Peraga Jadual Sholat 2

Bagian Kedua

Pada bagian pertama kita sudah melihat jadual waktu Sholat yang merupakan data referensi bagi perangkat yang akan dibuat pada bagian ini. Pada bagian kedua, kita akan melihat rangkaian secara lengkap dari penampil jadual Sholat yang akan dibuat.

Hal pertama yang terpikir oleh penulis adalah konsep yang akan digunakan untuk menampilkan digit waktu. Mengapa ini perlu dipertimbangkan pertama kali? Jelas perlu, karena kita harus menetapkan bagian dari waktu dan jadwal yang akan ditampilkan melalui peraga LED 7 segmen.

Yang jelas jadual waktu Sholat dan terbit akan ditampilkan maka dari itu setidaknya kita membutuhkan 24 digit. Sementara untuk penunjuk waktu dengan format HHMMSS serta tanggal DDMMYY maka diperlukan 12 digit lagi. Total LED 7 segmen yang diperlukan adalah 36 digit.

Seperti pernah aku tulis pada artikel sebelumnya mengenai teknik mengoperasikan LED 7 segmen, di mana ada 2 cara yaitu dengan teknik scanning dan buffering. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan.

Dari sisi perangkat keras maka teknik scanning jelas lebih sedikit memerlukan komponen dibanding dengan teknik buffering yang membutuhkan sebuah kemudi latch untuk tiap digit LED 7 segmen.

Dari sisi perangkat lunak, jelas teknik buffering sedikit lebih sederhana ketimbang teknik scanning yang memerlukan waktu ekstra bagi mikrokontroler untuk menampilkan data pada LED 7 segmen.

Dari sisi tampilan maka teknik buffering lebih terlihat stabil tanpa ada kedipan, berbeda dengan teknik scanning yang harus menggilir setiap digit untuk ditampilkan. Berdasarkan pengalaman penulis, maka pada teknik scanning setidaknya membutuhkan kecepatan scanning hingga 100Hz atau lebih untuk menjamin tampilan tidak terlalu tampak berkedip.

Pada teknik scanning, siklus LED tidak 100% tetapi bergantung banyaknya digit yang dirotasikan. Untuk 36 digit maka hasilnya adalah daur aktif LED di bawah 2,7% bahkan mungkin hanya 2,5%. Dengan frekuensi 100Hz, total perioda 1 putaran adalah 10 ms sehingga masing-masing digit hanya aktif dalam 250us.

Lalu teknik penampil LED 7 segmen yang manakah yang akan digunakan?

Tidak usah kuatir, penulis akan menyampaikan kedua teknik tersebut. Namun pada bagian ini yang akan disampaikan adalah penampil jadual Sholat dengan teknik scanning terlebih dahulu.

Komponen utama yang digunakan adalah mikrokontroler jenis AT89C51 atau AT89S51 dari keluarga MCS51. Untuk RTC-RAM dapat menggunakan DS1307 dan untuk memori penyimpanan data waktu Sholat menggunakan AT24C512 di mana keduanya sama-sama memiliki antarmuka I²C.

Mikrokontroler AT89C51 memiliki 4 byte gerbang yakni P₀, P₁, P₂ dan P₃. Aku akan melakukan proses scanning ganda dari ke 36 digit menggunakan P₀ dan P₁ yang dihubungkan ke Anoda LED 7 segmen sehingga masing-masing gerbang mengoperasikan 18 digit. Sementara P₂ digunakan untuk scanning alamat digit sebanyak 18 bit. Dengan demikian kita bisa menghemat penggunaan komponen 74LS138 menjadi cukup 3 buah saja.

Sekarang kita bisa mendapatkan daur aktif LED mencapai 5,5% dengan perioda ON masing-masing digit kurang lebih 500us.

Biar gampang sebelum dilanjutkan oborolannya, kita lihat rangkaian utamanya aja yuk!

Anoda dari setiap LED 7 segmen dihubungkan langsung pada CN₁₀₁ dan CN₁₀₂ yang masing-masing terhubung ke gerbang P0 dan P1 dan setiap kelompok terhubung secara paralel. Karena secara internal setiap keluaran gerbang memiliki pembatas arus sebesar 20mA maka kita tidak memerlukan tambahan resistor yang dihubungkan seri dengan LED.

