TP P1K9

[menuju akhir]

TUGAS PENDAHULUAN 1 M2 P1K9

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Prosedur

2. Hardware dan Diagram Blok

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

4. Flowchart dan Listing Program

5. Video Demo

6. Kondisi

7. Video Simulasi

8. Download File

1. Prosedur [Kembali]

Langkah-langkah percobaan :

1. Pahami terlebih dahulu kondisi yang akan digunakan
2. Buka software Proteus 8.17
3. Persiapkan alat dan bahan
4. Buat rangkaian sesuai dengan kondisi dan modul
5. Buka software STM32Cube IDE 
6. Setelah membuka software, pilih perangkat STM32F103C8T6 
7. Sesuaikan konfigurasi pin sesuai dengan rangkaian proteus 
8. Buat kode program untuk mengoperasikan rangkaian tersebut sesuai dengan kondisi 
9. Konfigurasi kan program dengan software Proteus
10. Jalankan simulasi rangkaian.  
11. Proses selesai

2. Hardware dan Diagram Blok [Kembali]
a. Hardware
1. STM32F103C8

TM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang  dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi. Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram menggunakan berbagai  metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD (Serial Wire Debug), atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun perangkat lain.

2. HeartBeat Sensor

HeartBeat sensor atau sensor detak jantung merupakan perangkat input analog yang berfungsi untuk mendeteksi denyut nadi manusia dengan prinsip fotopletismografi (PPG). Sensor ini biasanya bekerja menggunakan infra merah dan fototransistor untuk mengukur perubahan volume darah di dalam pembuluh darah kecil di ujung jari atau telinga. Sinyal yang dihasilkan bersifat analog, sehingga memerlukan fitur ADC (Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler agar data detak jantung dapat diproses dan dikonversi menjadi nilai Beats Per Minute (BPM).

3. Push Button

Push button adalah komponen sakelar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian dengan cara menekan tombolnya. Pada penggunaan mikrokontroler, komponen ini berperan sebagai perangkat input digital yang bekerja berdasarkan prinsip logika high atau low, di mana status penekanannya dapat dibaca oleh pin GPIO atau digunakan untuk memicu mekanisme interrupt eksternal. Agar pembacaan sinyal tetap stabil dan terhindar dari kondisi floating, push button biasanya dikonfigurasi menggunakan resistor pull-up atau pull-down yang memastikan level tegangan input tetap berada pada kondisi logika yang jelas saat tombol tidak sedang ditekan.

4. LED

LED adalah dioda semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik. LED digunakan dalam berbagai aplikasi seperti indikator elektronik, pencahayaan, dan display. LED hanya bekerja pada arah bias maju dan memiliki berbagai warna yang ditentukan oleh material semikonduktornya.

5. Buzzer

Buzzer adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi suara (bunyi) melalui mekanisme getaran. Komponen ini termasuk dalam kategori output device karena digunakan untuk memberikan respon berupa suara terhadap suatu kondisi atau perintah dalam rangkaian elektronik.

6. Resistor 

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk membatasi arus listrik dalam suatu rangkaian. Resistor bekerja berdasarkan hukum Ohm, yang menyatakan bahwa tegangan (V) = arus (I) × resistansi (R). Resistor memiliki satuan Ohm (Ω) dan digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pembagian tegangan, kontrol arus, dan proteksi rangkaian elektronik.

b. Diagram Blok

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

Prinsip Kerja :

Rangkaian ini bekerja dengan menggunakan mikrokontroler STM32F103C8 sebagai unit pemrosesan utama yang mengolah input dari Sensor Heartbeat untuk mengendalikan output berupa LED dan buzzer. Sensor Heartbeat mendeteksi data detak jantung dalam satuan BPM (Beat Per Minute). Ketika hasil pembacaan menunjukkan nilai BPM kurang dari 60, mikrokontroler akan memberikan logika low pada LED sehingga LED tetap mati. Pada saat yang sama, mikrokontroler akan mengaktifkan buzzer dengan pola bunyi yang mengikuti irama detak jantung yang terdeteksi oleh sensor.

1. Tahap Pembacaan (Input)

Sistem menggunakan Sensor Heartbeat sebagai sumber input utama.

• Sensor Heartbeat
  Sensor ini mendeteksi perubahan volume darah pada pembuluh kapiler menggunakan cahaya inframerah. Data hasil pembacaan dikirim ke mikrokontroler STM32 dalam bentuk sinyal analog atau pulsa digital yang merepresentasikan jumlah detak jantung per menit (BPM). Selain membaca nilai BPM, sensor juga menghasilkan pola denyut yang dapat digunakan untuk mengatur ritme bunyi buzzer.

2. Tahap Pemrosesan (Logic)

Mikrokontroler STM32F103C8 bertindak sebagai pusat pengendali sistem. Program pada mikrokontroler akan terus memantau nilai BPM yang diterima dari sensor heartbeat.

• Logika Kondisional
  Program mengevaluasi hasil pembacaan sensor. Jika nilai BPM kurang dari 60, maka:

  • Pin output LED diberikan logika low sehingga LED tetap mati.

  • Mikrokontroler mengaktifkan buzzer dengan pola bunyi yang mengikuti interval detak jantung yang terbaca dari sensor.

Sebaliknya, apabila nilai BPM berada di atas atau sama dengan 60, buzzer tidak aktif dan sistem berada pada kondisi normal.

3. Tahap Eksekusi (Output)

• LED & Resistor
  LED digunakan sebagai indikator visual. Karena pada kondisi BPM < 60 pin output berada pada logika low, arus tidak mengalir ke LED sehingga LED tetap mati. Resistor pada rangkaian berfungsi membatasi arus agar LED tidak mengalami kerusakan.

