BAB III METODE PENELITIAN

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Perencanaan Alat Uji Golongan Darah dengan Sistem ABO
Pada bab ini penulis akan menjelaskan secara lebih rinci mengenai
perencanaan dan pembuatan Alat Uji Golongan Darah dengan Sistem
ABO. Akan tetapi sebelum melakukan pembuatan modul, terlebih dahulu
penulis membuat perancangan tentang spesifikasi alat yang akan dibuat.
Perencanaan pembuatan modul ini terbagi menjadi 2 bagian, yaitu
perencanaan perangkat yang terdiri dari perencanaan perangkat lunak
(software) dan perangkat keras (hardware). Dimana pada perancangan
software terdiri dari pemograman yang sesuai dengan yang direncanakan
penulis. Untuk perancangan hardware disini penulis menggunakan IC
AT89S52 yang akan menjadi pengendali untuk bekerjanya rangkaianrangkaian yang lainnya, diantaranya : rangkaian sensor sebagai input data,
rangkaian penguat non inverting, rangkaian komparator, display LCD.
Perangkat lunak (software) diperlukan untuk mengendalikan sistem
AT89S52 sebagai komponen utama. Sehingga perangkat keras (hardware)
bekerja dengan sesuai fungsi. Fungsi utamanya utuk mengetahui jenis
golongan darah manusia dengan sistem ABO.
36
37
Spesifikasi teknis :
1. Catu daya yang digunakan yaitu : 220 VAC, ±12 VDC, dan +5VDC
2. Pada alat ini penulis menggunakan rangkaian Penguat Non Inverting
dengan penguatan 10 kali.
3. Display pada LCD akan menampilkan hasil jenis golongan darah
dengan sistem ABO.
4. Sistem menggunakan Mikrokontroler AT89S52.
5. Dua buah sensor LDR ( A dan B ) sebagai sensor yang akan
mendeteksi cahaya yang diterima setelah melewati sampel darah yang
sedang di uji.
3.2
Perencanaan Secara Diagram Blok
Pada bab ini penulis akan menjelaskan serta menguraikan
mengenai
perencanaan
rangkaian-rangkaian
yang
dibuat
untuk
Perancangan Alat Uji Golongan Darah dengan Sistem ABO, serta
menjelaskan cara kerja rangkaian setiap blok yang akan digunakan sebagai
berikut :
38
Rangkaian
Sensor
Rangkaian
Sensor
Rangkaian
Penguat
Non
Inverting
Rangkaian
Komparator
Mikrokontroler
AT89S52
Rangkaian
Penguat
Non
Inverting
Power Supply
LCD
Rangkaian
Komparator
PLN 220 V
Gambar 3.1
Diagram blok rangkaian Alat Uji Golongan Darah dengan Sistem ABO.
Penjelasan Diagram Blok :
1. Rangkaian Power Supply
Berfungsi untuk memberikan tegangan keseluruh rangkaian
2. Rangkaian Sensor
Berfungsi untuk mendeteksi sampel yang sudah direaksikan dengan antisera.
Sebagai contoh untuk pengujian golongan darah, dimana sampel tersebut akan
disinari oleh LED. Intensitas cahaya yang telah dilewatkan dari sampel darah
tersebut akan dideteksi oleh LDR. Sesuai dengan karakteristik LDR semakin
banyak intensitas cahaya yang diterima oleh LDR maka hambatanya semakin
kecil. Hasil pendeteksian dari rangkaian sensor akan berbeda satu sama
lainnya sesuai dengan kepekatan darah dari reaksinya dengan antisera
3. Rangkaian Penguat Non Inverting
Berfungsi sebagai penguat dari hasil keluaran dari rangkaian sensor.
39
4. Rangkaian Komparator
Berfungsi sebagai pembanding dari nilai yang di hasilkan oleh rangkaian