Pada gambar di atas, untuk keperluan scanning menggunakan 74LS138 sebuah dekoder/demultiplekser 1 ke 8. Pengalamatan yang dibutuhkan adalah 18 bit saja dari 24 bit yang disediakan. Karena kita akan membagi 36 digit yang ditampilkan menjadi 2 bagian dengan masing-masing 18 digit. Alokasi ke 36 digit sesuai pengalamatan dari 74LS138 menjadi seperti berikut ini:

Alokasi Pengalamatan Dari Gerbang P2 Terhadap P0

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

0A

0B

0C

0D

0E

0F

10

11

Detik

Menit

J a m

Tanggal

Bulan

Tahun

J a m

Menit

J a m

Penunjuk Waktu

Penunjuk Penanggalan

S h u b u h

Terbit

Alokasi Pengalamatan Dari Gerbang P2 Terhadap P1

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

0A

0B

0C

0D

0E

0F

10

11

Menit

J a m

Menit

J a m

Menit

J a m

Menit

J a m

Menit

Terbit

D z u h u r

A s h a r

M a g h r i b

I  s  y  a

Untuk dapat menggerakkan LED maka keluaran dari 74LS138 masih memerlukan tambahan rangkaian berupa penggerak menggunakan transistor. Rangkaian penggerak tersebut dapat dilihat di bawah ini:

Keluaran dari 74LS138 menurut datasheet mampu mendayai hingga 8mA. Setiap transistor pada keadaan maksimal harus mampu memberikan arus sebesar 280mA dengan kondisi di mana setiap LED 7 segmen yang didayainya menunjukkan angka 8 atau seluruh LED menyala. Jika hFE dari transistor adalah 100 maka nilai resistor 1k5 adalah cukup untuk arus kemudi basis sebesar 2mA. Namun nilai tersebut bisa diturunkan sampai dengan 1k.

Berikut adalah aplikasi dasar yang minimal harus diisikan ke mikrokontroler. Aplikasi yang ditulis di bawah belum dilengkapi dengan rutin yang berhubungan dengan CN₁₀₄ atau KONTROL yaitu fasilitas komunikasi serial dan pengaturan waktu secara manual.

Seperti biasa, penulisan program diawali dengan konfigurasi baik saluran gerbang maupun register atau RAM dari AT89C51 yang digunakan.

$mod51

PortDsp1    data  p0

PortDsp2    data  p1

PortDigit   data  p2

SCL         bit   p3.6

SDA         bit   p3.7

RegDetik    data  08h

RegDigit    data  09h

RegDsp1     data  0ah

RegDsp2     data  0bh

BufWaktu    data  0ch

BufJadwal   data  14h

RegBit      data  20h

      FSRDY       bit   RegBit.0

      FACK        bit   RegBit.1

      FLB         bit   RegBit.2

BufDisplay  data  27h

RegStack    data  50h

org   0h

      mov   sp, #RegStack-1

      mov   r4, #1

      mov   r5, #1

      ajmp  Periksa_Waktu

Setelah menuliskan beberapa perintah persiapan berupa penetapan register yang diperlukan dan melompat ke rutin Periksa_Waktu, maka disisipkan program berikut pada alamat 000BH yang merupakan alamat interupsi timer. Program ini digunakan untuk menampilkan peragaan pada LED 7 segmen secara scanning.

Jika dicermati, program berikut terbagi dalam 2 bagian yang ditentukan oleh nilai register R4. Saat R4 bernilai 1 maka program akan menjalankan perintah menampilkan data pada peraga. Program menjalankan perintah yang berkaitan dengan keluaran pada gerbang-gerbang seperti PortDigit, PortDsp1 dan PortDsp2. Perintah pada bagian ini membutuhkan waktu proses sekitar 25 siklus.

Kenapa aku tuliskan mengenai siklus mesin di atas? Nanti akan dijelaskan setelah beberapa paragraf di bawah ini.

org   0bh

      push  00h

      push  01h

      push  acc

      mov   r5, #5

      djnz  r4, Scan_Display

      mov   r4, #2

      mov   PortDigit, #255

      mov   PortDsp1, RegDsp1

      mov   PortDsp2, RegDsp2

      mov   PortDigit, RegDigit

      pop   acc

      pop   01h

      pop   00h

      reti

Sementara jika register R4 bernilai 2, maka program akan menjalankan perintah yang berhubungan dengan proses scanning pada register-register seperti RegDigit, RegDsp1 dan RegDsp2. Untuk perintah pada bagian ini masing-masing membutuhkan waktu proses sekitar 26 siklus.

      Scan_Display:

            mov   a, #17

            cjne  a, RegDigit, Scan_Berikut

            mov   RegDigit, #0

            mov   RegDsp1, #BufJadwal

            mov   RegDsp2, #BufJadwal+18

            pop   acc

            pop   01h

            pop   00h

            reti

            Scan_Berikut:

                  inc   RegDigit

                  inc   RegDsp1

                  inc   RegDsp2

                  pop   acc

                  pop   01h

                  pop   00h

                  reti

Pada rutin berikut yang merupakan rutin utama, program memeriksa nilai register R5 yang kegunaannya mirip “watchdog” atau berkaitan dengan timer peraga. Nilai register ini tidak boleh habis dicacah turun dan pada keadaan normal selalu diset pada program interupsi timer. Saat boot awal tentu subrutin interupsi belum aktif dan program akan menjalankan perintah inisialisasi timer karena nilai register R5 pastinya akan habis dicacah.

