Membuat Peraga Jam Dengan Led 7 Segmen Dilengkapi Dengan Alarm

Hai Sobat yang baik. Pada tulisanku sebelum ini, kita sudah melihat apa dan bagaimana mengoperasikan chip RTC-RAM baik dengan DS1302 maupun DS1307. Kita juga sudah membahas mengenai pengoperasian peraga dengan LED 7 segmen. Bagaimana kalau kali ini kita mencoba mengimplementasikan apa yang sudah pernah ditulis tersebut dalam sebuah rangkaian yang mungkin bermanfaat dan menyenangkan bagi para penghobi elektronik digital.

Tulisanku kali ini akan membahas mengenai pembuatan peraga jam menggunakan RTC-RAM DS1307 dengan penampil LED 7 segmen. Sebagai mikrokontroler akan digunakan AT89C51 dari keluarga MCS51 yang murah meriah. Sebelum merancang, ada baiknya kita memahami apa yang diinginkan pada rangkaian kita. Maka aku akan buatkan identifikasi spesifikasi rancangan tersebut, yaitu:

1. Rangkaian akan menampilkan peragaan waktu dalam format jam dan menit. Untuk itu setidaknya memerlukan 4 digit LED 7 segmen.
2. Rangkaian juga bisa menampilkan tanggal dan bulan jika perlu tahun dengan menekan tombol tertentu yang berkaitan dengan peragaan tanggal, bulan dan tahun. Nah, tombol-tombol ini juga akan digunakan juga untuk pengaturan waktu.
3. Rangkaian juga akan dilengkapi dengan sistem alarm untuk memberikan tambahan fasilitas yang menarik.

Wah banyak juga ya maunya. Tapi sebagai penghobi seharusnya semakin banyak semakin menarik. Sekarang kita mulai saja merancang rangkaian yang diinginkan.

Karena kita hanya akan menampilkan sebanyak 4 digit, maka aku menetapkan menggunakan teknik peragaan LED 7 segmen secara scanning untuk menghemat komponen. Agar terlihat atraktif akan ditambahkan 2 buah LED untuk flashing detik.

Untuk melakukan seting waktu dan alarm aku gunakan 2 tombol saja biar hemat, yaitu untuk tombol menu (SET) dan tombol untuk display (CEK). Tidak apa-apa kan?

Sebelum lupa, untuk alarm diperlukan 1 pin lagi.

Nah, kita langsung lihat rangkaiannya saja.

Untuk penampil waktu menggunakan sebanyak 12 saluran gerbang dengan rincian 7 bit gerbang P₀ terdiri dari P₀₀ –  P₀₆ untuk dekoder LED 7 segmen dan 4 bit gerbang P₁ yaitu P₁₀ – P₁₃ untuk scanning digit (LED₁ – LED₄). Sementara indikator detik menggunakan P₀₇.

Untuk informasi waktu kita menggunakan DS1307 yang memiliki antarmuka I²C sehingga hanya membutuhkan 2 saluran gerbang yaitu P₂₆ untuk SCLK dan P₂₇ untuk SDA. DS1307 memiliki fitur keluaran gelombang persegi atau SQW yang akan disetel pada perioda 1 detik dan dihubungan pada gerbang p₂₅.

Peraga waktu kita dilengkapi dengan tombol untuk pengaturan yang terdiri dari SET dihubungkan pada gerbang P₂₀ dan CEK pada gerbang P₂₁.

Nah, sebagai pelengkap akan kita tambahkan keluaran untuk alarm yang akan dihubungkan pada buzer melalui gerbang P₂₃.

Oke lah, kita langsung saja menuju barisan program yang harus diisikan pada mikrokontroler.

