PROPOSAL PENGUKURAN TINGGI BADAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER

BAB I

PENDAHULUAN

1.1            Latar Belakang

Semakin berkembangnya teknologi baik di bidang pendidikan maupun industri maka meningkat pula daya pikir manusia akan teknologi sebagai kebutuhan. Dari  perkembangan tersebut tentunya muncul teknologi-teknologi baru yang dapat mengurangi beban tenaga manusia dalam hal mengerjakan aktifitas atau pekerjaannya. Pengukuran tinggi badan biasanya dilakukan secara manual yaitu dengan menggunakan meteran. Apabila yang ingin kita ukur hanya satu atau tiga orang mungkin tidak menjadi permasalahan, akan tetapi apabila orang yang akan diukur jumlahnya  lebih dari 50 orang bahkan ratusan orang seperti kasus dalam suatu tes kesehatan yang dilakukan oleh suatu instansi dalam penerimaan pegawai baru, hal ini tentunya akan sangat merepotkan dan banyak menghabiskan waktu. Dengan adanya teknologi mikrokontroler, dapat digunakan membuat alat otomatis yang mempermudah dan mempercepat manusia mengerjakan aktifitasnya contohnya membuat alat pengukur tinggi otomatis. Alat pengukur tinggi  tersebut, pernah di kembangkan oleh shirta zahrahal dengan membuat alat pengukur tinggi badan otomatis dengan keluaran suara berbasis mikrokontroler ATmega16. Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis tertarik untuk membuat alat pengukur tinggi badan orang secara otomatis menggunakan sensor HCSR 04 dengan mikrokontroler sebagai pusat pengendali sistem. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat melakukan pengukuran secara cepat sehingga mempermudah pekerjaan dan menghemat waktu dalam pengukuran tinggi badan orang, dengan hasil yang akurat.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, permasalahan yang akan dibahas adalah bagaimana membuat rancang bangun alat pengukur tinggi badan otomatis.

1.3    Batasan Masalah

Pada perancangan modul ini, penulis membatasi bagian-bagian yang berkaitan dalam pembuatan alat, hal tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi pelebaran masalah. Adapun batasan-batasan tersebut meliputi:

1.1.1                  Mengukur tinggi badan orang dewasa

1.1.2                  Mengunakan sensor ultrasonic untuk mengukur tinggi badan

1.1.3                  Menggunakan IC ATmega16 sebagai pengolah data

1.4    Tujuan

1.4.1                  Tujuan Umum

Dirancangnya alat pengukur tinggi badan berbasis mikrokontroler ATmega 16

1.4.2                  Tujuan Khusus

1)      Membuat rangkaian tinggi badan dengan sensor ultrasonic

2)      Membuat rangkaian pengolah data ATmega 16

1.5     Manfaat Teoritis

1.5.1             Manfaat teoritis

Meningkatkan wawasan atau Pengetahuan di bidang teknik elektromedik khususnya alat ukur.

1.5.2  Manfaat praktis

Memudahkan user dalam pengukuran tinggi badan pasien.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Umum Tentang Jarak

Jarak adalah angka yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisi melalui suatu lintasan tertentu. Dalam fisika atau dalam pengertian sehari-hari, jarak dapat berupa estimasi jarak fisik dari dua buah posisi berdasarkan kriteria tertentu (misalnya jarak tempuh antara Jakarta-Bandung). Dalam bidang matematika, jarak haruslah memenuhi kriteria tertentu. Berbeda dengan koordinat posisi, jarak tidak mungkin bernilai negatif. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor. Jarak yang ditempuh oleh kendaraan (biasanya ditunjukkan dalam odometer), orang, atau obyek, haruslah dibedakan dengan jarak antara titik satu dengan lainnya. Jarak dan perpindahan mempunyai definisi yang berbeda. Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda. 

Perpindahan merupakan besaran vektor, besaran fisika yang mempunyai besar dan arah. Arah perpindahan dapat dinyatakan dengan arah mata angin (utara, timur, selatan, barat dll) atau menggunakan kata ke kiri, ke kanan, ke atas atau ke bawah. Selanjutnya dalam fisika, percepatan adalah perubahan kecepatan dalam satuan waktu tertentu. Umumnya, percepatan dilihat sebagai gerakan suatu obyek yang semakin cepat ataupun lambat. Namun percepatan adalah besaran vektor, sehingga percepatan memiliki besaran dan arah. Dengan kata lain, obyek yang membelok (misalnya mobil yang sedang menikung)-pun memiliki percepatan juga. Satuan SI percepatan adalah m/s2.  Kecepatan ada besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat benda berpindah. Besar dari vektor ini disebut dengan kelajuan dan dinyatakan dalam satuan meter per sekon (m/s atau ms- 1).

Kelajuan adalah perbandingan antara jarak yang ditempuh benda/kendaraan dengan waktu yang ditempuh benda/kendaraan. Satuan kelajuan adalah km/jam atau m/s. Namun dalam perancangan alat ukur monitoring jarak mobil terhadap benda saat parkir mundur ini antara jarak, perpindahan, kecepatan, dan kelajuan saling berkaitan.

