pada sistem yang dibuat maka harus digunakan

wifi sebagai jaringan internet.

2.4.1 Wifi

Istilah Wi-fi, dipakai sebagai Bahasa komersial dimulai pada tahun 1999

tepatnya bulan Agustus, dicetuskan oleh sebuah firma konsultasi merek bernama

Interbrand Corporation. Adapun pengertian Wi-Fi menurut para ahli adalah

sebagai berikut[15]:

Jubile Interprise: 2012; 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-7

Wifi merupakan salah satu varian teknologi komunikasi dan informasi

yang bekerja pada jaringan dan perangkat Wireless Local Area

Network (WLAN).

Onno W. Purbo: 2006; 233

Wifi merupakan media radio yang sifatnya sharing atau digunakan

bersama.

Yuhefizar: 2008; 77

Wifi adalah singkatan dari Wireles Fidelty, yaitu seperangkat standar

yang digunakan untuk komunikasi jaringan local tanpa kabel

(Wireless local Area Network- WLAN).

Doni Kurniawan: 2008;15

Wifi adalah teknologi lama dan sebenarnya sudah disertakan di

beberapa notebook Pentium 3. Namun di notebook Pentium 4 dan

generasi diatasnya teknologi tersebut sudah wajib hukumannya.

Untuk meninunjang berjalannya sistem pemantuan denyut nadi dengan

menggunakan internet of things maka diperlukan modul wifi untuk membantu

transmisi data secara wirless. Pada sistem ini digunakan modul wifi keluaran

Arduino yaitu Wemos D1-R2.

2.4.2 Wemos D1-R2

Wemos merupakan salah satu arduino compatible development board yang

dirancang khusus untuk keperluan IoT (Internet of Thing). Wemos menggunakan

chip WiFi tipe ESP8266. Wemos memliki 11 I/Odigital, 1 analog input dengan

tegangan maksimal 3.3V, dapat beroprasi dengan pasokan tengangan 9-24V,

adapun kelebihan wemos sebagi berikut:

1. Arduino compatible, artinya dapat diprogram menggunakan Arduino IDE

dengan sintaks program dan library yang banyak terdapat di internet.

2. Pinout yang compatible dengan Arduino uno, Wemos D1 R2 merupakan

salah satu product yang memiliki bentuk dan pinout standar seperti

arduino uno. Sehingga memudahkan kita untuk menghubungkan dengan

arduino shield lainnya.

3. Wemos dapat running stand alone tanpa perlu dihubungkan dengan

mikrokontroler. Berbeda dengan modul WiFi lain yang masih

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-8

membutuhkan mikrokontroler sebagai pengontrol, Wemos dapat running

stand alone karena didalamnya sudah terdapat CPU yang dapat diprogram

melalui Serial port ataupun via OTA (Over The Air) atau transfer program

secara wireless.

4. High Frequency CPU, dengan processor utama 32bit berkecepatan 80MHz

Wemos dapat mengeksekusi program lebih cepat dibanding dibandingkan

mikrokontroler 8 bit yang digunakan di Arduino.

5. Dukungan High Level Language, Selain menggunakan Arduino IDE

Wemos juga dapat diprogram menggunakan bahasa Python dan Lua.

Sehingga memudahkan bagi network programmer yang belum terbiasa

menggunakan Arduino [12].

Spesifikasi wemos dapat dilihat pada table II.3 dan bentuk fisik wemos

dapat dilihat pada gambar II.2. Adapun konfigurasi Pin wemos dapat dilihat pada

table II.4.

Tabel II 3 Spesifikasi Wemos

Microcontroller ESP8266EX

Operating Voltage 3.3V

Digital I/O Pins

11 (all I/O pins have interrupt/ pwm/

12C/ one-wire capability, except for

D0)

Analog Input Pins 1

Flash Memory 4MB

Power Supply Voltage Input (9V to 18 V)

Output (5V at 1A Max)

Board Dimensions 68.6mm x 53.4mm

Weight 21.8g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-9

Gambar II. 2 Wemos D1 R2

Tabel II 4 Konfigurasi Pin Wemos D1-R2

2.5. Sensor

Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran

mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.

Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran

atau pengendalian. Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam

rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor tekanan.

