BAB I PENDAHULUAN 1.LATAR BELAKANG

BAB I PENDAHULUAN 1.LATAR BELAKANG Berdasarkan The World Health Report 2005 angka kematian ibu hamil di Indonesia pada tahun 2000 mencapai 230/100.000 kelahiran hidup, sedangkan angka kematian bayi mencapai 18/1000 kelahiran hidup. Kondisi ini termasuk yang paling tinggi di Asia [1]. Di negara berkembang, trauma persalinan dan infeksi/sepsis merupakan faktor utama yang menambah tingginya angka mortalitas perinatal. Salah satu upaya untuk menurunkan angka kematian perinatal yang disebabkan oleh penyulit hipoksia janin dalam rahim antara lain dengan melakukan pemantauan kesejahteraan janin dalam rahim. Untuk mengatasi hal tersebut dibutuhkan berbagai macam upaya diantaranya adalah pelaksanaan program pemeriksaan kesehatan ibu hamil dan janinnya secara teratur. Dengan langkah ini terbukti telah dapat menurunkan angka kematian ibu hamil dan janin di beberapa Negara seperti Amerika Serikat dan Peru. Pemeriksaan ibu hamil dan janinmeliputi pemeriksaan berat badan ibu, tekanan darah ibu, tinggi puncak rahim, dan denyut jantung janin. Atas dasar inilah mulai banyak digunakan peralatan kesehatan yang mendeteksi peran detak jantung yang merupakan salah satu parameter kasehatan. Dalam dunia medis fetal doppler adalah alat yang paling sering digunakan, fetal doppler ini mampu menangkap suara denyut jantung dari pasien, akan tetapi untuk pemafaatan sebagai pemantau kesehatan janin alat ini masih banyak memiliki kelemahan diantaranya adalah masih tercampurnya suara denyut jantung ibu, janin, dan suara dari sistem pencernaan ibu. Selain itu alat ini tergolong mahal harganya sebagai contoh sebuah Portable Doppler produksi Sibelmed / Spanyol memiliki harga Rp. 8.500.000 [2]. 1

Pemanfaatan ilmu elektronika dalam hal ini adalah elektromedika sangat membantu dalam mengatasi permasalahan ini. Sebagai sensor untuk mendeteksi sinyal pada rahim ibu dan jantung ibu, maka digunakan electrode surface, sedangkan Fetal Doppler adalah alat yang dimiliki oleh Rumah Sakit yang dipergunakan untuk membandingkan hasilnya. Alat ini memanfaatkan beberapa rangkaian penguat dan mikrokontroller. Dengan menggunakan pemrograman AVR maka akan diisikan program ke dalam IC mikrokontroller. Sebelum ditampilkan ke histogram, maka terlebih dahulu akan diproses ke dalam metode eucledian. Metode ini dipergunakan untuk memisahkan antara denyut jantung janin yang masih tercampur dengan denyut jantung ibu. Dengan menyampling sinyal dalam waktu tertentu, maka akan terlihat jelas perbedaan sinyal antara denyut jantung ibu dan janin [2]. Tampilan hasil pemrograman akan ditampilkan ke LCD grafik dan LCD karakter. LCD grafik dimanfaatkan untuk menampilkan sinyal dan menampilkan grafik histogram sedangkan LCD karakter dipergunakan untuk menampilkan nama dan usia ibu dan janin. Pada bidang statistik, histogram adalah tampilan grafis dari tabulasi frekuensi yang digambarkan dengan grafis batangan sebagai manifestasi data binning. Tiap tampilan batang menunjukkan proporsi frekuensi pada masing-masing deret kategori yang berdampingan (en:adjacent) dengan interval yang tidak tumpang tindih (en:non-overlapping). Berikut di bawah ini adalah contoh tampilan histogram [4]. 2 Gambar1.1.Contoh Tampilan Histogram [4]