penguat non inverting.
5. Blok Mikrokontroler AT89S52
Pada blok ini terdapat IC mikrokontroler AT89S52 yang berfungsi sebagai
otak atau pusat pengendali utama dari rangkaian secara keseluruhan.
Mikrokontroller akan dapat masukan dari rangkaian komparator, yang
kemudian akan di proses oleh mikrokontroller untuk dibandingkan. Keluaran
dari Mikrokontroler AT89S52 akan ditampilkan oleh LCD.
Cara kerja alat :
Saat alat akan digunakan kita harus menghubungkan alat ke PLN, tekan
tombol ON/OFF pada alat, jika alat mendapat tegangan sesuai dengan spesifikasi
alat (220 VAC) maka indikator AC akan menyala dan Layar LCD juga akan
menyala, tunggu beberapa detik akan muncul tampilan bertanda “- -“ yang
menandakan bahwa alat siap digunakan dan belum berisi sampel yang akan diuji.
Siapkan kaca preparat yang sudah diberi tanda anti-A dan anti-B sebelum
memulai untuk menguji golongan darah. Teteskan darah yang akan di uji pada
kaca preparat tersebut. Kemudian teteskan antisera A dan antisera B.
Perbandingan darah dan antisera adalah 2 : 1, campurkan darah dan antisera maka
akan terjadi reaksi aglutinasi yaitu proses pembekuan sel darah merah oleh serum
atau tidak terjadi reaksi aglutinasi. Hal ini terjadi berdasarkan sampel darah yang
diuji. Dengan demikian dari hasil proses kombinasi reaksi ini maka akan dapat
ditentukan jenis golongan darahnya.
40
Sampel yang sudah direaksikan dengan antisera dimasukan kedalam alat
dimana sampel tersebut akan dideteksi oleh rangkaian sensor. Sebagai contoh
untuk pengujian golongan darah, dimana sampel tersebut akan disinari oleh LED.
Intensitas cahaya yang telah dilewatkan dari sampel darah tersebut akan dideteksi
oleh LDR. Sesuai dengan karakteristik LDR semakin banyak intensitas cahaya
yang diterima oleh LDR maka hambatanya semakin kecil.
Hasil pendeteksian dari rangkaian sensor akan berbeda satu sama lainnya
sesuai dengan kepekatan darah dari reaksinya dengan antisera. Keluaran dari
rangkaian sensor ini sangat lemah sehingga perlu dikuatkan pada rangkaian
penguat dimana penulis merencanakan membuat penguat non inverting sebanyak
10 kali.
Keluaran dari rangkaian penguat ini akan dimasukan pada rangkaian
pembanding (komparator). Setelah terbentuk keluaran dari rangkaian komparator
yang berupa kode-kode biner tersebut akan menjadi masukan bagi rangkaian
mikrokontroler. Pada rangkaian mikrokontroler ini inputan dari rangkaian sensor
akan dicocokan dengan program yang telah dibuat dan ditampilkan pada LCD.
3.3
Perencanaan Perangkat Keras (Hard Ware)
Setelah mengetahui cara kerja pesawat secara diagram blok, maka
rangkaian dalam setiap blok direncanakan satu persatu terlebih dahulu
sebelum pembuatan Alat Uji Golongan Darah dengan Sistem ABO
berbasis mikrokontroller AT89S52.
41
3.3.1 Perencanaan rangkaian Mikrokontroler AT89S52
Sistem pengendali utama pada modul yang penulis buat
menggunakan single chip mikrokomputer buatan ATMEL atau
biasa disebut dengan mikrokontroller, yaitu tipe AT89S52 yang
compatible dengan keluarga MCS-51 dan mempunyai spesifikasi
sebagai berikut :