• Buzzer
  Buzzer mengubah energi listrik menjadi suara. Mikrokontroler mengatur pola aktif-mati buzzer berdasarkan interval detak jantung yang terdeteksi, sehingga bunyi buzzer menyerupai ritme denyut jantung pengguna.

4. Flowchart dan Listing Program [Kembali]
a. Flowchart

b. Listing Program [Kembali]

#include "stm32f1xx_hal.h"

/* ================= HANDLE ================= */

ADC_HandleTypeDef hadc1;

/* ================= VARIABLE ================= */

uint32_t adcValue = 0;

uint32_t filteredValue = 0;

uint8_t beatDetected = 0;

uint32_t BPM = 0;

uint32_t lastBeatTime = 0;

uint32_t interval = 0;

uint8_t buzzerOff = 0; // Toggle dari tombol PA1

/* ================= FILTER MOVING AVERAGE ================= */

#define FILTER_SIZE 10

uint16_t buffer[FILTER_SIZE];

uint8_t indexBuf = 0;

uint16_t moving_average(uint16_t val) {

buffer[indexBuf++] = val;

if (indexBuf >= FILTER_SIZE) indexBuf = 0;

uint32_t sum = 0;

for (int i = 0; i < FILTER_SIZE; i++) sum += buffer[i];

return sum / FILTER_SIZE;

}

/* ================= LED CONTROL ================= */

void LED_Mati() {

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_RESET);

}

void LED_Normal() {

// Nyalakan LED Hijau jika kondisi normal (BPM >= 60)

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_RESET);

}

/* ================= BUZZER CONTROL ================= */

void Buzzer_On() { HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_SET); }

void Buzzer_Off() { HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET); }

/* ================= INTERRUPT (TOMBOL PA1) ================= */

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {

if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) {

buzzerOff = !buzzerOff; // Mute buzzer secara manual

}

}

/* ================= PROTOTYPE ================= */

void SystemClock_Config(void);

void MX_GPIO_Init(void);

void MX_ADC1_Init(void);

/* ================= MAIN PROGRAM ================= */

int main(void) {

HAL_Init();

SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();

MX_ADC1_Init();

uint32_t baseline = 0;

while (1) {

/* 1. BACA SENSOR (ADC) */

HAL_ADC_Start(&hadc1);

HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);

adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

/* 2. FILTERING */

filteredValue = moving_average(adcValue);

/* 3. ADAPTIVE THRESHOLD */

// Baseline mengikuti tren sinyal agar deteksi tetap akurat meski jari bergeser

baseline = (baseline * 9 + filteredValue) / 10;

uint32_t threshold = baseline + 50;

/* 4. DETEKSI DETAK JANTUNG */

if (filteredValue > threshold && beatDetected == 0) {

beatDetected = 1;

uint32_t now = HAL_GetTick();

// Hitung BPM

if (lastBeatTime != 0) {

interval = now - lastBeatTime;

if (interval > 0) BPM = 60000 / interval;

}

lastBeatTime = now;

// POLA BUZZER: Bunyi saat detak terdeteksi (JIKA BPM < 60)

if (BPM < 60 && BPM > 0 && !buzzerOff) {

Buzzer_On();

}

}

// Reset state saat sinyal turun

if (filteredValue < threshold) {

beatDetected = 0;

Buzzer_Off(); // Buzzer mati mengikuti irama detak

}

/* 5. TIMEOUT (JIKA JARI DILEPAS) */

if (HAL_GetTick() - lastBeatTime > 2000) {

BPM = 0;

Buzzer_Off();

}

/* 6. LOGIKA OUTPUT SESUAI PERMINTAAN */

if (BPM > 0 && BPM < 60) {

// Kondisi: BPM < 60

LED_Mati();

// Buzzer sudah dihandle di bagian deteksi detak di atas (pola sinkron)

}

else if (BPM >= 60) {

// Kondisi: BPM Normal

LED_Normal();

Buzzer_Off();

}

else {

// Kondisi: Tidak ada detak terdeteksi

LED_Mati();

Buzzer_Off();

}

HAL_Delay(5); // Sampling rate sekitar 200Hz

}

}

/* ================= KONFIGURASI CLOCK ================= */

void SystemClock_Config(void) {

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |

RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);

}

/* ================= KONFIGURASI ADC1 ================= */

void MX_ADC1_Init(void) {

ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();

hadc1.Instance = ADC1;

hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;

hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;

hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;

hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;

hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;

HAL_ADC_Init(&hadc1);

sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0; // PA0

sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_71CYCLES_5;

HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);

}

/* ================= KONFIGURASI GPIO ================= */

void MX_GPIO_Init(void) {

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

/* PA0 sebagai ADC Input */

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/* PA1 sebagai Button (Interrupt) */

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

/* PB0, PB1, PB10 sebagai LED & PB11 sebagai Buzzer */

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

/* Pastikan semua mati di awal */

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);

/* Aktifkan Interrupt Button */

HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 0, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);

}

5. Video Demo [Kembali]

6. Kondisi [Kembali]

Buatlah rangkaian seperti pada gambar percobaan 1 dengan kondisi Sensor Heartbeat membaca BPM < 60 LED mati dan buzzer ber bunyi dengan pola yang sama dengan detak jantung.

7. Video Simulasi [Kembali]

8. Download File [Kembali]

• Download file lengkap (Rangkaian dan Program) (klik disini)
• Download video simulasi (klik disini)
• Download Datasheet Touch Sensor (klik disini)
• Download Datasheet Pir Sensor (klik disini)
• Download Datasheet Resistor (klik disini)
• Download Datasheet LED (klik disini)
• Download Datasheet Buzzer (klik disini)

[menuju awal]