Dengan begitu maka diharapkan dokter dapat mengontrol sekaligus mengechek apakah ibu dan janin yang ada dalam kandungannya dalam keadaan sehat atau dalam keadaan sakit. I.2 TUJUAN PROYEK AKHIR Tujuan umum dari proyek akhir ini adalah Membuat alat pendeteksi denyut jantung janin ibu hamil dan janin secara menyeluruh berdasarkan usia kehamilan serta mengeluarkan gambar sinyal denyut jantung janin, bpm dari keduanya dan tampilan histogram sebagai tambahan analisa. I.3 PERUMUSAN MASALAH Dari proyek akhir yang kami susun ini, diperoleh rumusan masalahnya antara lain, sebagai berikut.: 1. Bagaimana pemasangan electrode pada titik tertentu pada tubuh ibu hamil sehingga bisa mendeteksi sinyal jantung janin dan ibu hamil. 2. Bagaimana penguatan yang harus sesuai dengan input sinyal sebesar 5mV sehingga dapat diproses di mikrokontroller. 3. Bagiamana sampling data yang tepat sehingga dapat menampilkan sinyal ECG pada LCD grafik 128x64. 4. Bagaimana kesimpulan dari analisa pendekatan nilai kritis t dengan toleransi α sebesar 5%. 5. Bagaimana pengaruh air ketuban pada proses pengambilan sinyal jantung janin. I.4 BATASAN MASALAH Batasan masalah dari proyek akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Detak jantung yang diperiksa adalah janin mulai usia 5 bulan keatas karena pada usia ini detak jantung janin dapat dideteksi dengan jelas. 3

2. Alat yang akan dibuat ini nantinya hanya memberikan keluaran sebuah display yang menggambarkan grafik dari denyut jantung dan histogram. I.5 METODOLOGI Rancangan Metodologi tugas akhir yang akan dibuat adalah sebagai berikut: I.5.1 Tahap Studi Literatur Studi literatur ini bertujuan untuk memperoleh teori-teori penunjang yang melandasi pemecahan masalah dilapangan, baik itu bersumber dari buku, web site, ataupun jurnal ilmiah. I.5.2 Tahap Mempelajari Fetal Doppler Mempelajari Fetal Doppler yang telah ada ini bertujuan untuk memperoleh data-data sebagai bahan perbandingan dengan data yang didapat dari alat yang dibuat. I.5.3 Tahap Membuat Hardware dan Software Pada tahap ini akan dilakukan pembuatan alat yang sesuai dengan perencanaan akhir dan akan dilakukan penggabungan antara perangkat keras dengan perangkat lunak I.5.4 Tahap Pengambilan Data dan Analisa Data Analisa alat dilakukan dengan cara membandingkan antara data yang didapat dari pengujian alat dengan data yang ada pada kedokteran. Apakah alat yang telah dibuat memiliki unjuk kerja yang baik atau tidak? dimana letak kekurangan serta kelebihannya, agar teknologi ini nantinya dapat diterapkan dengan baik pada lingkungan masyarakat. 4

I.5.5 Tahap Penulisan Laporan Pada tahap ini akan dilakukan penulisan laporan lengkap dan detail tentang tugas akhir. I.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN Sistematika pembahasan dalam laporan proyek akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang pembuatan tujuan, perumusan masalah, pembataasan masalah yang dikerjakan, sistematika pembahasan, metodologi yang digunakan serta relevansi proyek akhir. BAB II TEORI PENUNJANG Bab ini menjelaskan mengenai teori teori penunjang yang digunakan dalam mengerjakan proyek akhir ini yang meliputi teori jantung, amplifier, filter, LCD grafik, dan mikrokontroller. BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS Bab ini membahas tentang tahap perencanaan dan pembuatan sistem perangkat keras beserta penjelasan masing masing sistem secara keseluruhan. BAB IV PENGUJIAN ALAT dan ANALISA Bab ini membahas pengujian sistem dari perangkat keras yang telah dibuat terhadap fungsi dari perangkat lunak dan disertai dengan hasil pengujian agar dapat diketahui apakah perangkat keras dan hasilnya sudah sesuai dengan tujuan yang diharapkan atau masih terdapat kesalahan maupun kekurangan. BAB V PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran dari keseluruhan pengerjaan proyek akhir serta system perangkat lunak yang telah dibuat dan telah diuji coba untuk memperbaiki kelemahan sistem 5