Sebuah CPU 8 bit

Compatible dan berstandart MCS-51

4 Kbyte EEPROM Internal

Frekuensi clock 0 Hz – 33 MHz

32 Programmable I/O line yang terbagi menjadi 4 buah port
dengan 8 jalur I/O

3 timer / counter 16 bit

RAM internal 256 x 8-Bit

ROM sebesar 4 Kbyte

Prosesor Boolean (Variable 1 bit)

Osilator internal dan rangkaian pewaktu

Dapat mengakses memori eksternal maksimum sebesar 64
Kbyte program dan 64 Kbyte data

8 interrupt

Supply 4.0 V - 5.5 Volt
Pada modul yang penulis buat, CPU merupakan pemegang
peranan yang sangat penting karena akan mengendalikan jalannya
keseluruhan proses kerja dan sistem kerja pesawat. Sumber kerja
42
yang digunakan adalah kontroler yang berasal dari kristal sebesar
12 Mhz. Dalam aplikasinya, CPU akan mendapat sinyal-sinyal
masukan dan sinyal-sinyal keluaran pada port-portnya.
CPU akan mengeluarkan sinyal untuk mengendalikan
rangkaian sensor, rangkaian penguat non inverting, rangkaian
komparator dan display.
1
2
3
4
5
6
7
8
R. Komparator Sensor A
R. Komparator Sensor B
10
11
12
13
14
15
16
17
9
18
19
1
XTAL
2
33 PF
20
P 1.0
P 1.1
P 1.2
P 1.3
P 1.4
P 1.5
P 1.6
P 1.7
P 0.0 (AD0)
P 0.1 (AD1)
P 0.2 (AD2)
P 0.3 (AD3)
P 0.4 (AD4)
P 0.5 (AD5)
P 0.6 (AD6)
P 0.7 (AD7)
P 3.0 (RXD)
P 3..1 (TXD)
P 3.2 (INT0)
P 3.3 (INT1)
P 3.4 (T0)
P 3.5 (T1)
P 3.6 (WR)
P 3.7 (RD)
P 2.7 (A15)
P 2.6 (A14)
P 2.5 (A13)
P 2.4 (A12)
P 2.3(A11)
P 2.2 (A10)
P 2.1 (A9)
P 2.0 (A8)
RST
EA/VPP
ALE/PROG
PSEN
XTAL2
XTAL1
VCC
39
38
37
36
35
34
33
32
28
27
26
25
24
23
22
21
Data to LCD
Kendali LCD
31
30
29
40
GND
AT89S52
Gambar 3.2
Input dan output Mikrokontroler AT89S52
Tabel 3.1
Rencana Input dan Output Mikrokontroller
Port
Mikrokontroller
Keterangan
Output data ke LCD ( 16 x 2
)
Port 2.0 – Port 2.2 Kendali LCD
Input dari Rangkaian
Port 1.0
Komparator Sensor A
Port 0.0 – Port 0.7
Port 1.1
Input dari Rangkaian
Komparator Sensor B
43
Untuk menampilkan semua informasi pada alat penulis
menggunakan LCD sebagai display, dan menggunakan (P0.0–
P0.7) sebagai output untuk mengirimkan data yang akan
ditampilkan pada LCD, untuk kendali LCD sendiri digunakan
(P2.0 – P2.2), input dari rangkaian komparator sensor A digunakan
(P1.0), input dari rangkaian komparator sensor A digunakan (P1.1).
3.3.2 Perencanaan rangkaian sensor
Rangkaian sensor merupakan rangkaian utama dari sistem
ini secara keseluruhan. Bagian utama dari rangkaian ini adalah
komponen opto elektronik yaitu LED dan LDR. Dimana LED
berfungsi sebagai sumber cahaya yang akan menyinari test area
yang kemudian akan diterima oleh LDR.
LED yang digunakan adalah jenis IRED. Cahaya dari LED
yang ditangkap oleh LDR berbeda-beda sesuai dengan karakteristik
sampel darah yang dites. Bila terjadi reaksi aglutinasi maka
intensitas cahaya yang akan ditangkap oleh LDR semakin sedikit
yang membuat nilai tahanannya semakin besar sehingga tegangan
keluarannya semakin kecil.
Begitu pula sebaliknya jika tidak terjadi reaksi aglutinasi
maka intensitas cahaya yang akan ditangkap oleh LDR semakin
banyak sehingga membuat nilai tahanannya semakin kecil dan
tegangan keluarannya semakin besar.
44
+5V
1K
1K
10K
10K
Gambar 3.3
Rangkaian Sensor
Sensor dapat membaca jenis golongan darah tertentu
dengan prinsip aglutinasi / penggumpalan sesuai dengan jenis
golongan darah yang akan memberikan reaksi ketika diberikan anti
– A dan anti – B.
Siapkan kaca preparat yang sudah diberi tanda anti -A dan
anti -B sebelum memulai untuk menguji golongan darah. Teteskan
darah yang akan di uji pada kaca preparat tersebut. Kemudian
teteskan antisera A dan antisera B. Perbandingan darah dan
antisera adalah 2 : 1, campurkan darah dan antisera maka akan
terjadi reaksi aglutinasi yaitu proses pembekuan sel darah merah
oleh serum atau tidak terjadi reaksi aglutinasi. Hal ini terjadi
berdasarkan sampel darah yang diuji. Dengan demikian dari hasil
proses kombinasi reaksi ini maka akan dapat ditentukan jenis
golongan darahnya.
45
Sampel yang sudah direaksikan dengan antisera dimasukan
kedalam alat dimana sampel tersebut akan dideteksi oleh rangkaian
sensor. Sebagai contoh untuk pengujian golongan darah, dimana
sampel tersebut akan disinari oleh LED. Intensitas cahaya yang
telah dilewatkan dari sampel darah tersebut akan dideteksi oleh
LDR. Sesuai dengan karakteristik LDR semakin banyak intensitas
cahaya yang diterima oleh LDR maka hambatanya semakin kecil.
3.3.3 Perencanaan Rangkaian Penguat Non Inverting
Penulis merencanakan membuat rangkaian penguat non
inverting dengan penguatan 10 kali. Rangkaian penguat non
inverting digunakan untuk menguatkan tegangan yang keluar dari
rangkaian sensor.
18K
7
+12V
2
3
Vin
DARI SENSOR
6 Vout
KE KOMPARATOR
4
2K
-12V
Gambar 3.4
Rangkaian Penguat Non Inverting
Pada perancangan rangkaian ini, penulis menggunakan IC
LM 741. Pada ambar diatas dapat dilihat bahwa pada IC LM 741
kaki ke 3 digunakan sebagai input non inverting dan kaki ke 6
46
sebagai output dari rangkaian penguat non inverting. Rangkaian
penguat non inverting ini di buat dengan penguatan 10 kali.
Dalam perencanaan ini dipilih Rf = 18KΩ dan Ri = 2KΩ.
Sehingga besarnya penguatan dapat diketahui berdasarkan rumus
yaitu :
Av 
Rf
1
Ri
Av 
18 K
1
2K
Av  10kali
Tegangan keluaran dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
 Rf

