Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
Rancang Bangun Sistem Penjadwalan Bel Sekolah Berbasis Arduino Uno dengan Antarmuka Berbasis Web Menggunakan Ethernet Web Server Dedi Satria1*, Yeni Yanti2, Maulinda3 1,2 Prodi Teknik Informatika, Fakultas Teknik Universitas Serambi Mekkah 3 Prodi Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Serambi Mekkah * Koresponden e-mail:
[email protected] Abstrak. Teknologi bel sekolah saat ini telah berubah menjadi bel sekolah berbasis listrik. Bel sekolah berbasis listrik merupakan teknologi pengganti lonceng sekolah yang dilakukan dengan memukulnya hingga menjadi bel sekolah berbasis tombol untuk membunyikannya. Berdasarkan dengan penelitian sebelumnya maka tujuan penelitian adalah membangun sistem penjadwalan bel sekolah dengan antaramuka berbasis web browser berbasis ethernet sebagai web server yang diintegrasikan dengan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemproses data dan RTC (Real Time Clock) sebagai pewaktu. Rangkaian sistem dibangun menggunakan modul mikrokontroler Arduino Uno, RTC (Real Time Clock), Ethernet Shield, Relay dan bel listrik. Penelitian ini menghasilkan sistem penjadwalan bel sekolah dengan antaramuka berbasis web browser dengan menggunakan Etherent Shield sebagai web server. Kata Kunci: Bel Sekolah, Mikrokontroler Arduino, Ethernet, Aplikasi Web Abstract. The current school bell technology has been transformed into an electric school-based bell. The electric-based schoolbell is a school bell replacement technology that is done by hitting it into a button-based schoolboy to ring it. Based on previous research, the purpose of this research is to build a school bell scheduling system with web based browser based on ethernet as a web server integrated with Arduino Uno microcontroller as data processing and RTC (Real Time Clock) as a timer. The system circuit is built using Arduino Uno microcontroller module, RTC (Real Time Clock), Ethernet Shield, Relay and electric bell. This study produced a school bell scheduling system with web browser based interfaces using Etherent Shield as a web server. Keywords: School Bel, Arduino Microcontroller, Ethernet, Web Application 1. Pendahuluan Pendidikan merupakan asas bagi kemajuan bangsa untuk membentuk karakter manusia yang mempunyai ide dan inovasi dalam pembangunan suatu negara. Indonesia merupakan salah satu negara yang mengedepankan pendidikan dalam visi kemajuan negara dan mencerdaskan anak bangsa. Hal ini terlihat dari keseriusan negara dalam mengalokasikan APBN untuk pelaksanaan pendidikan yaitu 20%. Berbicara pendidikan tidak terlepas dari peran sekolah sebagai sarana implementasi proses pendidikan anak. Sebagai sarana proses pendidikan, pihak sekolah tidak hanya menghadirkan kurikulum yang terbaik. Kedisiplinan waktu pengajaran bagi
guru dan murid merupakan sebuah komponen penting yang harus diperhatikan. Kedisiplinan waktu pengajaran selalu diidentikkan dengan keteraturan pergantian waktu belajar. Dan pemberitahuan pergantian waktu belajar selalu diidentikkan dengan bel sekolah. Bel sekolah merupakan salah satu alat yang efektif dalam memberikan informasi kepada guru dan siswa untuk bersiap-siap untuk melanjutkan pengajaran mata pelajaran selanjutnya atau informasi jam istirahat sekolah. Peralatan bel sekolah selalu diidentikkan dengan lonceng sekolah. Lonceng sekolah merupakan teknologi awal dalam penerapan informasi pergantian waktu belajar. Akan tetapi telah berbeda dengan teknologi bel sekolah yang ada sekarang ini. 141
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
Sedangkan bel sekolah yang dilakukan oleh (Subianto, 2015) adalah sistem bel otomatis menggunakan raspberry pi. Bel tersebut mempunyai dengan kemampuan mengontrol rangkaian elektronik sehingga dapat menghasilkan bunyi/ suara sebagai tanda waktu dalam pembelajaran dan dapat mengontrol sumber bunyi berupa buzzer AC, buzzer DC, speaker serta mempunyai bentuk yang lebih kecil dibandingkan menggunakan PC. Berbeda dengan penelitian yang dilakukan (Utomo et al., 2016), Bel sekolah yang dibangun tersebut menggunakan microcontroller Arduino Gambar 1. Board Arduino Uno Uno sebagai pemprosesnya dan ditambah dengan Sumber: Apriansyah, Ilhamsyah, & Rismawan, 2016 beberapa komponen tambahan seperti LCD 16x2, Teknologi bel sekolah saat ini telah berubah menjadi keypad/push Button, module RTC DS1307 dan bel sekolah berbasis listrik. Bel sekolah berbasis listrik SD card shield. Cara meng-inputkan jadwal bel merupakan teknologi pengganti lonceng sekolah yang