perhitungan yang nantinya bisa dibuat acuan atau referensi untuk pengembagan berikutntya. DAFTAR PUSTAKA Pada bagian ini berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang mendukung penyelesaian proyek akhir ini baik secara praktis maupun teoritis. 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Denyut Jantung Janin Denyut jantung janin mulai terdeteksi pada usia 20 minggu dengan frekuensi per menit adalah sekitar 140 denyut per menit dengan variasi normal 20 dpm di atas atau dibawah nilai ratarata. Jadi, nilai normal denyut jantung janin antara 120-160 denyut per menit (beberapa penulis menganut nilai normal jantung janin 120-150 denyut per menit). Seperti yang telah diketahui bahwa mekanisme pengaturan denyut jantung jantung janin dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : 1. Sistem saraf simpatis, yang sebagian besar berada di dalam miokardium. 2. Sistem saraf parasimpatis, yang terutama terdiri dari serabutan n.vagus berasal dari batang otak. 3. Baroreseptor, yang letaknya pada arkus aorta dan sinus karotid. 4. Kemoreseptor, yang terdiri dari bagian perifer yang terletak di karotid dan korpus aorta serta bagian sentral yang terletak pada batang otak. 5. Susunan saraf pusat. Variabilitas denyut jantung janin akan meningkat sesuai dengan aktifitas otak dan gerakan janin. 6. Sistem hormonal juga berperan dalam pengaturan denyut jantung janin. Denyut jantung janin juga dapat mengalami kelainan. Kelainan denyut jantung janin ada 2 yaitu : 1. Takhikardi, terjadi apabila denyut jantung > 160 denyut per menit. 2. Bradikardi, terjadi apabila denyut jantung < 120 denyut per menit [5]. 7

2.2 Denyut Jantung Manusia Normal. Elektrokardiogram (EKG) adalah grafik yang dibuat oleh sebuah elektrokardiograf, yang merekam aktivitas kelistrikan jantung dalam waktu tertentu. Namanya terdiri atas sejumlah bagian yang berbeda: elektro, karena berkaitan dengan elektronika, kardio, kata Yunani untuk jantung, gram, sebuah akar Yunani yang berarti "menulis". Analisis sejumlah gelombang dan vektor normal depolarisasi dan repolarisasi menghasilkan informasi diagnostik yang penting. Denyut jantung manusia normal adalah antara 60-100BPM. Dapat dilihat pula waktu yang diperlukan untuk mencapai gelombang QRS sehingga dapat ditentukan pula filter yang akan dipergunakan. Gambar lengkap sinyal jantung dapat dilihat pada gambar 2.1[6]. Gambar 2.1 Sinyal ECG[6] 2.3 Cara Memantau Janin Pada Ibu Hamil Pemantauan janin tak bisa dilakukan secara kasat mata, karena ia masih bersembunyi dalam rahim. Umumnya, pemantauan dilakukan dengan cara mendengar denyut jantung 8

janin. Bukan hanya keras atau lemahnya denyut jantung, tetapi juga perubahan iramanya, terutama saat terjadi kontraksi rahim. Sebagai catatan, denyut jantung normal yang menunjukkan bahwa janin tidak mengalami stres adalah 120-160 per menit. Fetal monitoring adalah memantau denyut jantung janin untuk mengetahui keadaan janin selama dalam kandungan ibu. Adapun beberapa macam fetal monitoring [1]. 2.3.1 Fetoscope Adalah suatu jenis khusus dari stetoskop yang digunakan untuk mendengarkan denyut jantung janin,stetoskop ini biasanya dapat digunakan setelah janin berumur lebih dari 18 minggu hal ini digunakan untuk mengetahui keadaan dari janin berdasarkan ritme dari denyut jantungnya.namun fetoscope tidak dapat digunakan untuk memantau janin apabila pasien mengalami kasus tertentu,misalnya pasien sedang diinduksi atau dalam pengobatan penyakit yang berhubungan dengan janin sehingga memerlukan cara lain agar dapat memantau janin [1]. Gambar 2.2. Fetoscope[1] 2.3.2.Electronic Fetal Monitoring(EFM) Adalah suatu metode yang digunakan untuk megetahui kondisi dari janin dengan mencatat perubahan dari denyut jantung janin apakah dalam keadaan normal atau tidak normal. Alat ini biasanya digunakan pada akhir usia kehamilan atau dapat juga digunakan selama proses persalinan berlangsung sehingga dapat memantau keadaan dari janin yang akan lahir. 9