Pada sistem Pemantauan Denyut Nadi dengan Menggunakan Internet of

Things digunakan sensor untuk mendeteksi denyut nadi. Sensor yang digunakan

pada dasarnya merupakan sensor cahaya, akan tetapi sudah dibuat sedemikian

rupa menjadi sebuah modul yang bernama Pulse Sensor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-10

2.5.1 Pulse Sensor

Pulse Sensor pada dasarnya merupakan alat bantu medis yang berfungsi

untuk memantau kondisi denyut jantung manusia. Rangkaian dasar dari sensor

ini dibangun menggunakan phototransistor dan LED. Phototransistor yang

dipakai adalah APDS 9008 yang dapat bekerja dengan baik ketika menerima

cahaya dengan panjang gelombang 565nm maka digunakan LED berwarna

hijau yang memiliki panjang gelombang 500nm sampai 570nm. Sensor ini

bekerja berdasarkan prinsip pantulan sinar LED. Kulit dipakai sebagai

permukaan reflektif untuk sinar LED. Kepadatan darah pada kulit akan

mempengaruhi reflektifitas sinar LED. Aksi pemompaan jantung

mengakibatkan kepadatan darah meningkat. Pada saat jantung memompa

darah, maka darah akan mengalir melalui pembuluh arteri dari yang besar

hingga kecil seperti di ujung jari. Volume darah pada ujung jari bertambah

maka intensitas cahaya yang mengenai phototransistor akan kecil karena

terhalang oleh volume darah, begitu pula sebaliknya. Keluaran sinyal dari

phototransistor kemudian dikuatkan oleh sebuah Op-Amp sehingga dapat

dibaca oleh ADC mikrokontroler [9]. Gambar II.3 menunjukkan bentuk fisik

dari pulse sensor.

Gambar II. 3 Pulse Sensor

2.5.2 LED

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen

elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu

mengeluarkan cahaya. LED memiliki bentuk fisik seperti gambar II.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-11

Gambar II. 4 Bentuk fisik LED

LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat yang

panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda. Coba

perhatikan bagian dalam LED, akan terlihat berbeda antara kiri dan kanannya.

Yang ukurannya lebih besar adalah katoda, atau yang mempunyai panjang sisi

atas yang lebih besar adalah katoda.

Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik

lainnya pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus mengalir ke dalamnya.

Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron.

Katoda merupakan kebalikan dari anoda. Katoda adalah elektroda dalam

sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya.

Cara Kerja LED

Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda ke

katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terebalik karena apabila terbalik

kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. Led memiliki karakteristik

berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir

pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu

diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan adalah 10mA-20mA dan

pada tegangan 1,6V – 3,5 V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila

arus yang mengalir lebih dari 20mA maka LED akan terbakar. Untuk menjaga

agar LED tidak terbakar gunakan resistor sebagai penghambat arus. Di dalam

LED terdapat sejumlah zat kimia yang kaan mengeluarkan cahaya jika elektron-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-12

elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini (doping), kita dapat

mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, seperti infra red,

hijau/biru/merah, dan ultraviolet.

Klasifikasi tegangan LED menurut warna yang dihasilkan:

Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah menurut warna yang dihasilkan:

1. Infra merah : 1,6 V

2. Merah : 1,8 V – 2,1 V

3. Oranye : 2,2 V

4. Kuning : 2,4 V

5. Hijau : 2,6 V

6. Biru : 3,0 V – 3,5 V

7. Putih : 3,0 – 3,6 V

8. Ultraviolet : 3,5 V

Keunggulan dari LED:

LED memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan

lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80 % sampai 90%

dibandingkan lampu lain.

LED memilki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100

ribu jam.

LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah.

Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV

atau energi panas).

Ukurannya yang mini dan praktis

Tersedia dalam berbagai warna

Harga murah

Kelemahan dari LED

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-13

1. Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik

pada LED.

2. Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.

3. Intensitas cahaya (Lumen) yang dihasilkannya tergolong kecil.

Warna LED

Tidak seperti dioda signal biasa yang dibuat untuk penyearah dan terbuat

dari germanium ataupun silikon, LED terbuat dari senyawa semikonduktor

eksotik seperti Gallium (GaAs), Gallium fosfida (GaP), Gallium fosfida (GaAsP),

Silicon Carbide (SiC) atau Indium Gallium Nitrida (GaInN) yang dicampur pada

rasio yang berbeda untuk menghasilkan panjang gelombang warna yang berbeda.

