alat pengukur oksigen saturasi dala darah dengan thesis.pdf · pdf file alat pengukur...

: : ~ P U S 'i' I~ K A A N

I T S

ALAT PENGUKUR OKSIGEN SATURASI DALA DARAH DENGAN METODE "NON-INVASIVE"

MIUK .. E" .. USTAKAAN

tNSTITUT TEKNOLOGI

SEPUluH - NOPEMBE"

Oteh :

'Rohan Bu6iman N R P : 2902201606

}URUSAN TEKNIK ELEICTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRJ

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH N SURABAYA

1994

I •

ALAT PENGUKUR OKSIGEN SATURASI DAlA DARAH DENGAN METODE "NON-INVASIVE"

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyara

Untuk Memperoleh Gelar

Sarjana Teknik Elektro

Pad a

Jurusan T ~Jc.nik Elektro

Fakuhas Teknologi lndustri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Sura bay a

etahui I Menyetujui :

I

(lr. Ojoko 1 Purwanto)

SURABAYA AGUSTUS, 1994

KATAPENGANTAR

Atas berkat Rahmat AI~ah Yang Maha Esa, m a penulis berhasil

menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

AI at Pengukur Oksigen Saturasi Dalam Darah Dengan e "Non-Invasive"

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang

meraih gelar kesarjanaan di Jurusan Teknik Elektro,

Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada

menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

Ir. Harmani Suhardjo, selaku dosen pembimbing telah banyak

memberikan bimbingan dan pengarahan

ini.

lr. Djoko PUiwanto, selaku dosen pembimbing yang

dukungan dan bimbingan serta saran positif sehi penulis dapt

menyelesaikan Tugas Akhir ini. I

Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri yang telah

memberikan persetujuan penulis untuk melaksanak Tugas Akhir ini. I

Dr.lr. Shalehuddin, M Meng, selaku Ketua Ju Teknik Elektro,

I

Fakultas Teknologi lndustri ITS yang telah memb '

II

kepada penulis untuk melaksanakan Tugas Akhir.

semua pihak yang telah turut membantu ?aik secara maupun

tidak langsung.

Akhir kata, penulis berharap semoga segala ses atu yang telah

dihasilkan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dapat

kemajuan ilmu pengetahuan dan kesejahteraan umat man

Sura Agustus 1994

Penulis

ll1

ABSTRAK

Pengukuran Oksigen Saturasi adalah salah satu mengukur kadar

oksigen dalam darah dengan jalan mengukur perbandin hemoglobin (Hb)

dan oksihemoglobin (Hb02), yaitu dengan menggun dua berkas sinar

yang akan diteruskan oleh hemoglobin dan oksihe ... ~·l':.• .... ,...in sesuai dengan

I

I ah pusat untuk

hukum Beer.

Mikrokontroler 8031 digunakan sebagai

membaca basil pengukuran dan menampilkan untuk

pengolahan lebih lanjut digunakan komputer IBM PC y bisa berfungsi

sebagai PC-based bedside monitor.

IV

DAFTARISI

HAL

LEMBAR PENGESAHAN ......................... i KA TA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i

ABSTRAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv

DAFT AR IS I . • . . . . . . . • . • • • . . . • • • • . • . • • • . . . . . . . . . . . • • . v

DAFTAR GAMBAR •.•.••.••••••..••••••.•.••.•.•...•.•.•• viii I I ,

DAFTAR TABEL .............................. : . . . . . . . . 1X

BAB I P ENDAlro'L UAN . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I.1. LATAR BELAK.AN'G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

I. 2. RUANG LINGKUP . . . . . . . • . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . 2

I.3. SISTEMATIKA PEMBAHASAN 2

BAB II TEORI DASAR ••.•..•...•.•......• 4 '

II.1. OKSIGEN DALAM DARAH ...................... 4

II.2. DASAR-DASAR OPTIS ............. . 6

II.3.

II.4. PENGUKURAN OKSIGEN SATURASI .............. 12

II.S. KARAKTERISTIK PENGUKURAN OKSIGEN TURASI. 15

II.6. MIKROKONTROLER 8031 .••......... 16

II.6.1. 8031 .. 18

II.6.2. PERANGKAT KERAS UNIT PEMPROSES T (CPU) 21

II.6.3. ARITHM.ATIC LOGIC UNIT ......... . 27

II.6.4. ORGANISASI MEMORI . . . • • . . • . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9

v

II.6.5. PENGAKSESAN MEMORI EKSTERNAL ............ 31

II.6.6. PEWAKTU /PENCACAH ............... 1 • • • • • • • • • 3 3

II.6.6.1. MODE 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... . 35 I

II.6.6.2. MODE 1 •••••••••••••••••• tt • • • • • • • •••••••• 35

II.6.6.3. MODE 2 35

II.6.6.4. MODE 3 36

II.6.7. INTER UPS I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7

II.6.8. PORT SERIAL ....••••............ 40

II.6.8.1. MODE 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • I ••••••••• 41

II.6.8.2. MODE 1 42

II.6.8.3. MODE 2 42

II.6.8.4. MODE 3 42

II.7. PENGUBAH ANALOG KE DIGITAL (ADC) 42

II.7.1. SUCCESSIVE APROXIMATION ADC .... 44

II.8. OPERASIONAL AMPLIFIER ......... . 44

II.8.1.

