Bel sekolah dengan pengaturan melalui tombol

Bel sekolah merupakan pengingat waktu terjadwal yang menandai pergantian antar waktu pelajaran di sekolah. Ber sekolah juga memiliki penjawalan mingguan dan bulanan.

Perangkat bel sekolah otomatis bisa diaplikasikan menggunakan arduino sebagai unit prosesornya, tidak seperti bel sekolah digital berbasis komputer yang menyimpan jadwal dalam harddisk, bel sekolah digital arduino menyimpan data jadwal pelajaran didalam EEPROM. Data Jadwal disimpan dalam format/struktur berikut :

  • Aktif
  • Jam
  • Menit

Guna mengatur data jadwal tersebut, perangkat bel sekolah ini dilengkapi dengan tombol-tombol dengan fungsi [menu], [tambah], [kurang] dan [ok].

serta penggunaan LCD sebagai tampilan waktu sekarang dan tampilan jadwal apabila waktunya telah tepat.

skema bel sekolah dengan pengaturan melalui tombol/button:

komponen yang digunakan :

  1. Arduino uno
  2. RTC DS3231
  3. LCD i2C
  4. push button 4x

sketch/koding bel sekolah arduino :

#define pinTombolMenu       5
#define pinTombolTambah     4
#define pinTombolKurang     3
#define pinTombolOk         2

#include <EEPROM.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include "RTC_Semesin.h"

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display
RTC_DS3231 rtc;
char namaHari[][7] = {"Minggu", "Senin", "Selasa", " Rabu", "Kamis", "Jum'at", "Sabtu"};
char textMenuUtama[][17] = {
  "Bel masuk +pel 1",
  "Ganti pel 2     ",
  "Bel istirahat   ",
  "Bel masuk +pel 3",
  "Ganti pel 4     ",
  "Bel pulang      ",
  "Set Jam         ",
};
char textAktif[][6] = {"Mati ", "Aktif"};

char bufWaktu[40];

struct Jadwal
{
  bool aktif;
  byte jam;
  byte menit;
};

Jadwal jadwal[6] = {{0, 7, 0}, {0, 7, 0}, {0, 7, 0}, {0, 7, 0}, {0, 7, 0}, {0, 7, 0},} ;
Jadwal jadwalSet;

void setup()
{
  pinMode(pinTombolMenu, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pinTombolTambah, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pinTombolKurang, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pinTombolOk, INPUT_PULLUP);

  Serial.begin (9600);

  Serial.begin(9600);

  if (! rtc.begin()) {
    Serial.println(F("Modul RTC tidak ditemukan"));
    while (1);
  }

  if (rtc.lostPower()) 
  {
    Serial.println(F("Waktu RTC di set ulang"));
    rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
  }

  lcd.begin();
  // Print a message to the LCD.
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Nama");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Judul");

  //  delay(3000);

  if (EEPROM.read(0) != 0x48)
  {
    simpanJadwal();
    EEPROM.write(0, 0x48);
  }
  else
  {
    ambilJadwal();
  }
  Serial.println("Bel sekolah dimulai");
}

byte detikSebelumnya = 60;
byte menitSebelumnya = 60;
byte menuLevel = 0;
byte menuIndex[2];
DateTime setWaktu;

void loop()
{
  DateTime now = rtc.now();
  if (detikSebelumnya != now.detik)
  {
    if (!menuLevel)
    {
      detikSebelumnya != now.detik;
      sprintf(bufWaktu, "Pukul : %02d:%02d:%02d", now.jam, now.menit, now.detik);
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print(bufWaktu);
      sprintf(bufWaktu, "%s, %02d/%02d/%02d", namaHari[now.hari - 1], now.tanggal, now.bulan, now.tahun - 2000);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print(bufWaktu);

    }
    if (menitSebelumnya != now.menit)
    {
      menitSebelumnya = now.menit;
      for (byte i = 0; i < 6; i++)
      {
        if (jadwal[i].aktif)
        {
          if ((jadwal[i].jam == now.jam) && (jadwal[i].menit == now.menit))
          {
            lcd.setCursor(0, 0);
            lcd.print("  Bel Sekolah   ");
            lcd.setCursor(0, 1);
            lcd.print(textMenuUtama[i]);
            delay(10000);
          }
        }
      }
    }
  }