Alat ini juga dapat digunakan untuk mengetahui kelainan yang terjadi pada janin misalnya posisi janin yang tidak normal atau kelahiran yang premature[2]. Karena bentuk fisik dari alat ini yang besar maka alat ini tidak dapat dibawa kemanamana,selain itu untuk penggunaan terus-menerus selama masa kehamilan akan mengganggu pergerakkan dari ibu. EFM dapat dilakukan secara external atau secara internal pada kandungan ibu hamil. 2.3.3. Internal Monitoring Metode ini pada dasarnya sama dengan Electronic Fetal Monitoring(EFM) akan tetapi Internal Monitoring lebih akurat karena menggunakan electrode yang ditempelkan pada kepala janin untuk mengetahui suara denyut jantung janin dan pergerakkan dari janin. Alat ini digunakan ketika ketuban sudah pecah dan vagina mengalami pembukaan sekitar 2-3 cm sehingga electrode dapat dipasang pada kepala janin. Pemasangan electrode ini memerlukan teknik tertentu karena apabila ada kesalahan dalam pemasangannya akan terjadi infeksi pada janin. Berdasarkan dari keterangan diatas maka alat ini tidak efektif karena hanya dapat digunakan pada masa kehamilan tertentu atau lebih tepatya pada saat ketuban pecah saja[2]. 10 Gambar 2.3. Internal monitoring[2]

2.3.4.Telemetry Monitoring Adalah metode yang terbaru untuk memantau janin dengan menggunakan gelombang radio yang dihubungkan dengan transmitter (pemancar) kecil yang ditempelkan pada paha ibu. Transmitter berfungsi memancarkan suara denyut jantung janin, sehingga dapat dipantau dari ruang perawat. Penggunaan gelombang radio pada alat ini secara tidak langsung akan membawa dampak pada perkembangan janin karena radiasi yang dipancarkannya. Sehingga alat ini tidak baik jika digunakan untuk keperluan terus-menerus[2]. 2.3.5. Doppler Pada metode ini digunakan dua cara antara lain dengan Doppler Ultrasound dan Fetal Doppler, pada Doppler Ultrasound alat penangkap sebuah sensor Ultrasound. Cara kerjanya berdasarkan prinsip Doppler (diambil dari nama Christian Andreas Doppler, ilmuwan Austria yang menemukan teori ini)[]. Agar bisa menangkap suara detak jantung, sensor Ultrasound ini memancarkan gelombang ke arah jantung janin. Gelombang ini dipantulkan oleh jantung janin dan ditangkap kembali oleh sensor Ultrasound. Pantulan gelombang inilah yang diolah oleh Doppler menjadi sinyal suara. Sinyal suara ini selanjutnya diamplifikasi. Hasil akhirnya berupa suara cukup keras yang keluar dari mikrophon namun karena Doppler Ultrasound memancarkan gelombang [7]. 2.3.6. Elektrode Elektrode merupakan alat/sensor yang digunakan untuk mendeteksi sinyal yang berasal dari jantung, semakin baik electrode yang digunakan semakin baik pula penerimaan sinyal jantung yang diterima oleh electrode. Di bawah ini adalah contoh elektrode [3]. 11

Gambar 2.4. Contoh salah satu Lead ECG[3] Pada proyek akhir ini digunakan Electrode. Dimana metode ini memanfaatkan prinsip dari gelombang yang direkam oleh Electrode kemudian diamplifikasi tetapi gelombang yang direkam Electrode ini masih bercampur antara detak jantung ibu dan janin sehingga untuk memisahkannya digunakan BandPass Filter dengan Bandwidh 40 Hz 50 Hz (Filter Ibu) dan Bandwidh 12 Hz 20 Hz (Filter Janin). Metode ini dipilih karena lebih aman terhadap ibu dan janin ketika pemeriksaan ataupun ketika ibu mengalami kontraksi janin [1]. 2.4 Rangkaian Amplifier Rangkaian tersebut antara lain adalanh rangkaian penguat non inverting yang dipergunakan untuk menguatkan sinyal keluaran dari surface electrode. Setelah dari penguatan maka akan tampil signal yang besarnya adalah sekian kali penguatan yang dikehendaki. Berikut ini gambar rangkaian non inverting [3]. 12

Gambar 2.5. Rangkaian Non Inverting [3] Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian op-amp berdasarkan karakteristik op-amp ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu : Aturan 1 : Perbedaan tegangan antara input v + dan v - adalah nol. Aturan 2 : Arus pada input Op-amp adalah nol Inilah dua aturan penting op-amp ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian op-amp. Dengan menggunakan aturan 1 dan aturan 2, kita uraikan dulu beberapa fakta yang ada, antara lain.lihat aturan 1 Dari sini ketahui tegangan jepit pada R 2 adalah adalah, atau Lalu tegangan jepit pada R 1, yang berarti arus 13