 2.2. Sensor Jarak HS-SR04

         

      Gambar 2.1. Sensor Jarak Ultrasonic HC-SR 04 

2.3. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC sehingga sering juga disebut dengan single chip microcomputer. Rangkaian mikrokontroler tersusun atas sebuah IC (Integrated Circuit) dan beberapa komponen pendukung sehingga bisa bekerja dengan baik (Lingga, 2006). Mikrokontroller merupakan suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer terbaru yang hadir memenuhi kebutuhan pasar ( market needed ). Sebagai teknologi terbaru dengan teknologi semikonduktor yang mengandung transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil sebagai wadah penempatannya dan dapat diproduksi secara massal sehingga harganya lebih murah dan dapat terjangkau oleh hampir seluruh kalangan masyarakat. Oleh karena itu mikrokontroller sangat cocok diterapkan untuk mengontrol berbagai peralatan-peralatan yang lebih canggih  dibandingkan dengan komputer PC, karena effektivitas dan kefleksibelannya yang tinggi.(Lingga, 2006).

2.4. Mikrokontroler ATMega16

Mikrokontroler adalah suatu alat atau komponen atau pengendali yang berukuran mikro (kecil). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa port masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya. Mikrokontroler yang digunakan dalam pembuatan alat ukur monitoring jarak mobil terhadap suatu benda atau penghalang pada saat parkir mundur ini ialah Mikrokontroler ATMega16. Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontrolerATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Secara

garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.

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

3. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM

    1Kbyte.

4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.

5. User interupsi internal dan eksternal

6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial

7. Konsumsi daya rendah (DC 5V)

8. Fitur Peripheral yang terdiri dari :

- Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare

- Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan

mode capture 

- Real time counter dengan osilator tersendiri

- Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog

- 8 kanal, 10 bit ADC

- Byte-oriented Two-wire Serial Interface

- Watchdog timer dengan osilator internal

- Antarmuka SPI - On-chip Analog Comparator

Selanjutnya untuk blok diagram ATMega16 dapat di lihat pada gambar berikut : 

 

Gambar 2.2. Diagram Blok ATMega16 

2.5. Konfigurasi PIN ATMega16

Mikrokontroler ATmega16 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan I/O yang dapat menjadi pin I/O sesuai konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (Port) yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. 

Susunan pin-pin pada mikrokontroler ATMega 16 dapat di lihat pada gambar berikut : 

Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATMega16

Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual In-line Package) 

dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-

masing pin ATMega16 sebagai berikut: 

1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 

2. GND merupakan pin Ground.

3. Port A (PA0…7) merupakan pin  input/output dua arah dan pin masukan ADC. 

4. Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi  khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0, AIN0/INT2, T1, T0 T1/XCK .

5. Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan  fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS, TCK, SDA, SCL. 

6. Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus,

seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B, OC1A, ICP1.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.5. Liquid Crystal Display (LCD)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan untuk menampilkan output. LCD yang paling banyak digunakan saat ini dan digunakan juga pada rangkaian ini ialah tipe M1632 karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2×16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Untuk rangkaian interfacing, LCD tidak banyak memerlukan komponen pendukung. Hanya diperlukan satu variable resistor untuk memberi tegangan kontras pada matriks LCD. Dengan menggunakan CodeVision AVR, pemrograman untuk menampilkan karakter atau string ke LCD sangat mudah karena didukung library yang telah disediakan oleh CodeVision AVR itu sendiri. Kita tidak harus memahami karakteristik LCD secara mendalam, perintah tulis dan inisialisasi sudah disediakan oleh library dari CodeVision AVR.

 

   

Gambar 2.4. Liquid Crystal Display (LCD)

2.6. Software Pemograman dan Software Downloader

Bahasa C merupakan salah satu bahasa yang cukup populer dan handal untuk pemograman mikrokontoler. Dalam melakukan pemograman mikrokontroler diperlukan suatu software pemograman, salah satunya yang mendukung bahasa C adalah Code Vision AVR (CVAVR). CVAVR hanya dapat digunakan pada mikrokontroler keluarga AVR. CVAVR selain dapat digunakan sebagai software pemograman juga dapat digunakan sebagai software downloader. Software downloader akan men- download-kan file berekstensi “.hex” ke mikrokontroler. (Averroes, 2009).

                                      

                                                            BAB III

                                    DESAIN DAN PERANCANGAN 

3.1 Sistem Blok

                                 Alat pengukur tinggi badan ini perangkat keras sebagai berikut: mikrokontroler ATMega16, 1 buah sensor ultrasonik SRF 04 dan 1 buah LCD 16x2 sebagai penampil hasil pengukuran. Blok diagram pengukur tinggi badan otomatis ditunjukan pada Gambar 3.1.

LCD

MIKROKONTROLLER ATMEGA 16

ULTRASONIK   SRF 04

   

                          Gambar 3.1 Diagram blok pengukur tinggi badan

Dari Gambar 3.1 di atas, rancang bangun alat pengukur tinggi badan otomatis terdiri atas tiga bagian yaitu piranti masukan, mikrokontroler dan piranti keluaran. Pada piranti masukan terdapat sensor yang merupakan sumber perintah bagi mikrokontroler tersebut. Adapun jenis sensor yang dipakai yaitu sensor ultrasonik SRF 04. Sedangkan pada piranti keluaran adalah LCD 16x2 untuk menampilkan hasil pengukuran tinggi badan.