Pilihan yang tepat dari bahan semikonduktor yang digunakan akan menentukan

panjang gelombang keseluruhan dari emisi foton cahaya dan akan menentukan

warna yang dipancarkan LED.

Tabel II 5 Warna dan Material LED

Warna Panjanggelombang [nm] Material semikonduktor

Infrared ? > 760

Gallium arsenide (GaAs)Aluminium

gallium arsenide (AlGaAs)

Red 610 < ? < 760

Aluminium gallium

arsenide (AlGaAs)Gallium arsenide

phosphide (GaAsP)Aluminium gallium

indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III)

phosphide (GaP)

Orange 590 < ? < 610

Gallium arsenide

phosphide (GaAsP)Aluminium gallium

indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III)

phosphide (GaP)

Yellow 570 < ? < 590

Gallium arsenide

phosphide (GaAsP)Aluminium gallium

indium phosphide (AlGaInP)Gallium(III)

phosphide (GaP)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-14

Green 500 < ? < 570

Indium gallium nitride (InGaN)

/ Gallium(III) nitride (GaN)Gallium(III)

phosphide (GaP)Aluminium gallium

indium phosphide (AlGaInP)Aluminium

gallium phosphide (AlGaP)

Blue 450 < ? < 500

Zinc selenide (ZnSe)Indium gallium

nitride (InGaN)

Violet 400 < ? < 450 Indium gallium nitride (InGaN)

Purple multiple types

Dual blue/red LEDs,

blue with red phosphor,

or white with purple plastic

Ultraviolet ? < 400

Diamond (235 nm) Boron

nitride (215 nm) Aluminium nitride (AlN)

(210 nm) Aluminium gallium

nitride (AlGaN)Aluminium gallium indium

nitride (AlGaInN) – (down to 210 nm)

Pink multiple types

Blue with one or two phosphor layers:

yellow with red, orange or pink phosphor

added afterwards,

or white with pink pigment or dye.

White Broad spectrum Blue/UV diode with yellow phosphor

2.5.3 Phototransistor

Phototransistor merupakan transistor yang dirancang untuk menangkap

cahaya dan dirakit dalam sebuah kemasan transparan. Kepekaan phototransistor

jauh lebih baik daripada photodiode karena phototransistor telah memiliki penguat

terintegrasi. Cahaya yang diterima menimbulkan arus pada daerah basis dari

phototransistor, dan menghasilkan penguatan arus mulai dari seratus hingga

beberapa ribu kali.

Karakteristik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-15

Rangkaian ekuivalen untuk phototransistor adalah terdiri dari sebuah photodiode

yang outputnya diumpankan ke basis sebuah trasnsistor sinyal kecil. Berdasarkan

model tersebut maka wajar jika phototransistor menunjukkan karakteristik diode

maupun transistor. Karekteristik arus dan tegangan sebuah phototransistor mirip

seperti transistor NPN, dengan pengecualian bahwa cahaya masuk menggantikan

arus basis. Struktur phototransistor sangat mirip dengan photodiode. Pada

kenyataannya, junction kolektor-basis sebuah phototransistor dapat dipakai seperti

photodiode dengan hasil yang cukup memuaskan. Perbedaan utama strukturnya

adalah bahwa phototransistor memiliki dua junction sedangkan photodiode hanya

memiliki sebuah junction saja.

Gambar II. 5 Rangkaian ekuivalen phototransistor

Respon Spektrum

Output sebuah phototransistor tergantung pada panjang gelombang dari

cahaya yang masuk. Phototransistor bereaksi terhadap cahaya dengan range

spektrum panjang gelombang yang lebar mulai dari spektrum mendekati

ultraviolet, melewati spektrum cahaya tampak hingga mendekati spektrum

inframerah. Tanpa filter optik, respon puncak berada disekitar spektrum

inframerah (sekitar 840 nm). Phototransistor akan bereaksi pada lampu

fluorescent ataupun sumber cahaya umum namun menunjukkan efisiensi kopel

cahaya yang lebih baik ketika dipasangkan dengan LED inframerah. Standar LED

inframerah adalah GaAs (940 nm) dan GaAlAs (880 nm).