. Hukum kirchkof pada titik input inverting merupakan fakta yang mengatakan bahwa : Aturan 2 mengatakan bahwa dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya, maka diperoleh dan Jika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh menjadi : yang kemudian dapat disederhanakan.....(1) Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka didapat penguatan op-amp non-inverting :..(2) Impendasi untuk rangkaian Op-amp non inverting adalah impedansi dari input non-inverting op-amp tersebut. Dari datasheet, LM741 diketahui memiliki impedansi input Z in = 10 8 to 10 12 Ohm [3]. 2.5 Rangkaian Band Pass Filter Setelah pada proses penguatan sinyal maka akan masuk pada filter yang digunakan untuk memisahkan antara denyut jantung dari ibu dan anak. Besar frekuensi denyut jantung normal dari ibu adalah 40-50 Hz dan janin adalah 12-20 Hz. Rangkaian ini disebut dengan band pass filter. Terdapat du buah band pass fiter pada perancangan ini yaitu band pass ibu dan janin. Akan tetapi prinsip perancangan adalah sama.di bawah ini adalah gambar rangkaian band pass filter [1]. 14

Gambar 2.6. Rangkaian Band Pass Filter[1] Untuk penentuan nilainya adalah: Tentukan Bandwith dimana B = (batas atas batas bawah) Tentukan nilai C Tentukan Fc (Center Frequensi) Hitung nilaiq dimana (3) Tentukan penguatannya....(4) Tentukan nilai K, maka (5) Cari nilai R1, R2, dan R3 15

2.6 Rangkaian Clamper Selanjutnya adalah masuk pada rangkaian clamping yang berfungsi untuk membuat sinyal memasuki fase positif. Hal ini juga dimaksudkan agar sinyal dapat dibaca oleh rangkaian mikrokontroller [2]. Gambar 2.7. Rangkaian clamper[2] 2.7 LCD Grafik WG24064C Pada LCD Grafik WG24064C ini digunakan sebagai tampilan menu dan tampilan grafik, keuntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan LCD adalah : 1. Dapat menampilkan karakter dan grafik, sehingga memudahkan untuk membuat program tampilannya. 2. Mudah dihubungkan dengan port I/O. 3. Ukuran dari modul yang proporsional. 4. Penggunaan daya yang kecil. LCD yang digunakan mempunyai luas tampilan 240 x 64 pixel dan dapat menampilkan karakter. Seperti gambar 2.7 dibawah ini adalah contoh dari LCD yang digunakan. 16

Gambar 2.8. LCD Grafik [2] 2.8 Mikrokontroler AVR Atmega 32 AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer / counter fleksibel dengan mode compare, interupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In- System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega32. ATmega32 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATmega32 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi komsumsi daya versus kecepatan proses. Blok diagram dari mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 2.14. Mikrokontroller ATmega32 memiliki sejumlah keistimewaan sebagai berikut : 17

18 1. Advanced RISC Architecture 130 Powerful Instructions Most Single Clock Cycle Execution. 32 x 8 General Purpose Working Registers. Fully Static Operation. Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz. On-chip 2-cycle Multiplier 2. Nonvolatile Program and Data Memories 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash - Endurance Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits 512 Bytes EEPROM Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles 512 Bytes Internal SRAM 14\ Programming Lock for Software Security 3. Peripheral Features Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Prescaler. One 16-bit Timer/Counter with Separate Real Time Counter with Separate Oscillator. Four PWM Channels. 8-channel, 10-bit ADC. - 8 Single-ended Channels - 7 Differential Channels for TQFP Package Only - 2 Differential Channels with Programmable Gain

1x, 10x, or 200x for TQFP Package Only Byte-oriented Two-wire Serial Interface. Programmable Serial USART. Master/Slave SPI Serial Interface. Programmable Watchdog Timer with Separate Onchip Oscillator. On-chip Analog Comparator 4. Special Microcontroller Features Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection. Power- Internal Calibrated RC Oscillator. External and Internal Interrupt Sources. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, save, Power-down,Standby and Extended Standby 5. I/O and Packages 32 Programmable I/O Lines. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF 6. Operating Voltages 2.7-5.5V for ATmega32. 4.5-5.5V for ATmega32 7. Speed Grades 0-8 MHz for ATmega32. 0-16 MHz for ATmega32 [3] 19