II.8.2.

INVERTING AMPLIFIER • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 I

NON- INVERTING AMPLIFIER . • . . . . . . . . . . . • . . . 4 8

BAB III PERENCANAAN' . . . . . . . • • . . . .· . . . . . . . . . . . . • . . . 5 0

III.1. PERENCANAAN' PERANGKA T KERAS .... so

III.1.2. PETA MEMORI ................... . 53

III.1.3. RANGKAIAN MIKROKONTROLER •...... 53

III.1.4. RANGKAIAN OSILATOR •.....•...... 55

III.1.5. RANGKAIAN SENSOR, PENGUAT DAN F 56

III.1.6. RANGKAIAN KONVERSI SINYAL ANALOG KE DIGITAL 57

III.1.7. RANGKAIAN MEMORI •.............. 59

III.1.8. RANGKAIAN TAMPILAN .•........... 60

vi

III.l.9. RANGKAIAN PAPAN KUNCI I 61 ........... . . . . . . . . . III.l.lO. RANGKAIAN DEKODER . . . . . . . . . . . . . . I • • • • • • • • • 63

I

III.l.ll. RANGKAIAN SERIAL . . . . . . . . . . . . . . . ......... 64 III.2. PERENCANAAN PERANGKAT LUNAK .... . ........ 65 III.2.1. PROGRAM MIKROKONTROLER . . . . . . . . . ......... 65 III.2.1.1 PAPAN KUNCI .................... . ........ 67 III.2.1.2 TAMP I LAN ....................... . ........ 68 III.2.1.3 KOMUNIKASI SERIAL . . . . . . . . . . . . . . ......... 69 III.2.1.4 PENGAMBILAN DAN PENGOLAHAN DATA ......... 70 III.2.2. PERANGKAT LUNAK PADA KOMPUTER . . ......... 71

BAB IV PENGUJIAN DAN PENGUKURAN ...... . 73

IV.l. PENGAMATAN SINYAL ..•.•......... 73

IV.2. PENGAMATAN SALURAN KOMUNIKASI S RIAL . . . . 74

IV.3. PENGUKURAN • • • • • • • • • 7 4

BAB V PENUTUP ••....•......•..... ·. . . . . . . . . . . . . . 7 8

V.l. KESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8

V . 2 . SARAN- SARAN • . . . . • • • . . • . • • . . . . . . . . . . • . . . • 7 9 I

DAFTAR PUSTAKA .......................... . 80

LAMPI RAN

DAFfAR GAMBAR

Hal

2.1. Perbandingan Sa02 dan P02 6

2.2. Spektrofotometer 11

2.3. Karakter Spektrum Sumber Cahaya dan Filter 12

2.4. Arsitektur Diagram Blok MCS-51 17

2.5. Konfigurasi Pin Pada Mikrokontroler 8031 20

2.6. Diagram Blok Mikrokontroler 8031 22

2.7. 128 byte Data Pengalamatan Langsung dan Tak 30

2.8. Siklus Baca Memory Program Eksternal 31

2.9. Siklus Baca Memory Data Eksternal 32

2.10. Siklus Tulis Memory Data Eksternal 33

2.11. Blok Diagram ADC 0804 43

2.12. Simbol Skematik Op-Amp 45

2.13. Inverting Amplifier 47

2.14. Non-Inverting Amplifier 49

3.1. Blok Diagram Rangkaian 52

3.2. Peta Memory 53

3.3. Rangkaian Mikrokontroler 8031 54

3.4. Rangkaian Osilator 55

3.5. Rangkaian Sensor, Penguat dan Filter 57

3.6. Rangkaian Analog to Digital Conversion 58

viii

3.7. Rangkaian Memory 60

3.8. Rangkaian Display 61

3.9. Rangkaian Papan Kunci 62

3.10. Rangkaian Dekoder 64

3.11. Rangkaian Konverter Tegangan Pada Saluran S 65

3.12. Flow Chart Program Utama Pada Mikrokontroler 66

3.13. Flow Chart Matrik Keyborad 67

3.14. Flow Chart Inisialisasi LCD 68

3.15. Flow Chart Tulis Ke LCD 68

3.16. Flow Chart Komunikasi Serial 79

3.17. Flow Chart Pengambilan dan Pengolahan Data 71

3.18. Flow Chart Pengolahan Data Pada Komputer 72

DAFfAR TABEL

Hal

2.1. Register Fungsi Khusus (SFR) mikrokontroler 8031 27

2.2. Register Kontrol Mode Pewaktu/Pencacah (TM 34

2.3. Register Kontrol Pewaktu/Pencacab (TCON) 37

2.4. Alamat Vektor Interupsi 38

2.5. Resgister Pemungkin Interupsi (IE) 39

2.6. Resgister Prioritas Interupsi 40

2.7. Register Kontrol Serial 41

3.1. Alamat Input/Output 63

4.1. Hasil Pengukuran 75

X

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Pengetahuan akan gas-gas dalam darah manusia

dunia kedokteran. Dalam mendiagnosa dan