Vout  
 1  Vin
 Ri

Vout  10  Vin
Dimana tegangan keluaran dari rangkaian ini akan digunakan
sebagai tegangan input yang akan masuk ke rangkaian komparator.
3.3.4 Perencanaan Rangkaian Komparator
Rangkaian komparator digunakan untuk membandingkan
nilai tegangan inputannya dengan nilai tegangan referensinya. Pada
perencanaan ini penulis merencanakan membuat rangkaian
komparator inverting seperti gambar dibawah ini :
47
+5V
1K
+12V
7
Vout
KE R.MIKROKONTROLER
Vin
2
DARI R.PENGUAT
3
4
+12V
6 1K
-12V
10K
Gambar 3.5
Rangkaian Komparator
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa dalam penulis
menggunakan IC LM741. Input dari rangkaian ini merupakan
tegangan yang berasal dari rangkaian penguat non inverting yang
telah dikuatkan sebanyak 10 kali yang masuk melalui kaki ke 2
dari IC LM741. Kaki ke 3 digunakan sebagai tegangan
referensinya. Tegangan referensi pada rangkaian ini dapat diatur
dengan menggunakan Variabel Resistor.
Rangkaian Komparator ini terdapat dua keadaan keluaran, yaitu :

Saat tegangan input lebih kecil dari tegangan referensi maka
tegangan outputnya sebesar +Vsat.

