Jam Digital dengan RTC

Bayu Widyananto^#1, David Rizal^#2, Mirandi Febriansyah^#3

Teknik Elektronika - Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang Semarang, Indonesia 50275

¹ bayuwidyananto@ymail.com , ²David.rizal07@gmail.com , ³mirandifebrian@gmail.com

Abstract

— Bayu Widyananto, David Rizal, Mirandi Febriansyah, “Digital Clock with RTC”, Arduino Project DIII Electronics Engineering Department, Semarang State of Polytechnic, lectured by Dr. Samuel BETA; Ing-Tech.,M.T., December 2013.

The digital clock with RTC and Graphic LCD as the display is used to showing the time in real time. The counter device that is used to count the time is RTC (Real Time Clock). The data from the RTC, in the form of analogue data, will be converted into digital data by using pin ADC in Microcontroller Arduino Uno. The purpose of this Arduino Project is to display the time using RTC on Graphic LCD. The time is according to the Greenwich Meridian Time.

Keywords— RTC, Graphic LCD, Microcontroller Arduino Uno

I.     PENDAHULUAN

Jam adalah penunjuk waktu yang menampilkan jam, menit, detik,  bagi setiap orang untuk dapat mengelola jadwal aktivitas sehari hari. Di zaman sekarang, dengan adanya perkembangan teknologi, jam bukan hanya berupa analog saja, tetapi sudah beralih ke digital. Banyak orang sudah menggunakan jam digital sebagai penunjuk waktu mereka. Dengan ini kami membuat jam digital dengan menggunakan modul waktu nyata (Real Time Clock) sebagai masukannya, penampil kristal cair grafik sebagai keluarannya, dan Arduino Uno R3 sebagai pengkondisian sinyalnya.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini akan dibahas mengenai beberapa penelitian yang telah ada serta beberapa teori penunjang yang digunakan sebagai referensi dalam perealisasian proyek arduino ini.

A. Modul waktu nyata DS 1307

Modul waktu nyata DS1307 merupakan serial modul waktu nyata yang menyediakan informasi detik, menit, jam, hari ,bulan, dan tahun. Akhir dari bulan otomatis disesuaikan untuk bulan yang kurang dari 31 hari, termasuk pembenaran untuk lompatan tahun saat diset ulang. Jam dapat beroperasi dengan format 24 jam maupun 12 jam am/pm. DS1307 juga memiliki rangkaian deteksi tegangan drop dan secara otomatis akan berganti ke baterai cadangan.

Fungsi modul waktu nyata adalah untuk menghasilkan pulsa secara otomatis. Salah satu Chip modul waktu nyata adalah DS1307. Keistimewaan IC ini adalah : (a) mampu menghitung detik, menit, dan jam terus menerus; (b) menghitung hari dalam satu minggu; (c) menghitung tanggal, bulan, dan tahun; (d) menghitung seratus tahun kalender.

Operasional pembacaan dan penulisan RAM internal modul waktu nyata sama seperti proses baca/tulis pada komponen jenis RAM. Modul waktu nyata mempunyai RAM internal sebesar 56 byte yang berisi data-data mengenai waktu yang sedang berjalan seperti : detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, tahun, serta beberapa register. Secara otomatis modul waktu nyata akan mengganti data RAM internal sesuai dengan penghitungnya. Jika diinginkan mengambil data waktu, maka dibaca pada RAM internal sesuai dengan alamat yang dimaksud.

Gambar 2 Pin RTC DS1307

(Sumber : Maxim Integrated Product. Inc,

2008)

B. PENAMPIL KRISTAL CAIR Grafik KS0108

PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik KS0108 merupakan salah satu tipe penampil kristal cair grafik dengan dengan KS0108 sebagai kontroler di dalamnya. PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik ini tersedia dalam dua pilihan warna yaitu biru dan kuning. PENAMPIL KRISTAL CAIR yang bekerja dalam level tegangan 5 volt DC ini mempunyai duty cycle sebesar 1/64. PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik ini memiliki spesifikasi yang ditunjukan pada Tabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi LCD ks0108

Sumber. Datasheet GLCD ks0108

PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik ini memilki 20 pin yang yang nantinya dihubungkan ke mikrokontroler. Setiap pin memiliki fungsi tertentu yang telah terintegrasi. Urutan pin penampil kristal cair grafik ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Konfigurasi pin GLCD ks0108