2.8.1 Pin - Pin Atmega32 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega32 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-line package) dapat dilihat pada Gambar 2.2. Untuk memaksimalkan performa dan paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Arsitektur CPU dari AVR ditunjukkan oleh gambar 2.3 Instruksi pada memori program dieksekusi dengan pipelining single level. Selagi sebuah instruksi sedang dikerjakan, instruksi berikutnya diambil dari memori program [1]. Gambar 2.9. Konfigurasi Pin Mikrokontroller Atmega32[1] 20

Gambar 2.10. Arsitektur CPU dari AVR 2.8.2. Deskripsi Mikrokontroller ATmega32 VCC (power supply) GND (ground) Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/D Konverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah, pin pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. 21

Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port C (PC7..PC0) Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port D (PD7..PD0) Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, 18pin port D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. 22

RESET (Reset input) XTAL1 (Input Oscillator) XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan A/D Konverter AREF adalah pin referensi analog untuk A/D converter [3]. 2.8.3. Port Sebagai Input / Output Digital ATmega32 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf x mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf n mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam regiter DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0 [3]. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0,PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0, PORTxn=1)atau kondisi output low 23

(DDxn=1, PORTxn=0). Biasanya, kondisi pull-up enabled dapat diterima sepenuhnya, selama lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan perbedaan antara sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Jika ini bukan suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset 1 untuk mematikan semua pull-up dalam semua port. Peralihan dari kondisi input dengan pull-up ke kondisi output low juga menimbulkan masalah yang sama. Maka 19harus menggunakan kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) atau kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=0) sebagai kondisi transisi. Lebih detil mengenai port ini dapat dilihat pada manual datasheet dari IC ATmega32. Bit 2 PUD : Pull-up Disable Bila bit diset bernilai 1 maka pull-up pada port I/O akan dimatikan walaupun register DDxn dan PORTxn dikonfigurasikan untuk menyalakan pull-up (DDxn=0, PORTxn=1) [3]. 2.8.4. Organisasi Memori AVR ATmega32 AVR arsitektur mempunyai dua ruang memori utama, Ruang Data Memori dan Ruang Program Memori. Sebagai tambahan, ATmega32 memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data. Semua tiga ruang memori adalah reguler dan linier [3]. 2.8.4.1. Program Memori ATmega32 berisi 32K bytes On-Chip di dalam sistem Memori flash Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 16K x 16. Untuk keamanan perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian, bagian boot program dan bagian aplikasi program. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000 write/erase Cycles. ATmega32 Program Counter (PC) adalah 14 bit lebar, alamat ini 16K lokasi program memori [3]. 24

Gambar 2.11 Organisasi Memori AVR ATmega32 AVR arsitektur mempunyai dua ruang memori utama, Ruang Data Memori dan Ruang Program Memori. Sebagai tambahan, ATmega32 memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data. Semua tiga ruang memori adalah reguler dan linier [3]. Gambar 2.12 Program Memori[3] 25

ATmega32 berisi 32K bytes On-Chip di dalam sistem Memori flash Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 16K x 16. Untuk keamanan perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian, bagian boot program dan bagian aplikasi program. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000 write/erase Cycles. ATmega32 Program Counter (PC) adalah 14 bit lebar, alamat ini 16K lokasi program memori. Gambar 2.13 Pemetaan Program Memori[3] 26

