Modul 2 Mikro

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ... 

1. A. Tugas Pendahuluan 1
2. B. Tugas Pendahuluan 2
3. C. Laporan Akhir 1
4. D. Laporan Akhir 2

MODUL 2

PWM, ADC, & INTERRUPT 

1. Pendahuluan[Kembali]

Perkembangan teknologi sistem tertanam (embedded system) saat ini semakin pesat dan banyak diterapkan dalam berbagai bidang, terutama pada sistem monitoring dan kontrol berbasis mikrokontroler. Salah satu contoh penerapannya adalah dalam bidang kesehatan, yaitu pada sistem pemantauan detak jantung (heart rate monitoring). Sistem ini berfungsi untuk mendeteksi kondisi detak jantung seseorang secara real-time sehingga dapat digunakan sebagai indikator awal dalam mengetahui kondisi kesehatan.

Mikrokontroler STM32 merupakan salah satu platform yang banyak digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena memiliki performa tinggi, fitur yang lengkap, serta kemampuan pengolahan sinyal analog melalui modul ADC (Analog to Digital Converter). ADC berperan penting dalam mengubah sinyal analog dari sensor, seperti sensor detak jantung, menjadi data digital yang dapat diolah oleh mikrokontroler

Pada praktikum ini, digunakan sensor heartbeat untuk mendeteksi denyut jantung yang kemudian diproses oleh mikrokontroler STM32F103C8 untuk mendapatkan nilai BPM (Beats Per Minute). Berdasarkan nilai BPM yang diperoleh, sistem akan memberikan indikator berupa LED dan buzzer sebagai tanda kondisi detak jantung tertentu. Sistem ini merupakan implementasi nyata dari penggunaan ADC, pemrosesan sinyal, serta kontrol output dalam mikrokontroler.

2. Tujuan[Kembali]

a) Memahami cara penggunaan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan 

b) Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang mengimplementasikan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan                                     

3. Alat dan Bahan[Kembali]

• STM32 NUCLEO G474RE 

•  STM32F103C8 

    

• LED 

• Push Button 

• LED RGB 

• Heart Beat Sensor

• infrared Sensor

• Motor Servo

4. Dasar Teori[Kembali

1.1 Mikrokontroler STM32F103C8

STM32F103C8 merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur ARM Cortex-M3 yang banyak digunakan dalam sistem embedded karena memiliki performa tinggi, konsumsi daya rendah, serta fitur periferal yang lengkap. Mikrokontroler ini bekerja pada tegangan 3.3 V dengan kecepatan clock hingga 72 MHz serta dilengkapi dengan memori Flash sebesar 64 KB dan SRAM sebesar 20 KB.

Selain itu, STM32F103C8 memiliki berbagai fitur penting seperti GPIO (General Purpose Input Output), ADC (Analog to Digital Converter), timer, komunikasi serial (USART, SPI, I2C), serta kemampuan interrupt. Fitur-fitur tersebut memungkinkan mikrokontroler ini digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sistem monitoring, kontrol otomatis, dan pengolahan sinyal sensor

1.2 Sensor Heartbeat

Sensor heartbeat merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi denyut jantung manusia. Sensor ini bekerja dengan prinsip perubahan intensitas cahaya akibat aliran darah pada pembuluh kapiler. Ketika jantung berdetak, volume darah meningkat sehingga menyebabkan perubahan penyerapan cahaya yang kemudian dikonversi menjadi sinyal listrik analog.

Sinyal analog yang dihasilkan sensor ini memiliki bentuk gelombang yang mengikuti pola detak jantung. Sinyal tersebut kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk menentukan jumlah detak per menit atau BPM (Beats Per Minute).

1.3 Analog to Digital Converter (ADC)

ADC (Analog to Digital Converter) merupakan modul yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi data digital sehingga dapat diproses oleh mikrokontroler. Pada STM32, ADC memiliki resolusi 12-bit, yang berarti mampu menghasilkan nilai digital dalam rentang 0 hingga 4095.

Proses konversi ADC meliputi dua tahap utama yaitu:

1. Sampling → pengambilan nilai tegangan analog
2. Quantization → konversi menjadi nilai digital

STM32 memiliki beberapa channel ADC yang dapat digunakan untuk membaca berbagai sensor analog secara fleksibel. Selain itu, ADC juga dapat bekerja dalam mode single conversion maupun continuous conversion, serta dapat diintegrasikan dengan fitur lain seperti DMA dan interrupt

1.4 Perhitungan BPM (Beats Per Minute)

BPM merupakan satuan yang digunakan untuk menyatakan jumlah detak jantung dalam satu menit. Nilai BPM dapat dihitung berdasarkan interval waktu antar dua detak jantung yang terdeteksi.

Secara matematis, BPM dapat dihitung dengan persamaan:

$$BPM=\frac{60000}{\text{interval (ms)}}$$

Dimana:

• 60000 = jumlah milidetik dalam 1 menit
• interval = selang waktu antara dua detak jantung

Jika interval antar detak semakin kecil, maka nilai BPM akan semakin besar, dan sebaliknya.

1.5 LED (Light Emitting Diode)

LED merupakan komponen elektronika yang digunakan sebagai indikator visual. LED akan menyala ketika dialiri arus listrik dan biasanya digunakan untuk menunjukkan kondisi tertentu pada sistem.

Dalam praktikum ini, LED digunakan sebagai indikator kondisi detak jantung:

• Menyala → kondisi tertentu (misalnya BPM rendah)
• Mati → kondisi normal

1.6 Buzzer

Buzzer merupakan komponen output yang digunakan untuk menghasilkan suara. Buzzer bekerja dengan mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Dalam sistem monitoring, buzzer sering digunakan sebagai alarm atau peringatan.

Pada praktikum ini, buzzer digunakan sebagai indikator audio ketika kondisi BPM berada di bawah batas tertentu sehingga memberikan peringatan kepada pengguna.

1.7 Sistem Monitoring Detak Jantung

Sistem monitoring detak jantung merupakan suatu sistem yang digunakan untuk mendeteksi dan memantau kondisi denyut jantung secara real-time dengan memanfaatkan sensor dan mikrokontroler. Pada sistem ini, sensor heartbeat berfungsi sebagai input yang membaca sinyal detak jantung dalam bentuk sinyal analog. Sinyal tersebut kemudian dikonversi menjadi data digital menggunakan modul ADC pada mikrokontroler STM32F103C8. Setelah proses konversi, mikrokontroler akan mengolah data tersebut untuk menghitung nilai BPM (Beats Per Minute) berdasarkan interval waktu antar detak jantung.

Hasil perhitungan BPM kemudian digunakan sebagai parameter untuk menentukan kondisi detak jantung. Apabila nilai BPM berada di bawah batas tertentu, misalnya kurang dari 60 BPM, maka sistem akan memberikan indikasi berupa menyalanya LED sebagai indikator visual serta bunyi buzzer sebagai indikator suara. Sebaliknya, jika nilai BPM berada pada kondisi normal, maka LED dan buzzer akan dalam keadaan mati. Dengan demikian, sistem ini mampu memberikan informasi kondisi detak jantung secara sederhana dan cepat, serta menunjukkan bagaimana integrasi antara sensor, mikrokontroler, dan aktuator dapat diterapkan dalam sistem monitoring berbasis embedded system.

 

5. Percobaan[Kembali]