  if (!digitalRead(pinTombolMenu))
  {
    delay(100);
    if (!digitalRead(pinTombolMenu))
    {
      if (menuLevel == 0)
      {
        menuLevel = 1;
        menuIndex[0] = 0;
      }
      else
      {
        menuLevel = 0;
      }
      tampilanMenu();
      while (!digitalRead(pinTombolMenu));
    }
  }
  if (!digitalRead(pinTombolTambah))
  {
    delay(100);
    if (!digitalRead(pinTombolTambah))
    {
      if (menuLevel == 1)
      {
        menuIndex[0]++;
        if (menuIndex[0] >= sizeof(textMenuUtama) / sizeof(textMenuUtama[0]))
        {
          menuIndex[0] = 0;
        }
        tampilanMenu();
      }
      if (menuLevel == 2)
      {
        if (menuIndex[0] == 6)
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 0:
              setWaktu.jam++;
              if (setWaktu.jam >= 24)
              {
                setWaktu.jam = 0;
              }
              break;
            case 1:
              setWaktu.menit++;
              if (setWaktu.menit >= 24)
              {
                setWaktu.menit = 0;
              }
              break;
            case 2:
              setWaktu.detik++;
              if (setWaktu.detik >= 60)
              {
                setWaktu.detik = 0;
              }
              break;
          }
        }
        else
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 0:
              jadwalSet.aktif = !jadwalSet.aktif;
              break;
            case 1:
              jadwalSet.jam++;
              if (jadwalSet.jam >= 24)
              {
                jadwalSet.jam = 0;
              }
              break;
            case 2:
              jadwalSet.menit++;
              if (jadwalSet.menit >= 60)
              {
                jadwalSet.menit = 0;
              }
              break;
          }
        }
        tampilanMenu();
      }
      delay(100);
    }
  }
  if (!digitalRead(pinTombolKurang))
  {
    delay(100);
    if (!digitalRead(pinTombolKurang))
    {
      if (menuLevel == 1)
      {
        if (menuIndex[0] == 0)
        {
          menuIndex[0] = sizeof(textMenuUtama) / sizeof(textMenuUtama[0]) - 1;
        }
        else
        {
          menuIndex[0]--;
        }
        tampilanMenu();
      }
      if (menuLevel == 2)
      {
        if (menuIndex[0] == 6)
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 0:
              if (setWaktu.jam == 0)
              {
                setWaktu.jam = 23;
              }
              else
              {
                setWaktu.jam--;
              }
              break;
            case 1:
              if (setWaktu.menit == 0)
              {
                setWaktu.menit = 59;
              }
              else
              {
                setWaktu.menit--;
              }
              break;
            case 2:
              if (setWaktu.detik == 0)
              {
                setWaktu.detik = 59;
              }
              else
              {
                setWaktu.detik--;
              }
              break;
          }
        }
        else
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 0:
              jadwalSet.aktif = !jadwalSet.aktif;
              break;
            case 1:
              if (jadwalSet.jam == 0)
              {
                jadwalSet.jam = 23;
              }
              else
              {
                jadwalSet.jam--;
              }
              break;
            case 2:
              if (jadwalSet.menit == 0)
              {
                jadwalSet.menit = 59;
              }
              else
              {
                jadwalSet.menit--;
              }
              break;
          }
        }
        tampilanMenu();
      }
      delay(100);
    }
  }
  if (!digitalRead(pinTombolOk))
  {
    delay(100);
    if (!digitalRead(pinTombolOk))
    {
      if (menuLevel == 1)
      {
        menuLevel = 2;
        menuIndex[1] = 0;
        if (menuIndex[0] == 6)
        {
          setWaktu = rtc.now();
          tampilanMenu();
          lcd.setCursor(4, 1);
          lcd.blink();
        }
        else
        {
          jadwalSet.aktif = jadwal[menuIndex[0]].aktif;
          jadwalSet.jam = jadwal[menuIndex[0]].jam;
          jadwalSet.menit = jadwal[menuIndex[0]].menit;
          tampilanMenu();
          lcd.setCursor(2, 1);
          lcd.blink();
        }
      }
      else if (menuLevel == 2)
      {
        menuIndex[1]++;
        if (menuIndex[0] == 6)
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 1:
              tampilanMenu();
              lcd.setCursor(7, 1);
              lcd.blink();
              break;
            case 2:
              tampilanMenu();
              lcd.setCursor(10, 1);
              lcd.blink();
              break;
            case 3:
              menuLevel = 1;
              rtc.adjust(setWaktu);
              tampilanMenu();
              lcd.noBlink();
              break;
          }
        }
        else
        {
          switch (menuIndex[1])
          {
            case 1:
              tampilanMenu();
              lcd.setCursor(8, 1);
              lcd.blink();
              break;
            case 2:
              tampilanMenu();
              lcd.setCursor(11, 1);
              lcd.blink();
              break;
            case 3:
              menuLevel = 1;
              jadwal[menuIndex[0]].aktif = jadwalSet.aktif;
              jadwal[menuIndex[0]].jam = jadwalSet.jam;
              jadwal[menuIndex[0]].menit = jadwalSet.menit;
              simpanJadwal();
              lcd.noBlink();
              tampilanMenu();
              break;
          }
        }
        while (!digitalRead(pinTombolOk));
        delay(500);
      }
    }
  }
}
void tampilanMenu()
{
  if (menuLevel == 1)
  {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("   Menu Utama   ");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(textMenuUtama[menuIndex[0]]);
  }
  else if (menuLevel == 2)
  {
    if (menuIndex[0] == 6)
    {
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print(textMenuUtama[menuIndex[0]]);
      sprintf(bufWaktu, "    %02d:%02d:%02d    ", setWaktu.jam, setWaktu.menit, setWaktu.detik);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print(bufWaktu);
    }
    else
    {
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print(textMenuUtama[menuIndex[0]]);
      sprintf(bufWaktu, "  %s %02d:%02d   ", textAktif[jadwalSet.aktif], jadwalSet.jam, jadwalSet.menit);
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print(bufWaktu);
    }
  }
}