Sumber. . Datasheet GLCD ks0108

Penelitian yang pernah dilakukan menggunakan penampil kristal cair grafik ini adalah perancangan dan pembuatan Volume Unit Meter menggunakan penampil kristal cair grafik. Pada penelitian ini dirancang sebuah VU meter dengan tampilan penampil kristal cair grafik. Pembuatan VU meter digital bertujuan menghilangkan kekurangan yang terdapat pada VU meter analog yiatu pada tampilan yang kurang efisien dan terbatas. Sinyal masukan diambil dari line out tape, CD player, walkman, diskman, radio atau media lainnya. Sinyal audio dibagi dalam zona-zona frekuensi dan pembacaan dari masing-masing zona ditampilkan pada penampil kristal cair grafik dalam bentuk grafik bar. Pada desain rangkaian VU meter digital ini sinyal audio dibagi menjadi 5 zona frekuensi menggunakan band pass filter, yaitu 63 Hz, 250 Hz, 100 Hz, 4000 Hz dan 16000 Hz. Hasil penyaringan akan diolah oleh mikrokontroler Atmega16 dengan metode multiplexer dan hasilnya ditampilkan per zona pada penampil kristal cair grafik 128 x64. PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik akan menampilkan kanal stereo dengan 11 variasi level bar tiap kanal.

III. PERANCANGAN SISTEM

Perencanaan sistem pada Proyek Arduino ini menggunakan diagram blok sebagai berikut:

Gambar Diagram Blok

Fungsi  dari  masing-masing bagian  dalam  diagaram  blok  tersebut adalah sebagai berikut:

1. Modul waktu nyata  DS1307  berfungsi  untuk mengatur  waktu  sesuai  dengan program  yang  dimasukan  pada mikrokontroler.

2. Mikrokontroler  Arduino Uno

berfungsi  untuk  menyimpan  dan menjalankan  semua  sistem  mulai dari  masukan  sampai  keluaran  agar  dapat bekerja secara baik.

3. PENAMPIL KRISTAL CAIR  berfungsi  sebagai tampilan  utama  jam digital.

Sistem  pengendali  ini  dirancang untuk  memiliki  proses  kerja  sebagai  berikut:

1. Mula mula program dimasukkan ke modul waktu nyata untuk modul menyimpan data waktu sesuai dengan kenyataan
2. Periksa waktu yang ditampilkan pada serial monitor yang telah disediakan oleh aplikasi Arduino IDE.
3. Menggunakan Arduino Uno R3 sebagai kendali utama.
4. Menggunakan penampil kristal cair grafik sebagai penampil jam digital
5. Jika pada PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik tertulis bahwa modul waktu nyata te-reset atau tidak terhubung, maka perlu memasukkan program kembali kedalam modul RTC

Perancangan Rangkaian Penampil Kristal Cair Grafik

Gambar hubungan antara PENAMPIL KRISTAL CAIR dan mikrokontroler

Gambar diatas adalah hubungan antara penampil kristal cair grafik dan Arduino Uno R3 penampil kristal cair grafik menggunakan antar muka serial data 8 bit dan memiliki 2 buah penyeleksi keping (CS) dimana pin penyeleksi keping tersebut berfungsi sebagai pemilih area yang akan digunakan. PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik juga memiliki pin Vout yang mengeluarkan tegangan sebesar -5V yang kemudian dihubungkan ke salah satu kaki trimpot, pin VEE terhubung dengan kaki variabel trimpot dan salah satu kaki trimpot yang lain terhubung ke ground. Pin D/I berfungsi sebagai pemilih apakah penampil kristal cair grafik akan menampilkan data ataukah instruksi. Pin R/W berfungsi untuk menentukan apakah penampil kristal cair grafik menuliskan instruksi atau membaca data dari memori

Perancangan Rangkaian Modul waktu nyata

Gambar rangkaian modul waktu nyata (DS 1307)