2.6. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer yang dibangun pada

sebuah keping (chip) tunggal. Jadi, hanya dengan sebuah keping IC saja dapat

dibuat sebuah sistem komputer yang dapat dipergunakan untuk mengontrol alat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-16

Saat ini sebagian besar peralatan elektronika dikontrol dengan

mikrokontroler, misalnya mesin fax, mesin foto-copy, mesin cuci otomatis sampai

handphone. Peralatan tersebut tidak akan dapat dibuat dengan ukuran yang cukup

kecil jika tidak menggunakan mikrokontroler.

Mikrokontroller disusun oleh beberapa komponen, yaitu CPU (Central

Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory),

dan I/O (Input/Output). Keempat komponen ini secara bersama-sama membentuk

sistem komputer dasar. Beberapa mikrokontroler memiliki tambahan komponen

lain, misalnya ADC (Analog to Digital Converter), Timer/Counter, dan lain-

lain.[6]

2.6.1 Jenis-jenis Mikrokontroller

Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini

didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada

mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan CISC.

RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer.

Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih

banyak.

Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer.

Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Adapun jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum digunakan yaitu:.

1. Keluarga MCS51

Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC.

Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.

Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya

dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan

telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat

dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori

data.

Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan

sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean

tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam register

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-17

internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC

(programmable Logic Control).

2. AVR

Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat

AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar

kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis

mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan

instrumentasi.

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya

yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan

fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx,

keluarga ATMega dan AT86RFxx.

3. PIC

Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface

Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable

Intelligent Computer.

PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat

oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik

General Instruments dengan nama PIC1640. Sekarang Microhip telah

mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam

PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi

ngoprek karena biayanya yang rendah, ktersediaan dan penggunaan yang luas,

database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman ulang)

melalui hubungan serial pada computer[1].

Pada sistem Pemantauan Denyut Nadi dengan Menggunakan Internet of

Things digunakan mikrokontroler untuk mengolah data yang terbaca oleh sensor

dan untuk menampilkannya pada LCD. Maka dipilih mikrokontroler keluarga

AVR yaitu ATmega826 yang sudah berupa modul Arduino Uno

2.6.2 Arduino Uno

Arduno Uno adalah papan mikrokontroler Atmega328. Arduino Uno

memiliki 14 pin Digital yang dapat diset sebagai Input/Output (beberapa

diantaranya mempunyai fungsi ganda), 6 pin Input Analog.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-18

1. USB to Computer

Digunakan untuk koneksi ke komputer atau alat lain menggunakan

komunikasi serial RS-232 standard. Bekerja ketika JP0 dalam posisi 2-3.

2. DC1, 2.1mm power jack

Digunakan sebagai sumber tegangan (catudaya) dari luar, sudah terdapat

regulator tegangan yang dapat meregulasi masukan tegangan antara +7V

sampai +1V (masukan tegangan yang disarankan antara +9V s/d +12V).

Pin 9V dan 5V dapat digunakan sebagai sumber ketika diberi sumber

tegangan dari luar.

3. ICSP, 2x3 pinheader

Untuk memprogram bootloader Atmega atau memprogram Arduino

dengan software lain, berikut ini keterangan fungsi tiap pin:

Tabel II 6 Pin ICSP pada Arduino Uno

1 MISO 2 +5V

3 SCK 4 MOSI

5 RST 6 GND

4. JP0, 3 pin jumper

Ketika posisi 2-3, board pada keadaan serial enabled (X1 connector dapat

digunakan). Ketika posisi 1-2 board pada keadaan serial disabled (X1

connector tidak berfungsi) dan eksternal pull-down resistors pada pin0

(RX) dan pin1 (TX) dalam keadaan aktif, resistor pull-down untuk

mencegah noise dari RX.

5. JP4

Ketika pada posisi 1-2, board dapat mengaktifkan fungsi auto-reset, yang

berfungsi ketika meng-upload program pada board tanpa perlu menekan

tombol reset S1.

6. S1

Adalah push button yang berfungsi sebagai tombol reset.

7. LED

Power LED : Menyala ketika arduino dinyalakan dengan diberi tegangan

DC1.

RX LED : Berkedip ketika menerima data melalui komunikasi serial

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-19

TX LED : Berkedip ketika mengirim data melalui komunikasi serial

L LED : Terhubung dengan digital pin13. Berkedip ketika

bootloading.