void ambilJadwal()
{
  byte *alamat = (byte*)jadwal;
  for (byte i = 1; i < sizeof(jadwal) + 1; i++)
  {
    *alamat++ = EEPROM.read(i);
  }
}
void simpanJadwal()
{
  byte *alamat = (byte*)jadwal;
  for (byte i = 1; i < sizeof(jadwal) + 1; i++)
  {
    EEPROM.update(i, *alamat++);
  }
}

library yang digunakan:

Pengunci nilai batas (Bandgap interlock) pada arduino

Sistem interlock pada pemograman digunakan untuk mengunci suatu blok program agar dijalankan hanya satu kali. Penguncian dapat dilakukan dengan flag/bendera, jadi sebelum masuk suatu blok program nilai flag penguncinya diuji dan hanya bisa dilewati jika nilainya cocok. pada arduino algoritma flag arduino (pengunci nilai arduino / interlock arduino) biasanya dideklarasikan sebagai boolean/bool yang bernilai true dan false.

Contoh sketch berikut ini menggunakan sensor analog (bisa dikembangkan untuk sensor dengan basis komunikasi) sebagai input. Sedangkan alarm/buzzer berlaku sebagai output. Tombol berfungsi sebagai konfirmasi bahwa alarm telah disetujui.

Komponen yang digunakan :

  1. Arduino uno
  2. Sensor analog (potensio, LM35, water level, flex, dll)
  3. Buzzer
  4. Tombol push on

Skema pengujian sistem kunci arduino:

Sketch / koding contoh penggunaan flag pada arduino:
Fungsi utama:

  1. Alarm hanya hidup jika nilai diluar batas dan belum dikonfirmasi
  2. Alarm mati jika tombol konfirmasi sudah ditekan
  3. Sistem alarm dapat kembali berfungsi jika nilai sudah dalam batas
//Pin
#define pinSensor           A0
#define pinTombolKonfirmasi 2
#define pinAlarm            13

#define batasAtas 600
#define batasBawah 400

bool sistemNormal = true;

void setup() {
  pinMode(pinTombolKonfirmasi, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pinAlarm, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Alarm pengunci nilai batas (Bandgap interlock) pada arduino");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
}

void loop() {
  int nilaiSensor = analogRead(pinSensor);
  Serial.print("Nilai pembacaan sensor : ");
  Serial.println(nilaiSensor);

  if((nilaiSensor <= batasBawah) || (nilaiSensor >= batasAtas))//Pembacaan diluar batas
  {
    if(sistemNormal)//alarm belum dikonfirmasi
    {
      Serial.println("Pembacaan sensor diluar batas.");
      digitalWrite(pinAlarm, HIGH);
      sistemNormal = false;
    }
  }
  else //Pembacaan dalam batas
  {
    sistemNormal = true;
  }

  if(!digitalRead(pinTombolKonfirmasi))
  {
    Serial.println("Alarm dikonfirmasi.");
    digitalWrite(pinAlarm, LOW);
  }

  delay(1000);
}

dalam bentuk lain:

//Pin
#define pinSensor           A0
#define pinTombolKonfirmasi 2
#define pinAlarm            13