$mod51

BufferWaktu       data  8h

BufferProg        data  0bh

RegBendera        data  2fh

      FSRDY       bit   RegBendera.0

      FACK        bit   RegBendera.1

      FLB         bit   RegBendera.2

      Menu        bit   RegBendera.3

      Dsp         bit   RegBendera.4

      Ubahan      bit   RegBendera.5

      Pulsa       bit   RegBendera.6

      Alarm       bit   RegBendera.7

Data7Seg          data  p0

LED_Detik         bit   p0.7

Digit7Seg         data  p1

Digit1            bit   p1.0

Digit2            bit   p1.1

Digit3            bit   p1.2

Digit4            bit   p1.3

T_Set             bit   p2.0

T_Cek             bit   p2.1

Buzzer            bit   p2.3

SDA               bit   p2.7

SCL               bit   p2.6

PulsaDetik  bit   p2.5

StackPointer      data  30h

org   0h

Inisialisasi:

      mov   sp, #StackPointer-1

      mov   r0, #BufferWaktu

      mov   a, #8

      mov   b, #0

      acall DS1307_Read

      mov   a, BufferWaktu

      anl   a, #01111111b

      mov   BufferWaktu, a

      mov   a, BufferWaktu+2

      anl   a, #00111111b

      mov   BufferWaktu+2, a

      mov   BufferWaktu+7, #10h

      mov   a, #8

      mov   b, #0

      acall DS1307_Write

      mov   Data7Seg, #255

      mov   Digit7Seg, #11110111b

      mov   r2, #128

Setelah inisialisasi, program dimulai dengan melakukan beberapa pemeriksaan termasuk tombol dan status pulsa SQW dari DS1307.

Mulai:

      jnb   T_Set, TombolMenu

      jnb   T_Cek, TombolCek

      jb    PulsaDetik, PeragaDetik

      jnb   LED_Detik, Peraga

      setb  Pulsa

      clr   LED_Detik

      jb    Menu, Peraga

      jb    Dsp, Peraga

Penyegaran informasi waktu diambil pada pulsa rendah yang diindikasikan oleh SQW. Jumlah data yang diambil berjumlah 11 byte meskipun beberapa tak digunakan, dimulai dari alamat register 01H atau register menit. Data lainnya yang dibaca meliputi jam, hari (tidak digunakan) tanggal, bulan, tahun dan kontrol (tak dipakai) serta 4 byte isi data RAM yang berisi menit dan jam alarm, durasi alarm dan Bell Chime penunjuk pergantian jam.

Setelah penyegaran informasi waktu, jika seting Bell Chime bukan 0 maka setiap nilai menit menunjuk 00 berarti juga perubahan jam maka program akan mengaktifkan buzzer selama 5 detik sesuai isi register R4. Tetapi fasilitas Bell Chime tidak dijalankan jika status alarm sedang aktif.

      AmbilWaktu:

            mov   r0, #BufferWaktu+1

            mov   a, #10

            mov   b, #01h

            acall DS1307_Read

            clr   LED_Detik

            jb    Alarm, PeriksaSelesai

            mov   a, BufferWaktu+11

            jz    PeriksaAlarm

            mov   a, BufferWaktu+1

            jnz   BellChime

            clr   Buzzer

            mov   r4, #5

            ajmp  PeriksaAlarm

            BellChime:

                  setb  Buzzer

Berikut adalah program memeriksa waktu alarm. Data alarm yang ada pada RAM DS1307 dan disimpan pada BufferWaktu diperiksa. Jika sama maka bit Alarm dan buzzer akan diaktifkan. Lamanya durasi alarm juga dimasukkan pada register R4 untuk dicacah mundur, nanti.

            PeriksaAlarm:

                  mov   a, BufferWaktu+8

                  xrl   a, BufferWaktu+1

                  jnz   PeriksaSelesai

                  mov   a, BufferWaktu+9

                  xrl   a, BufferWaktu+2

                  jnz   PeriksaSelesai

                  mov   r4, BufferWaktu+10

                  setb  Alarm

                  clr   Buzzer

Usai pemeriksaan waktu alarm, program dilanjutkan dengan persiapan untuk memperagakan informasi yang diterima pada peraga LED 7 segmen.

            PeriksaSelesai:

                  mov   r0, #BufferWaktu+2

                  ajmp  Peraga

Untuk mematikan alarm, Sobat cukup menekan sembarang tombol yang ada.