Saat tegangan input lebih besar dari tegangan referensi maka
tegangan outputnya sebesar –Vsat.
Tegangan saturasinya sebesar saturasi poitif atau saturasi
negatif. karena outputannya digunakan sebagai inputan rangkaian
mikrokontroler maka penulis merancang output dari rangkaian
komparator ini digunakan sebagai pemicu pada kaki basis
48
transistor PNP sehingga inputan untuk rangkaian mikrokontroler
hanya akan sebesar +5V atau 0V.
Pada saat output dari rangkaian komparator sebesar saturasi
positif
(12V)
maka
tegangan
inputan
untuk
rangkaian
mikrokontroler tetap sebesar 5V. Sedangkan pada saat saturasi
negatif
(-12V)
maka
tegangan
inputan
untuk
rangkaian
mikrokontroler sebesar 0V Karena kaki basis dari transistor PNP
mendapat bias negatif yang mengakibatkan kaki colektor dan
emitter terhubung ke ground.
3.3.5 Perencanaan Rangkaian display LCD
Sesuai yang direncanakan pada bagian awal bab (spesifikasi
alat), penulis menggunakan LCD sebagai tampilan informasi yang
berhubungan dengan kinerja alat.
VCC
10 K
LCD_E
LCD_LIGHT
LCD_RS
LCD_DB(7-0)
LCD_RW
LCD_E
LCD_DB[7..0]
LCD_RW
LCD_LIGHT
LCD_RS
P0.0 - P0.7
P2.7
P2.6
P2.5
2 x 16 Liquid Crystal Display
Gambar 3.6
Rangkaian LCD
Pada
rangkaian
display
LCD
ini
berfungsi
untuk
mengetahui hasil uji golongan darah dengan sistem ABO. Pada
rangkaian LCD ini juga terdapat potensio meter yang fungsinya
untuk mengatur terang gelapnya backlight dari LCD, penulis
menggunakan Vr = 10 KΩ. Untuk data pada LCD digunakan port
49
0.0 – port 0.7, LCD_E digunakan port 2.7 , RW digunakan port
2.6, dan RS digunakan port 2.5.
3.4
Perencanaan Perangkat Lunak (Soft Ware)
3.4.1 Program Perangkat Lunak
Dalam pembuatan modul ini, penulis melakukan pembuatan
program yang digunakan untuk mengisi IC AT89S52. Perangkat lunak
yang
dirancang,
dibuat
dengan
menggunakan
bahasa
assembly
Mikrokontroler MCS-51. Program ini yang akan nantinya akan berfungsi
untuk mengendalikan sistem kerja alat. Sebelum merancang perangkat
lunak, terlebih dahulu melakukan perencanaan dengan membuat flow chart
(diagram alur). Diagram alur atau flow chart adalah suatu diagram yang
menyajikan prosedur untuk menjalankan suatu program secara berurutan
sesuai dengan yang direncanakan, hal ini dilakukan agar dalam pembuatan
program tidak terjadi kerumitan.
50
Mulai
Inisialisasi
Home Display
Port 3.0
:
0?
Y
Y
Display
Golongan
DarahO
Input
A=1
B=0
Y
Display
Golongan
Darah A
Input
A=0
B=1
Y
Display
Golongan
Darah B
Input
A=1
B=1
Y
Display
Golongan
Darah AB
R0 + 1
N
N
Input
A=0
B=0
R 0 : 01
?
Y
Baca Sampel
Buat R0 : 00
Kembali ke
Home Display
Gambar 3.7
Diagram Alur Alat Uji Golongan Darah
51
Keterangan diagram alur :
Alat dihubungkan ke PLN dan tombol swith On/Off ditekan maka
mikrokontroler mulai membaca data yang telah dimasukan pada
alamat yang sudah ditentukan programmer. Saat awal program
berjalan, mikrokontroller akan melakukan inisialisasi mengenali
alamat – alamat dan register yang digunakan dalam pembuatan
program. Setelah inisialisasi kemudian dilanjutkan dengan
munculnya tampilah please wait beberapa detik seperti layaknya
welcome screen pada layar hand phone. Setelah selesai dilanjutkan
dengan tampilnya home display (tampilan utama) pada layar LCD,
yang menandakan bahwa alat sudah siap untuk digunakan..