#define batasAtas 600
#define batasBawah 400

bool Alarm;
bool telahKonfirmasi;
bool Konfirmasi;

void setup() {
  pinMode(pinTombolKonfirmasi, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pinAlarm, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Alarm pengunci nilai batas (Bandgap interlock) pada arduino");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project/");
}

void loop() {

  int nilaiSensor = analogRead(pinSensor);
  Serial.print("Nilai pembacaan sensor : ");
  Serial.println(nilaiSensor);

  bool sistemNormal = ((nilaiSensor >= batasBawah) && (nilaiSensor <= batasAtas));
  if(!telahKonfirmasi)
  {
    Konfirmasi = !digitalRead(pinTombolKonfirmasi);
  }

  if(sistemNormal && (!Alarm || (Alarm && Konfirmasi)))
  {
    Alarm = false;
    telahKonfirmasi = false;
    Serial.println("Status : Sistem normal");
  }
  else if(sistemNormal && Alarm)
  {
    Serial.println("Status : Sistem normal, belum dikonfirmasi");
  }
  else if(!sistemNormal && Konfirmasi)
  {
    Alarm = false;
    telahKonfirmasi = true;
    Serial.println("Status : Sistem tidak normal, telah dikonfirmasi");
  }
  else if(!sistemNormal && !telahKonfirmasi)
  {
    Alarm = true;
    Serial.println("Status : Sistem tidak normal");
  }
  digitalWrite(pinAlarm, Alarm);

  delay(1000);
}

Pengaturan alarm dengan arduino dan RTC DS1307 melalui 4 tombol

Alarm berfungsi sebagai pengingat atau pemberitahu baik melalui visual dan suara. Biasanya alarm diaktifkan pada waktu-waktu tertentu sesuai kebutuhan, adakalanya dalam satu hari ada beberapa waktu alarm diaktifkan.

Dalam desain ini saya hanya menggunakan satu entri waktu alarm yang bisa diatur dengan 4 (empat) tombol, fungsi masing-masing tombol adalah:

  1. tombol kiri (M) untuk menu, tekan pertama untuk pengaturan jam, kedua untuk menit, ketiga untuk detik dan ke-empat untuk kembali.
  2. tombol kanan (E) untuk exit/langsung kembali jika sudah dalam menu.
  3. tombol atas untuk tambah
  4. tombol bawah untuk kurang

breadboard:

komponen yang digunakan:

  1. Arduino Uno
  2. LCD matrik 16×2
  3. I2C to LCD PCF8574
  4. RTC DS1307
  5. Buzzer
  6. Tombol 4bh

sketch/program:

#include <Wire.h>
#include <LCD.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <TimeLib.h>
#include <DS1307RTC.h>
#include <EEPROM.h>

//pin
byte tombolUp = 9;
byte tombolDn = 10;
byte tombolMinus = 11;
byte tombolPlus = 8;
byte buzzer = 13;

LiquidCrystal_I2C  lcd(0x3F,2,1,0,4,5,6,7); // 0x27 is the I2C bus address for an unmodified backpack
byte detikTerakhir = 60;

int alarmJamAddr = 0;
int alarmMenitAddr = 1;
int alarmDetikAddr = 2;

byte alarmJam;
byte alarmMenit;
byte alarmDetik;

bool alarmStatus = false;
unsigned long millisMulai;
unsigned long millisAlarmMulai;

bool buzzStatus;

uint16_t jedaBuzzer = 1000;
uint16_t waktuAlarm = 10000;//Alarm 10 detik

byte menu = 0;
byte menuLCDPos = 8;
byte temp;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Setting alarm menggunakan Arduino dan RTC1307 melalui 4 push button");
  Serial.println("https://www.semesin.com/project");

  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  pinMode(tombolUp, INPUT_PULLUP);
  pinMode(tombolDn, INPUT_PULLUP);
  pinMode(tombolMinus, INPUT_PULLUP);
  pinMode(tombolPlus, INPUT_PULLUP);
  
  lcd.begin (16,2);
  lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE);
  lcd.setBacklight(HIGH);

  lcd.setCursor (0,0);
  lcd.print("Waktu:    :  :  ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Alarm:    :  :  ");

  readEEPROMDataWaktu();

  lcd.setCursor(8,1);
  if(alarmJam < 10)lcd.print('0');
  lcd.print(alarmJam);
  lcd.setCursor(11,1);
  if(alarmMenit < 10)lcd.print('0');
  lcd.print(alarmMenit);
  lcd.setCursor(14,1);
  if(alarmDetik < 10)lcd.print('0');
  lcd.print(alarmDetik);
}

void loop()
{
  tmElements_t tm;