      TombolMenu:

            jb    Alarm, ResetAlarm

            ajmp  MenuProg

      TombolCek:

            jb    Alarm, ResetAlarm

            ajmp  MenuCek

      ResetAlarm:

            clr   Alarm

            setb  Buzzer

            jnb   T_Set, $

            jnb   T_Cek, $

            ajmp  Mulai

      PeragaDetik:

            jnb   LED_Detik, Peraga

            setb  LED_Detik

Peragaan tampilan LED dimulai di sini. Waktu aktif setiap LED 7 segmen berkisar antara 5 ms dengan nilai register R2 adalah 128. Dan pengulangan waktu aktif menjadi sekitar 20 ms atau kurang lebih 50 Hz.

Peraga:

      djnz  r2, Mulai

      mov   r2, #128

      PeragaLED1:

            mov   a, @r0

            dec   r0

            jb    Digit4, PeragaLED2

            swap  a

            acall DataLED

            clr   Digit1

            ajmp  AkhirPeraga

      PeragaLED2:

            jb    Digit1, PeragaLED3

            acall DataLED

            clr   Digit2

            ajmp  AkhirPeraga

      PeragaLED3:

            mov   a, @r0

            jb    Digit2, PeragaLED4

            swap  a

            acall DataLED

            clr   Digit3

            ajmp  AkhirPeraga

      PeragaLED4:

            setb  Digit3

            acall DataLED

            clr   Digit4

      AkhirPeraga:

            jb    Menu, DelayPeraga

            jb    Dsp, DelayPeraga

            jnb   Buzzer, DelayPeraga

            ajmp  Mulai

            DelayPeraga:

                  jnb  Pulsa, KeluarPeraga

                  clr   Pulsa

                  djnz  r4, KeluarPeraga

                  mov   RegBendera, #0

                  clr   Buzzer

                  ajmp  AmbilWaktu

                  KeluarPeraga:

                        ajmp  Mulai

Tampilan LED 7 segmen adalah sesuai dengan data pada Kode7Segmen. Jika diterjemahkan maka akan menampilkan 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, t, A, d, C dan blank. Untuk mengambil kode tersebut mengunakan perintah MOVC

DataLED:

      mov   Digit7Seg, #255

      mov   Data7Seg, #255

      anl   a, #0fh

      mov   dptr, #Kode7Segmen

      movc  a, @a+dptr

      mov   Digit7Seg, a

      ret

      Kode7Segmen:

            db 11000000b, 11111001b, 10100100b, 10110000b, 10011001b

            db 10010010b, 10000010b, 11111000b, 10000000b, 10010000b

            db 10000111b, 10001000b, 10100001b, 11000110b, 255

Berikut adalah program rutin MenuProg yang berkaitan dengan penekanan tombol SET. Untuk kebutuhan pemrograman maka digunakan BufferProg untuk menyimpan informasi yang akan dilakukan pengaturan ulang dimulai dari pengaturan menit sampai pengaturan Chime.

Setiap penekanan tombol SET maka menu akan berpindah dari menu pertama hingga akhir sebanyak total 9 menu kemudian kembali ke posisi normal yaitu menunjukkan waktu jam dan menit.

MenuProg:

      clr   LED_Detik

      clr   Buzzer

      jnb   Dsp, ProsesMenu

      ajmp  AmbilWaktu

      ProsesMenu:

            mov   r0, #BufferProg

            mov   a, #10

            mov   b, #1

            acall DS1307_Read

            mov   r4, #5

            jb    Menu, MenuBerikut

            setb  Menu

            clr   Ubahan

            mov   r1,#0

            ajmp  MenuMenit

Setiap penekanan tombol SET maka menu akan berpindah dari menu pertama hingga terakhir sebanyak 9 menu kemudian kembali ke posisi normal menunjukkan waktu jam dan menit. Tapi sebelum kembali ke posisi normal jika terdapat perubahan maka perubahan tersebut akan disimpan.