Jika Port 3.0 = 0, maka mikrokontroller akan mengambil data dari
Port 3.0 dengan aktif low berfungsi sebagai switch yang digunakan
untuk memulai dan menghenikan pembacaan sample. R 0 akan
selalu bertambah 1 jika switch di tekan.R 0 akan bertambah 1 saat
switch di tekan pada Port 3.0 = 0, sehingga R 0 = 01. Jika switch di
tejan kembali maka R 0 yang semula bernilai 01 akan brtambah 1
sehingga menjadi R 0 = 02.
R 0 = 01 terjadi pada saat switch di tekan sehingga sensor akan
mulai membaca sampel. Dan saat switch di tekan untuk kedua
kalinya akan membuat R 0 = 02 sehingga membuat R0 ≠ 01
Sampel akan terbaca apabila R0 = 01 setelah mendapat input dari
rangkaian komparator yang akan di cocokan sesuai dengan inputan
52
yang sudah ditentukan sehingga dapat menampilkan jenis golongan
darah yang sedang di uji.
R0 = 00 akan bekerja pada saat R0 ≠ 01 dimana pada instruksi ini
akan selalu membuat
R0 = 00 sehingga intruksi akan
memerintahkan untuk kembali ke Home Display.
3.4.2 Perangkat lunak pendukung yang digunakan
Untuk membuat modul ini penulis melakukan pembuatan
program
untuk
pengisian
pada
mikrokontroler
AT89S52.
Pembuatan program mikrokontroler biasanya melalui beberapa
tahapan. Pertama adalah membuat source programnya, dengan
bahasa pemrograman yang dikuasai. Jika bahasa yang digunakan
adalah bahasa C, Pascal atau Basic maka source program dicompile ke bahasa mesin oleh suatu program compiler. Hasil
program dapat di ujicoba terlebih dahulu yaitu secara simulasi
perangkat lunak. Dengan simulasi perangkat lunak maka
programmer dapat melihat hasil program melalui simulasi
komputer. Bila hasil hubungan masukan-keluaran ternyata tidak
sesuai dengan yang diharapkan, maka dapat dilakukan debugging
untuk mencari letak kesalahan program. Apabila telah siap,
program dapat di write ke memori mikrokontroler. Berikut ini
adalah bagan tahapan pemrograman.
53
Mulai
Menulis Listing Program
Tool : Text Editor
Hasil : File.a51/.asm/.src
Assemble Listing Program
Tool : Assembler
Ada
Error?
Y
N
Hasil : File.hex
Debugging
Simulasi Perangkat
Lunak
Tool : Simulator
Sesuai Keinginan?
Y
Download Program ke Chip
Tool : Writer/Programmer
Testing
Sesuai Keinginan?
Selesai
Gambar 3.8
Bagan Tahapan Pembuatan Program
N
54
Keterangan Bagan Tahapan Pembuatan Program :
Mulai merupakan tahap penulisan program yang diinginkan pada notepad,
simpan program yang telah ditulis di notepad dalam bentuk file (.asm) atau
Assembly Language Source file . Simpan file tersebut di folder ATMEL
89. Lakukan perubahan bentuk file program yang semula dalam bentuk
asm dirubah kedalam bentuk heksa dengan menggunakan asm program.
Lakukan pengecekan apakah program yang sudah di buat terdapat program
yang error atau tidak. Setelah ada perubahan dalam bentuk heksa,
simulasikan program tersebut pada perangkat lunak DT51, sudah sesuai
dengan keinginan atau belum program yang dibuat. Jika sudah sesuai
aktifkan downloader dengan cara menghubungkan downloader dengan PC
dan pasang IC Mikrokontroller pada downloader untuk dilakukan
penulisan program ke IC Mikrokontroller. Setelah selesai lakukan
percobaan ke modul, jika sudah sesuai dengan keinginan maka tahapan
pembuatan program telah selesai dilakukan.