  do
  {
    lcd.setCursor(menuLCDPos, 1);
    switch(bacaTombol())
    {
      case '+':
        temp = EEPROM.read(menu - 1);
        if(((temp >= 23) && (menu == 1)) || ((temp >= 59) && (menu > 1)))
          temp = 0;
        else
          temp++;
        EEPROM.write(menu - 1, temp);
        if(temp < 10)lcd.print('0');
        lcd.print(temp);
        break;
      case '-':
        temp = EEPROM.read(menu - 1);
        if((temp == 0) && (menu == 1))
          temp = 23;
        else if((temp == 0) && (menu > 1))
          temp = 59;
        else
          temp--;
        EEPROM.write(menu - 1, temp);
        if(temp < 10)lcd.print('0');
        lcd.print(temp);
        break;
      case 'M':
        menu++;
        if(menu == 1)
        {
          menuLCDPos = 8;
          temp = alarmJam;
          lcd.blink();
        }
        else if(menu == 2)
        {
          menuLCDPos = 11;
        }
        else if(menu == 3)
        {
          menuLCDPos = 14;
        }
        if(menu == 4)
        {
          menu = 0;
          lcd.noBlink();
          readEEPROMDataWaktu();
        }
        break;
      case 'E':
        menu = 0;
        lcd.noBlink();
        readEEPROMDataWaktu();
        break;
    }
  }
  while (menu);

  if(alarmStatus)
  {
    if(millisMulai + jedaBuzzer < millis())
    {
      buzzStatus = !buzzStatus;
      digitalWrite(buzzer, buzzStatus);
      millisMulai = millis();
    }
    if(millisAlarmMulai + waktuAlarm < millis())
    {
      alarmStatus = false;
      digitalWrite(buzzer, LOW);
    }
  }

  if (RTC.read(tm)) {
    if(tm.Second != detikTerakhir)
    {
      lcd.setCursor(8,0);
      if(tm.Hour < 10)lcd.print('0');
      lcd.print(tm.Hour);
      lcd.setCursor(11,0);
      if(tm.Minute < 10)lcd.print('0');
      lcd.print(tm.Minute);
      lcd.setCursor(14,0);
      if(tm.Second < 10)lcd.print('0');
      lcd.print(tm.Second);

      if((alarmJam == tm.Hour) && (alarmMenit == tm.Minute) && (alarmDetik == tm.Second))
      {
        alarmStatus = true;
        millisMulai = millis();
        millisAlarmMulai = millisMulai;
      }

      detikTerakhir = tm.Second;
    }
  }
}

char bacaTombol()
{
  char tombol = ' ';
  if(!digitalRead(tombolUp))
  {
    tombol = '+';
  }
  else if(!digitalRead(tombolDn))
  {
    tombol = '-';
  }
  else if(!digitalRead(tombolMinus))
  {
    tombol = 'M';
  }
  else if(!digitalRead(tombolPlus))
  {
    tombol = 'E';//exit
  }
  while(!digitalRead(tombolUp));
  while(!digitalRead(tombolDn));
  while(!digitalRead(tombolMinus));
  while(!digitalRead(tombolPlus));
  delay(200);

  return tombol;
}

void readEEPROMDataWaktu()
{
  alarmJam = EEPROM.read(alarmJamAddr);
  alarmMenit = EEPROM.read(alarmMenitAddr);
  alarmDetik = EEPROM.read(alarmDetikAddr);
}

 

I2C scanner

apabila ditemui kesulitan dalam mencari alamat I2C dari PCF8574 (modul I2C ke LCD 16×2) gunakan I2C scanner berikut:

#include <Wire.h>
 
void setup()
{
  Wire.begin();
 
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("\nI2C Scanner");
}
 
void loop()
{
  byte error, address;
  int nDevices;
 
  Serial.println("Scanning...");
 
  nDevices = 0;
  for(address = 1; address < 127; address++ )
  {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();
 
    if (error == 0)
    {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address<16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(address,HEX);
      
      byte addressFull = address << 1;
      Serial.print("(");
      if (addressFull<16)
        Serial.print("0");
      Serial.print(addressFull,HEX);
      Serial.println(")");
 
      nDevices++;
    }
    else if (error==4)
    {
      Serial.print("Unknown error at address 0x");
      if (address<16)
        Serial.print("0");
      Serial.println(address,HEX);
    }    
  }
  if (nDevices == 0)
    Serial.println("No I2C devices found\n");
  else
    Serial.println("done\n");
 
  delay(5000);
}

alamat tulis I2C yang umum:

  • DS1307 = 0xD0
  • AT24C32 = 0xA0 – oxAE