8. Digital Pinout In/Out

8 digital pin input/output: pin 0-7 (terhubung pada PORT D dari

ATMEGA). Pin-0 (RX) dan Pin-1(TX) dapat digunakan sebagai pin

komunikasi. Untuk Atmega168/328 pin 3,5 dan 6 dapat digunakan sebagai

output PWM. 6 pin input/output digital: pin 8-13 (terhubung pada PORT

B). Pin10 (SS), pin11 (MOSI), pin12 (MISO), pin13(SCK) yang bisa

digunakan sebagai SPI (Serial Peripheral Interface). Pin 9,10, dan 11

dapat digunakan sebagai output PWM untuk Atmega8 dan

Atmega168/328.

9. Analog Pinout Input

6 analog input: pin 0-5 (A0-A5) (terhubung pada PORT C). Pin4 (SDA)

dan pin5 (SCL) yang dapat digunakan sebagai I2C (two-wire serial bus).

Pin Analog digunakan sebagai pin digital14 (A0) sampai pin digital pin19

(A5). Adapun bentuk fisik Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar II. 6 Arduino Uno

2.6.3 Aplikasi Arduino IDE

Perangkat Lunak Arduino IDE adalah suatu software khusus yang

digunakan untuk membuat program untuk papan Arduino, dimana program

tersebut menggunakan java yang dapat ditulis dan dibaca oleh kontroler

Arduino.IDE Arduino terdiri dari:

1) Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis

dan mengeditprogram dalam bahasa Processing.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-20

2) Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler

tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh

mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan

dalam hal ini.

3) Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam

memory didalam papan Arduino.

Gambar II. 7 Arduino IDE

2.7. LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang

berfungsi untuk menampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu

citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun

LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda

transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter) [10].

Gambar II. 8 Penampang komponen penyusun LCD

Keterangan:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-21

1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang

masuk.

2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin

oxide (ITO).

3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).

4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide

(ITO).

5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya

yang masuk.

6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD

kembali ke mata pengamat.

Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati

dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang

dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para

pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan

mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia

[10]..

Gambar II. 9 Contoh citra pada LCD

LCD yang ada dipasaran dikategorikan menurut jumlah baris yang dapat

digunakan pada LCD yaitu 1 baris , 2 baris , dan 4 baris yang dapat digunakan

hingga 80 karakter. Umumnya LCD yang digunakan adalah LCD dengan 1

controller yang memiliki 14 pin [10].. Deskripsi pin dapat dilihat pada gambar

dibawah ini

Gambar II. 10 Konfigurasi pin LCD 16 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-22

Keterangan pin:

1. VSS : digunakan untuk menyalakan LCD (ground)

2. VDD : digunakan untuk menyalakan LCD ( +5 V )

3. VEE : digunakan untuk mengatur tingkat contrast pada LCD

4. RS : menentukan mode yang akan digunakan (0 = instruction input ,

1 = data input)

5. R/W : menentukan mode yang akan digunakan (0 = write , 1 = read)

6. EN : enable ( untuk clock )

7. D0 : data 0

8. D1 : data 1

9. D2 : data 2

10. D3 : data 3

11. D4 : data 4

12. D5 : data 5

13. D6 : data 6

14. D7 : data 7 ( MSB ) [10].

2.8. Alarm

Alarm adalah sebuah bunyi peringatan atau pemberitahuan ketika terjadi

penurunan atau kegagalan dalam penyampaian sinyal komunikasi data ataupun

ada peralatan yang mengalami kerusakan (penurunan kinerja). Pesan ini

digunakan untuk memperingatkan operator atau administrator mengenai adanya

masalah (bahaya) pada jaringan. Alarm memberikan tanda bahaya berupa sinyal,

bunyi, ataupun sinar. Pada sistem pemantauan denyut nadi dengan menggunakan

Internet of Things digunakan alarm untuk memberikan peringatan ketika denyut

nadi yang terdeteksi tidak normal, alrm yang digunakan adalah buzzer..

2.7.1 Buzzer

Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah

sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan

sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm

pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-23

peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan

adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer

Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan

dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya.

Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan

Beeper.

Efek Piezoelectric (Piezoelectric Effect) pertama kali ditemukan oleh dua

orang fisikawan Perancis yang bernama Pierre Curie dan Jacques Curie pada

tahun 1880. Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan

Jepang menjadi Piezo Electric Buzzer dan mulai populer digunakan sejak 1970-

an.