Gambar diatas gambar modul waktu nyata dengan menggunakan sirkuit terintegrasi DS 1307 dimana pin 1 adalah X1 dan pin 2 adalah X2. Kedua pin tersebut terhubung dengan osilator kristal. Pin 3 terhubung dengan baterai. Baterai tersebut berfungsi sebagai sumber daya dalam modul agar ketika modul waktu nyata tidak mendapatkan sumber daya dari luar, maka sirkuit terintegrasi masih menghitung waktu. Pin 4 terhubung dengan bumi. Pin 5 terhubung dengan pin arduino A4 dimana pin ini mengeluarkan data dari sirkuit terintegrasi DS 1307. Pin ini juga terhubung dengan resistor sebesar 220Ω agar pin 5 mendapat tegangan angkat. Pin 6 terhubung dengan pin Arduino A5 dimana pin ini mengeluarkan pulsa. Pin ini juga terhubung dengan resistor sebesar 220Ω dengan fungsi yang sama dengan pin 5. Pin 7 mengeluarkan gelombang kotak yang memiliki 4 buah pilihan frekuensi 1,4,8,16 KHz. Pin 8 dihubungkan dengan sumber daya sebesar 5V.

IV. PENGUJIAN SISTEM

A.  Integrasi Sistem

Setelah semua bagian hardware bekerja dengan baik, Semua perangkat keras disatukan, sehingga menjadi sebuah sistem yang terintegrasi

Gambar Sistem terintegrasi

B.     Pengujian Modul waktu nyata

Pertama-tama yang dilakukan untuk menguji modul waktu nyata adalah memprogram modul waktu nyata tersebut. Setelah itu untuk mengetahui apakah modul waktu nyata dapat bekerja, dapat terlihat pada serial monitor yang sudah tersedia pada aplikasi Arduino IDE.

C.     Pengujian penampil kristal cair grafik

PENAMPIL KRISTAL CAIR grafik ini membutuhkan 14 pin masukan/keluaran dari mikrokontroler, ke-14 pin tersebut adalah pin R/W yang berfungsi untuk mengatur penampil kristal cair grafik akan membaca data dari memori atau menulis, pin D/I yang berfungsi untuk mengatur penampil kristal cair grafik akan menampilkan data atau melakukan instruksi, pin E berfungsi untuk mengijinkan akses ke penampil kristal cair grafik, pin DB0-DB7 berfungsi untuk mengirim data secara paralel, pin CS1 dan CS2 berfungsi untuk memilih daerah yang akan digunakan pada penampil kristal cair grafik.

D.    Pengujian Keseluruhan Sistem

1. Hubungkan semua modul sesuai dengan rangkaian.
2. Masukkan program utama kedalam Arduino Uno
3. Apabila penampil kristal cair grafik menampilkan digit waktu sesuai dengan kenyataan, maka rangkaian sudah benar.
4. Apabila penampil kristal cair grafik menampilkan tulisan “RTC te-reset” artinya modul waktu nyata tidak mendapat suplai tegangan untuk membuat sirkuit terintegrasi DS 1307 untuk terus menghitung waktu. Untuk itu perlu adanya program ulang terhadap modul waktu nyata.
5. Apabila penampil kristal cair grafik menampilkan tulisan “RTC tidak terbaca” artinya pin SDA dan atau SCL pada modul waktu nyata tidak terhubung dengan Arduino Uno.

V. KESIMPULAN

Setelah melakukan beberapa pengujian terhadap kinerja sistem, didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Sebagai pewaktu dalam jam digital yang keluarannya ditampilkan pada penampil kristal cair ini menggunakan rangkaian modul waktu nyata DS1307. Dimana IC ini dapat menghitung detik, menit, dan jam terus menerus. Dan data waktu dapat tersimpan sehingga jika sistem mati tidak perlu mengeset ulang saat sistem di hidupkan kembali karena terdapat baterai di dalamnya.

2.  PENAMPIL KRISTAL CAIR  grafik  dapat  menampilkan  waktu (jam, menit, detik) dan tanggal dengan berbagai macam dan ukuran huruf, dimana ukuranya sesuai dengan batasan ukuran jumlah titik piksel di penampil kristal cair grafik tersebut.

VI. DAFTAR PUSTAKA

[1]http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

[2]http://digilib.petra.ac.id

[3]GLCDks0108Datasheet.

[4]GLCDDocumentationDatasheet

[5]Maxim.2008.Datasheet DS1307. (Online), (http://datasheets.maximic.com/en/ds/DS1307.pdf.html

[6]muladi.um.ac.id/wpcontent/uploads/2011/05/jurnal-mona.pdf