2.8.4.2. Data Memori Lokasi alamat data memori menunjuk register file, I/O memori, dan internal data SRAM. Yang pertama 96 lokasi alamat file register dan I/O memori penempatan menunjuk Memori I/O dan yang berikutnya 2K lokasi alamat internal data SRAM. Lima perbedaan mode pengalamatan data memori cover: Langsung,Tidak langsung dengan jarak, Tidak langsung, Tidak langsung dengan Pre-Decrement, dan Tidak langsung dengan Post-Increment. Di dalam file register, register R26 ke R31 memiliki fitur penunjukan pengalamatan register tidak langsung [3]. Jangkauan pengalamatan langsung adalah keseluruhan ruang data. Mode Tidak langsung dengan jarak jangkauan 63 lokasi alamat dari alamat dasar yang diberi oleh Y- atau Z- Register. Manakala penggunaan register mode tidak langsung dengan pre-decrement otomatis dan postincrement, alamat register X, Y, dan Z adalah decremented atau incremented. 32 tujuan umum kerja register, 64 I/O register, dan 2K bytes data internal SRAM di dalam ATmega32 adalah semua dapat diakses melalui semua mode pengalamatan [3]. 2.8.4.3. Instruksi Aritmatika Instruksi - instruksi dalam kelompok aritmatika selalu melibatkan akumulator, hanya beberapa saja yang melibatkan register seperti DPTR. Instruksi aritmatika yang umum digunakan adalah ADD (penjumlahan), SUBB (pengurangan), MUL (perkalian), dan DIV (pembagian). Contoh penulisan operasi aritmatika ADD adalah sbb: ADD A,7FH (direct addressing) ADD A,@R0 (indirect addressing) ADD A,R7 (register addressing) ADD A,#127 (immediate constant) 27

Tabel 2.1 Instruksi Aritmatika[3] 2.9 Keypad 4x4 Keypad sering digunakan sebagai suatu input pada beberapa peralatan yang berbasis mikroprosessor atau mikrokontroler. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom dengan susuan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.15. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low 0 dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut [1]. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan, maka mikrokontroler akan melihat sebagai logika high 1 pada setiap pin yang terhubung ke baris. 28

Gambar 2.14. Rangkaian interface keypad 4x4[1] Pada alat ini keypad yang digunakan yaitu Keypad Matriks 4x4 seperti gambar 2.15 diatas, dimana keypad mempunyai 16 tombol yang berfungsi dalam pengoperasian menu tampilan pada LCD [1]. 2.10 Pengujian Hipotesis Hipotesis berasal dari bahasa Yunani, yaitu hupo dan thesis. Hupo berarti lemah, kurang, atau di bawah dan thesis berarti teori, proposisi, atau pernyataan yang disajikan sebagai bukti. Jadi, hipótesis dapat diartikan sebagai suatu pernyataan yang masih lemah kebenarannya dan perlu dibuktikan atau dugaan yang sifatnya masih sementara [7]. Hipótesis statistik adalah pernyataan atau dugaan mengenai keadaan populasi yang sifatnya masih sementara atau lemah kebenarannya. Hipótesis statistik akan diterima jika hasil 29

pengujian membenarkan pernyataannya dan akan ditolak jika terjadi penyangkalan dari pernyataannya. Dalam pengujian hipótesis, keputusan yang dibuat mengandung ketidakpastian, artinya keputusan bisa benar atau salah, sehingga menimbulkan resiko. Besar kecilnya resiko dinyatakan dalam bentuk probabilitas [7]. Langkah-langkah pengujian hipótesis statistik adalah sebagai berikut : 2.10.1 Menentukan Formulasi Hipotesis Formulasi atau perumusan hipótesis statistik dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu sebagai berikut : 2.10.1.1 Hipotesis Nol atau Hipotesis Nihil. Hipotesis nol, disimbolkan H0 adalah hipótesis yang dirumuskan sebagai suatu pernyataan yang akan diuji. 2.10.1.2 Hipotesis Alternatif atau Hipotesis Tandingan Hipotesis alternatif disimbolkan H1 atau Ha adalah hipotesis yang dirumuskan sebagai lawan atau tandingan dari hipotesis nol. Secara umum, formulasi hipótesis dapat dituliskan Pengujian ini disebut pengujian sisi kanan(h0 : θ = θ0,h1 : θ > θ0). Pengujian ini disebut pengujian sisi kiri(h0 : θ = θ0,h1 : θ < θ0). Pengujian ini disebut pengujian dua sisi(h0 : θ = θ0,h1 : θ θ 0). 2.10.2 Menentukan Taraf Nyata (Significant Level) Taraf nyata adalah besarnya batas toleransi dalam menerima kesalahan hasil hipotesis terhadap nilai parameter populasinya. Taraf nyata dilambangkan dengan α (alpha). Besarnya nilai α bergantung pada keberanian pembuat keputusan yang dalam hal ini berapa besarnya kesalahan yang akan ditolerir. Besarnya kesalahan tersebut disebut sebagai daerah kritis pengujian (critical region of test) atau daerah penolakan (region of rejection) [7]. 30