Seperti namanya, Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang

menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya.

Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan

gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi

yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan

resonator. Bentuk dan stuktur buzzer dapat dilihat pada gambar II.11.

Gambar II. 11 Bentuk dan stuktur buzzer

Jika dibandingkan dengan Speaker, Piezo Buzzer relatif lebih mudah

untuk digerakan. Sebagai contoh, Piezo Buzzer dapat digerakan hanya dengan

menggunakan output langsung dari sebuah IC TTL, hal ini sangat berbeda dengan

Speaker yang harus menggunakan penguat khusus untuk menggerakan Speaker

agar mendapatkan intensitas suara yang dapat didengar oleh manusia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-24

Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di

kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan

oprasional buzzer piezoelektrik bekisar antara 3V-12V [11].

2.9. Firebase

Firebase adalah BaaS (Backend as a Service) yang saat ini dimiliki oleh

Google. Firebase memiliki produk utama yaitu menyediakan database realtime

dan backend sebagai layanan (Backend as a Service) Layanan ini menyediakan

pengembang aplikasi API yang memungkinkan aplikasi data yang akan

disinkronisasi di klien dan disimpan di cloud Firebase ini. Firebase menyediakan

library untuk berbagai client platform yang memungkinkan integrasi dengan

Android, iOS, JavaScript, Java, Objective-C dan Node aplikasi Js dan dapat juga

disebut sebagai layanan DbaaS (Database as a Service) dengan konsep

realtime. Firebase digunakan untuk mempermudah dalam penambahan fitur-fitur

yang akan dibangun oleh developer[13]. Adapun arsitektur system firebase

dengan android ditunjukan oleh gambar II.12

Gambar II. 12 Arsitektur system firebase pada android

Semua data Firebase Realtime Database disimpan sebagai objek

JSON. Bisa dianggap basis data sebagai JSON tree yang di-host di awan.

Tidak seperti basis data SQL, tidak ada tabel atau rekaman. Ketika ditambahkan

ke JSON tree, data akan menjadi simpul dalam struktur JSON yang ada.

Meskipun basis data menggunakan JSON tree, data yang tersimpan dalam

basis data bisa diwakili sebagai tipe bawaan tertentu yang sesuai dengan

tipe JSON yang tersedia untuk membantu kita menulis lebih banyak kode yang

bisa dipertahankan[14].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-25

2.10. MIT App Invertor

App Inventor adalah sebuah Web Applikasi yang di kembangkan oleh

Google yang dirilis pada 15 Desember 2010. Pada awalnya penelitian ini

dilakukan oleh google dengan tujuan sebagai kompetensi pendidikan pada

lingkungan pengembangan online. App Inventor berbentuk Web Aplikasi yang

digunakan untuk mengembangkan atau membuat aplikasi Android Phone tanpa

harus mengetahui bahasa pemrograman secara keseluruhan. [14] . Lambang MIT

App Inventor ditunjukan oleh gambar II.13 .

Gambar II. 13 MIT App Inventor

App Inventor merupakan aplikasi web sumber terbuka yang awalnya

dikembangkan oleh Google dan saat ini dikelola oleh Massachusetts Institute of

Technology (MIT). App Inventor memungkinkan pengguna baru memprogram

komputer untuk menciptakan aplikasi perangkat lunak bagi sistem

operasi Android. App Inventor menggunakan graphic interface, serupa

dengan user interface yang memungkinkan pengguna untuk men-drag-and-

drop objek visual untuk menciptakan aplikasi yang bisa dijalankan pada perangkat

Android. Dalam menciptakan App Inventor, Google telah melakukan riset yang

berhubungan dengan komputasi edukasional dan menyelesaikan lingkungan

pengembangan online Google.

App Inventor digunakan untuk membuat aplikasi android berbasis visual

block programming, jadi kita dapat membuat aplikasi tanpa menggunakan kode.

Disebut visual block programming karena kita akan melihat, menggunakan,

menyusun dan drag-drops “blok” yang merupakan simbol-simbol perintah dan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III-26

fungsi –event handler tertentu dalam membuat aplikasi, dan secara sederhana kita

bisa menyebutnya tanpa menuliskan kode program –coding less.