Pada inisialisasi, kita menggunakan timer 0 yang disetel auto-reload dengan nilai TH0 adalah 1 untuk menjalankan interupsi timer setiap 255 siklus termasuk siklus dalam subrutin interupsi itu sendiri. Maka jika subrutin interupsi timer sebelumnya membutuhkan 25 dan 26 siklus maka rutin hanya memiliki sisa sekitar 199 dan 250 siklus dalam menjalankan perintah. Maka sudah dapat dipastikan proses perintah pada rutin dan subrutin berikut akan mengalami interupsi.

Periksa_Waktu:

      djnz  r5, Periksa_Detik

      mov   r5, #5     

      mov   tmod, #02h

      mov   th0, #1

      mov   tl0, #1

      mov   ie, #8ah

      setb  tr0

Rutin berikut adalah untuk mengambil informasi register “detik” yang berasal dari RTS-RAM DS1307. Perintah yang dijalankan juga memeriksa status bit CH (clock halt) untuk memastikan RTC selalu berosilasi.

      Periksa_Detik:

            mov   a, #1

            mov   b, #0

            mov   r0, #BufWaktu

            acall DS1307_Read

            mov   a, BufWaktu

            jnb   acc.7, Ambil_Detik

            acall DS1307_ClockRUN

Data informasi detik dibandingkan dengan nilai register RegDetik pada rutin Ambil_Detik untuk memeriksa adanya peruban waktu dalam detik. Kemudian pada rutin Ambil_Waktu, informasi detik juga diperiksa, jika bernilai 00 yang berarti data menit pastinya juga berubah, maka program membaca waktu secara keseluruhan akan dijalankan untuk mendapatkan informasi menit, jam, tanggal, bulan dan tahun.

Setelah diperoleh informasi terkini dari waktu, maka selanjutnya kita akan menjalankan subrutin yang berkaitan dengan jadual Sholat pada subrutin Periksa_Bulan dan subrutin berkaitan dengan data register untuk peraga LED 7 segmen pada subrutin Set_Display.

            Ambil_Detik:

                  cjne  a, RegDetik, Ambil_Waktu

                  ajmp  Periksa_Waktu

     

                  Ambil_Waktu:

                        mov   RegDetik, a

                        jnz   Periksa_Waktu

                        mov   a, #6

                        mov   b, #1

                        mov   r0, #BufWaktu+1

                        acall DS1307_Read

                        acall Periksa_Bulan

                        acall Set_Display

                        ajmp  Periksa_Waktu

Hal pertama yang dijalankan pada subrutin Periksa_Bulan adalah menentukan lokasi memori dari jadwal yang sesuai dengan informasi waktu yang ada. Awalnya register DPTR berisi alamat awal dari data alamat yang dikurangkan sebanyak 2 byte karena seperti diketahui bahwa bulan dimulai dari nilai 1 bukan 0. Karena alamat memori dari jadwal membutuhkan data sebanyak 2 byte maka nilai bulan dikalikan dengan 2.

;I/P: BufWaktu+4 => data Bulan

;     BufWaktu+3 => data Tanggal

;O/P: Alamat Jadwal => DPTR

Periksa_Bulan:

      mov   dptr, #AlamatBulan-2

      mov   a, BufWaktu+5

      mov   b, #2

      mul   ab

      mov   b, a

      movc  a, @a+dptr

      xch   a, b

      inc   a

      movc  a, @a+dptr

      mov   dph, b

      mov   dpl, a

      mov   r1, BufWaktu+4

      ajmp  Ambil_Jadwal

Setelah program di atas dijalankan, kita akan mendapatkan data alamat yang sesuai dengan informasi bulan. Sebagai contoh, jika data bulan adalah 07H maka nilai DPTR seharusnya 0888H seperti ditunjukkan pada daftar alamat memori dari jadual di bawah ini.

AlamatBulan:

      db 00h, 00h, 01h,  74h, 02h, 0d0h, 04h,  44h, 05h, 0ach, 07h,  20h

      db 08h, 88h, 09h, 0fch, 0bh,  70h, 0ch, 0d8h, 0eh,  4ch, 0fh, 0b4h

Jika alokasi alamat memori untuk jadwal bulan sudah didapat, maka selanjutnya kita akan mencari alokasi yang lebih akurat sesuai dengan tanggal dari bulan tersebut. Setiap tanggal yang dilewati akan membuat nilai register DPTR bertambah 12 sampai tanggal yang sesuai.