      MenuBerikut:

            inc   r1

            cjne  r1, #9, MenuMenit

            jnb   T_Set, $

            setb  Buzzer

            jb    Ubahan, SimpanUbahan

            ajmp  AmbilWaktu

            SimpanUbahan:

                  mov   r0, #BufferProg

                  mov   a, #10

                  mov   b, #1

                  acall DS1307_Write

                  ajmp  AmbilWaktu

Setiap menu akan mengubah tampilan di mana digit 1 dan 2 yang semula menunjukkan waktu jam menjadi penunjuk kode menu. Untuk menu pengaturan menit akan menampilkan “t1”, Menu Jam dengan “t2”, tanggal dengan “t3”, bulan dengan “t4”, tahun dengan “t5”, penunjuk menit alarm dengan “A1”, jam alarm dengan “A2”, durasi alarm dengan “A3” dan terakhir untuk Chime dengan “C1”.

Untuk digit 3 dan 4 adalah informasi sesuai dengan menu-menu di atas. Semua data dalam format BCD (binary code decimal). Penunjuk jam menggunakan format 24 jam. Tahun dibatasi hingga maksimal sampai dengan 2025, jika ingin lebih tinggi bisa mengubahnya tapi maksimal adalah 2099. Durasi alarm juga dibatasi hingga 10 menit yang juga bisa dirubah sampai dengan maksimal 99 menit.

      MenuMenit:

            cjne  r1, #0, MenuJam

            mov   r0, #BufferProg

            jnb   T_Cek, SetMenit

            mov   BufferWaktu+2, #0a1h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg

            ajmp  AkhirMenu

            SetMenit:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #60h, X_Ubah

      MenuJam:

            cjne  r1, #1, MenuTanggal

            mov   r0, #BufferProg+1

            jnb   T_Cek, SetJam

            mov   BufferWaktu+2, #0a2h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+1

            ajmp  AkhirMenu

            SetJam:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #24h, X_Ubah

                  ajmp  W_Reset

      MenuTanggal:

            cjne  r1, #2, MenuBulan

            mov   r0, #BufferProg+3

            jnb   T_Cek, SetTanggal

            mov   BufferWaktu+2, #0a3h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+3

            ajmp  AkhirMenu

            SetTanggal:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #24h, X_Ubah

                  ajmp  W_Reset

      MenuBulan:

            cjne  r1, #3, MenuTahun

            mov   r0, #BufferProg+4

            jnb   T_Cek, SetBulan

            mov   BufferWaktu+2, #0a4h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+4

            mov   r0, #BufferProg+4

            ajmp  AkhirMenu

            SetBulan:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #13h, X_Ubah

                  ajmp  T_Reset

                  W_Reset:

                        mov   a, #0

                        ajmp  X_Ubah

                  T_Reset:

                        mov   a, #1

                  X_Ubah:

                        mov   @r0, a

                        ajmp  AkhirMenu

      MenuTahun:

            cjne  r1, #4, MenuAlarmMenit

            mov   r0, #BufferProg+5

            jnb   T_Cek, SetTahun

            mov   BufferWaktu+2, #0a5h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+5

            ajmp  AkhirMenu

            SetTahun:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #25h, X_Ubah

                  ajmp  T_Reset

      MenuAlarmMenit:

            cjne  r1, #5, MenuAlarmJam

            mov   r0, #BufferProg+6

            jnb   T_Cek, SetMenit

            mov   BufferWaktu+2, #0b1h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+6

            ajmp  AkhirMenu

      MenuAlarmJam:

            cjne  r1, #6, AlarmDurasi

            mov   r0, #BufferProg+7

            jnb   T_Cek, SetJam

            mov   BufferWaktu+2, #0b2h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+7

            ajmp  AkhirMenu

      AlarmDurasi:

            cjne  r1, #7, BellJam

            jnb   T_Cek, SetDurasi

            mov   BufferWaktu+2, #0b3h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+8

            mov   r0, #BufferProg+8

            ajmp  AkhirMenu

            SetDurasi:

                  acall UbahWaktu

                  cjne  a, #11h, X_Ubah

                  ajmp  T_Reset

      BellJam:

            mov   r0, #BufferProg+9

            jnb   T_Cek, SetChime

            mov   BufferWaktu+2, #0c1h

            mov   BufferWaktu+1, BufferProg+9

            ajmp  AkhirMenu

            SetChime:

                  mov   a, @r0

                  inc   a

                  cjne  a, #2, X_Ubah

                  ajmp  W_Reset

      UbahWaktu:

            clr   ac

            clr   c

            mov   a, @r0

            swap  a

            anl   a, #0fh

            xch   a, b

            mov   a, @r0

            anl   a, #0fh

            da    a

            swap  a

            orl   a, b

            swap  a

            ret

      AkhirMenu:

            jnb   T_Set, $

            jnb   T_Cek, $

            setb  Buzzer

            mov   r0, #BufferWaktu+2

            ajmp  Peraga

Berikut adalah program yang berkaitan dengan penekan tombol CEK yang bisa digunakan untuk pengaturan tapi juga untuk peragaan lainnya selain jam dan menit yaitu tanggal/bulan, tahun dan waktu alarm.

MenuCek:

      clr   LED_Detik

      clr   Buzzer

      jnb   Menu, ProsesDsp

      ajmp  MenuMenit

      ProsesDsp:

            mov   r4, #5

            jb    Dsp, DspBerikut

            setb  Dsp

            mov   r1,#0

            ajmp  DspTanggal

      DspBerikut:

            inc   r1

            cjne  r1, #3, DspTanggal

            jnb   T_Cek, $

            setb  Buzzer

            ajmp  AmbilWaktu

      DspTanggal:

            cjne  r1, #0, DspTahun

            mov   BufferWaktu+1, BufferWaktu+4

            mov   BufferWaktu+2, BufferWaktu+5

            ajmp  AkhirMenu

      DspTahun:

            cjne  r1, #1, DspAlarm

            mov   BufferWaktu+1, BufferWaktu+6

            mov   BufferWaktu+2, #20h

            ajmp  AkhirMenu

      DspAlarm:

            mov   BufferWaktu+1, BufferWaktu+8

            mov   BufferWaktu+2, BufferWaktu+9

            ajmp  AkhirMenu

Untuk melengkapi program seutuhnya, diperlukan 2 buah modul untuk antar muka yang ada pada I2C.TXT dan DS1307.TXT yang sudah pernah aku sampaikan pada tulisanku sebelum ini.

$include (C:\tesasm\I2C.txt)

$Include (C:\tesasm\DS1307.txt)

End

Nah seperti itulah Sobat semua rancangan kita mengenai Jam dengan LED 7 segmen yang dilengkapi dengan alarm yang dapat disetel waktunya dan setiap jam juga ada bell chime. Masih banyak fasilitas yang dapat dikembangkan dalam pengimplementasiannya. Jadi bukan sekedar penampil waktu biasa.

DS1307 memiliki kapasitas sebesar 56 byte yang jika diinginkan dapat diisi dengan setidaknya 27 waktu alarm. Tapi penulis tidak ingin membayangkan jika hampir setiap jam alat kita membunyikan alarm belum lagi ditambah dengan bell chime. Tapi bel chime bisa di non-aktifkan dan keluaran untuk buzzer bisa digunakan untuk apa saja.

AT89C51 memiliki 32 bit gerbang I/O. Untuk rangkaian di atas masih menyisakan bahkan 1 byte gerbang yang benar-benar belum digunakan yaitu P3 ditambah 6 bit gerbang lainnya. Fasilitas serial pada P₃₀ dan P₃₁ juga perlu diberdayagunakan, belum lagi gerbang interupsi P₃₂ dan P₃₃, selain itu gerbang pewaktu P₃4 dan P₃₅.

Aku pernah mencoba melengkapinya dengan remot audio/video yang ada di rumah, atau terhubung dengan PC melalui RS-232 baik menggunakan kabel maupun IR. Atau mengganti tombol dengan keypad. Bahkan yang masih terpasang tapi akhirnya tampilan LEDnya dihilangkan adalah pewaktu nyala lampu terprogram untuk semua lampu rumah.

Pokoknya sebagai penghobi elektronika adalah suatu yang menyenangkan mengotak-atik perangkat elektronik khususnya buatan sendiri.

Sudah ya, terima kasih sudah membaca artikel aku. Semoga bermanfaat dan bisa diterapkan oleh sobat semua.

Salam....