Begitu tanggal yang dituju ditemukan maka selanjutnya program akan membaca informasi jadual Sholat yang disimpan pada memori AT24C512 yang kemudian dipindahkan ke BufJadwal.

Periksa_Tanggal:

      mov   r2, #12

      Cari_Tanggal:

            inc   dptr

            djnz  r2, Cari_Tanggal

      Ambil_Jadwal:

            djnz  r1, Periksa_Tanggal

            mov   r7, #12

            mov   r0, #BufJadwal

            acall AT24C512_Read

            ret

Sampai dengan subrutin di atas, kita sudah mendapatkan informasi baik waktu pada BufWaktu dan jadual Sholat pada BufJadwal. Selanjutnya kita akan memproses informasi tersebut untuk kebutuhan tampilan yang menggunakan BufDisplay.

Pertama adalah memproses informasi waktu. Karena ada sedikit perbedaan urutan maka proses dibagi menjadi 2 bagian. Proses dimulai dari urutan informasi jam (BufWaktu+2), menit (BufWaktu+1) kemudian detik (BufWaktu). Proses akan mengubah 3 byte data BCD menjadi 6 digit melalui subrutin Display_BCD.

Set_Display:

      mov   r6, #3

      mov   r0, #BufWaktu+2

      mov   r1, #BufDisplay

      Dsp_Jam:

            mov   a, @r0

            dec   r0

            acall Display_BCD

            djnz  r6, Dsp_Jam

            mov   r6, #3

            mov   r0, #BufWaktu+4

Proses pada bagian kedua untuk informasi tanggal (BufWaktu+4), bulan (BufWaktu+5) dan tahun (BufWaktu+6). Dari informasi waktu yang berjumlah 6 byte akan kita dapati jumlah digit untuk tampilan LED 7 segmen sebanyak 12 byte.

      Dsp_Tanggal:

            mov   a, @r0

            inc   r0

            acall Display_BCD

            djnz  r6, Dsp_Tanggal

            mov   r6, #12

            mov   r0, #BufJadwal

Untuk informasi jadwal yang disimpan pada BufJadwal akan diubah pula dari 12 byte BCD menjadi 24 digit informasi LED 7 segmen yang disimpan pada BufDisplay.

      Dsp_Jadwal:

            mov   a, @r0

            inc   r0

            acall Display_BCD

            djnz  r6, Dsp_Jadwal

            ret

Subrutin di bawah ini dijalankan untuk mengubah byte data ke dalam digit dari nibel yang dimulai dari MSB kemudian LSB.

      Display_BCD:

            mov   b, a

            swap  a

            acall DataLED

            xch   a, b

            acall DataLED

            djnz  r6, Display_BCD        

            ret

Data digit yang berasal dari nibel MSB dan LSB selanjutnya akan dikonversikan menjadi digit LED 7 segmen sesuai dengan data dari tabel alokasi pada Kode7Segmen.

DataLED:

      mov   dptr, #Kode7Segmen

      anl   a, #0fh

      movc  a, @a+dptr

      mov   @r1, a

      inc   r1

      ret

Kode7Segmen:

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

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

Untuk melaksanakan perintah di atas kita membutuhkan 3 modul tambahan yaitu DS1307.TXT, AT24C512.TXT dan I2C.TXT seperti dituliskan pada bagian di bawah ini.

$include (c:\tesasm\ds1307.txt)

$include (c:\tesasm\at24c512.txt)

$include (c:\tesasm\i2c.txt)

end

Sampai di sini aplikasi jadual Sholat sudah bisa berjalan namun belum sempurna. Untuk aplikasi kendali pengaturan manual waktu atau lainnya akan dibahas pada kesempatan berikut dari seri tulisan ini. Termasuk aplikasi komunikasi serial yang bisa diterapkan pada rangkaian di atas sebagai salah satu fasilitas.

Kebutuhan ruang penyimpanan informasi jadwal adalah 4.392 byte sementara kapasitas AT24C512 adalah 65.526 byte. Sobat bisa menggantinya dengan memori berkapasitas lebih kecil seperti AT24C256 yang memiliki kapasitas 32.768 byte, AT24C128 berkapasitas 16.384 byte dan minimal adalah AT24C64 yang berkapasitas 8.192 byte tanpa memerlukan perubahan program.

Jika Sobat tertarik untuk membuatnya, saran penulis sebaiknya menggunakan setidaknya AT24C128 untuk pengembangan program di mana diperlukan penyesuaian waktu menurut lokasi tempat tinggal.

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

Salam....