sekolah otomatis ini adalah dengan memasukkan dilakukan dengan memukulnya hingga menjadi bel program jadwal bel sekolah kepada microcontroller sekolah berbasis tombol untuk membunyikannya. Arduino Uno. Dalam program jadwal bel sekolah Berdasarkan kemajuan teknologi listrik dan otomatis ini terdapat 2 mode, yaitu mode jadwal elektronika, maka teknologi bel sekolah telah utama dan mode jadwal ujian. Dimana pada setiap berkembang menjadi teknologi berbasis bel sekolah mode memiliki jadwal bel sekolah yang berbeda. otomatis hal ini terlihat dari penelitian yang telah Untuk mode jadwal utama adalah jadwal pelajaran dilakukan peneliti sebelumnya. Beberapa diantaranya sekolah sehari-hari dan mode jadwal ujian adalah adalah rancang bangun bel sekolah otomatis berbasis jadwal pelajaran saat ujian sekolah. Dan cara kerja mikrokontroler AVR ATMEGA8 yang dibangun bel sekolah otomatis ini adalah dengan menentukan oleh (Agung, Raka, Janardana, & Ardiansyah, 2011). mode jadwal yang akan digunakan terlebih dahulu, Penelitian ini menghasilkan bel sekolah yang dilengkapi setelah itu bel sekolah akan bekerja secara otomatis dengan keypad 4x4 dan rangkaian 7 segmen sebagai untuk mengaktifkan atau membunyikan bel sekolah antarmuka pengguna. Sedangkan pemrosesan data sesuai mode jadwal bel sekolah yang telah dipilih. menggunakan mikrokontroler ATMEGA8 yang Untuk penelitian yag dilakukan oleh (Nuryani, disertai modul RTC (Real Time Clock). Dari hasil Tosida, & Karlitasari, 2016) bahwa bel sekolah yang penelitian ini didapat relay dapat tersambung secara otomatis dengan bel listrik dengan pengendali dari Mikrokontroler ATMEGA8. Pada penelitian selanjutnya yang telah dilakukan oleh (Irwanto, Subandi, & Santoso, 2013) menghasilkan bel sekolah dengan desain piranti jam digital yang dilengkapi dengan bel musik sebagai output alarmnya. Bel akan berbunyi sesuai dengan waktu yang telah ditentukan, dan akan mati jika saat hari libur. Alat ini terdiri dari mikrokontroler ATMega8 sebagai pengendali utama, RTC DS1307 sebagai penyimpan waktu, LCD sebagai media penampil, IC UM3483 sebagai bel musik, dan keypad untuk mengatur waktu yang diinginkan. Gambar 2. Ethernet Shield Sumber: Agussalim, Adnan, & Muhammad Niswar, 2016
142
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
berbasis web browser berbasis ethernet sebagai web server yang diintegrasikan dengan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemproses data dan RTC (Real Time Clock) sebagai pewaktu. Dari rancangan ini diharapkan dapat memberikan kemudahan bagi pihak sekolah dalam mengelola penjadwalan bel sekolah secara jarak jauh melalui antarmuka web dan pengaktifan bel listrik secara otomatis. Gambar 3. Rangkaian RTC (Real Time Clock) Sumber: Safwan, Zulfikar, & Zulhelmi, 2016
2. Tinjauan Pustaka 2.1. Pengaturan Alokasi Waktu Sekolah bangun adalah model otomatisasi pengaktifan bel Menurut (BNSP, 2006) bahwa Pengaturan yang diterapkan menggunakan sebuah aplikasi alokasi waktu untuk setiap mata pelajaran yang yang dipasang pada sebuah komputer dan suara terdapat pada sistem semester ganjil dan genap akan disebar menggunakan bantuan pengeras suara. dalam satu tahun ajaran dapat dilakukan secara Aplikasi Bel Sekolah otomatis dalam penelitian kali fleksibel dengan jumlah beban belajar yang tetap. ini dilengkapi dengan fitur sms gateway. Fitur ini Satuan endidikan dimungkinkan menambah memungkinkan pengguna untuk mengaktifkan bel maksimum empat jam pembelajaran per minggu dari jarak jauh. secara keseluruhan. Pemanfaatan jam pembelajaran Dari penelitian yang telah dilakukan penelitian tambahan empertimbangkan kebutuhan peserta sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa beberapa didik dalam mencapai kompetensi, di samping penelitian menggunakan pemrosesan berbasis dimanfaatkan untuk mata pelajaran lain yang mikrokontroler Atmega8 dan Arduino dengan disertai dianggap penting dan tidak terdapat di dalam RTC (Real Time Clock) sebagai pengatur waktu dan struktur kurikulum. Perbedaan sistem paket dan LCD sebagai antarmuka pengaturan penjadwalan, sistem sks rata-rata 1 sks sama dengan 2 jam waktu serta satu diantaranya menggunakan model berbasis pembelajaran pada sistem paket. aplikasi komputer yang dikaitkan dengan sistem SMS Gateway. Maka penulis melihat bahwa tidak terdapat 2.2. Mikrokontroler Arduino Uno sistem antarmuka penjadwalan bel sekolah yang Mikrokontroler (bahasa Inggris: microcontroller) dapat diatur secara jarak jauh menggunakan browser merupakan sistem mikroprosesor lengkap yang berbasis ethernet web server dan mikrokontroler terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler Arduino Uno. berbeda dari mikroprosesor serba guna yang Berdasarkan dengan penelitian sebelumnya digunakan dalam sebuah PC, karena di dalam sebuah maka tujuan penelitian adalah membangun sistem mikrokontroler umumnya telah terdapat komponen penjadwalan bel sekolah dengan antaramuka pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni
Gambar 4. Sistem Penggunaan Sistem
143
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
Menurut (Soleh & Susilo, 2016) bahwa Ethernet shield berbasiskan chip ethernet Wiznet W5100. Ethernet library digunakan dalam menulis program agar Arduino board dapat terhubung ke jaringan komputer melalui IP (Internet Protocol). 2.4. RTC (Real Time Clock) Menurut (Yenni & Benny, 2016) bahwa RTC (Real Time Clock) merupakan chip dengan konsumsi daya rendah. Chip tersebut mempunyai kode binary (BCD), jam/kalender, 56 byte NV SRAM dan komunikasi antarmuka menggunakan serial two wire. RTC menyediakan data dalam bentuk detik, menit,jam, hari, tanggal, bulan, tahun dan informasi yang dapat diprogram. RTC DS1307 mampu menghitung detik, menit, jam, hari per minggu, tanggal per bulan, bulan dan tahun hingga ke angka tahun 2100 secara akurat. Dengan berbagai kemampuan antarmuka IC-IC yang dimiliki membuat chip ini mudah diintegrasikan dengan mikrokontroler yang memiliki build-in periferal lainnya secara leluasa.
Gambar 5. Rangkaian Sistem
memori dan antarmuka I/O, bahkan ada beberapa 3. Metode Penelitian jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, Metodelogi penelitian yang dilakukan dalam PLL, EEPROM dalam satu kemasan, sedangkan di dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja (Steven Jendri Sokop, Dringhuzen J. Mamahit, 2016) Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada Atmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai luaran PWM), 6 masukan analog, sebuah osilator 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuah tombol reset. Arduino UNO mampu men-support mikrokontroler, dan dapat dikoneksikan dengan komputer menngunakan kabel USB (Mochtiarsa & Supriadi, 2016) 2.3. Ethernet Shield Ethernet Shield seperti terlihat pada gambar 2 merupakan modul atau perangkat yang dapat memberikan kemampuan kepada mikrokontroler Arduino untuk dapat menjadi web server maupun jaringan yang terhubung ke jaringan komputer maupun internet.
144
Gambar 6. Flowchart Input Data Penjadwalan
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
Gambar 8. Rangkaian Sistem Bel Sekolah secara Keseluruhan
pengguna dapat mengedit/mengupdate sistem penjadwalan bel sekolah. Hasil dari penjadwalan bel sekolah akan mengaktifkan bel listrik sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan pengguna seperti yang terlihat pada Gambar 4. 3.2. Desain Rangkaian Sistem Desain rangkaian sistem yang akan dibangun terdiri atas modul mikrokontroler Arduino Uno, RTC (Real Time Clock), Ethernet Shield, Relay dan bel listrik. Masing-masing modul dihubungkan ke Mikrokontroler Arduino Uno, diantaranya pin data pada modul relay dihubungkan ke pin 9 mikrokontrler arduino uno. Selanjutnya RTC dihubungkan Pin CLK ke pin 6 Arduino, pin DAT ke pin 7 Arduino dan pin RST ke pin 8 Arduino. Sedangkan Ethernet shield digandengkan dengan Arduino Uno secara serial. Pada ethernet terdapat SD card tempat dimana data penjadwalan bel sekolah disimpan. Rangkaian sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 7. Flowchart Pemprosesan Pengaktifan Sistem Bel Sekolah
3.3. Desain Flowchart Sistem Rancangan flowchart input data penjadwalan perancangan sistem bel otomatis ini dibagi ke dalam beberapa tahapan yaitu tahap desain rangkaian seperti yang terlihat pada Gambar 6 dapat dijelaskan dan desain flowchart program, tahap perakitan bahwa penginputan data diawali dengan input rangkaian dan pemrograman serta diakhiri dengan data hari yang diwakili oleh nilai x dan dilanjutkan dengan input data jam yang diwakili dengan y. Jika tahapan pengujian sistem. perlu data tambahan data jam y maka simpan data jam y dan dilanjutkan dengan data jam y=y+1. Jika 3.1. Perancangan Sistem Secara umum sistem penggunaan sistem bel tidak maka dilanjutkan dengan apakah diperlukan sekolah otomatis berbasis ethernet web server penambahan data hari x+1, jika ya maka simpan diawali dengan pengguna mengakses antarmuka data hari x dan dilanjutkan dengan data hari x=x+1. sistem penjadwalan bel menggunakan browser Jika tidak maka penginputan data jadwal selesai. Rancangan flowchart input data pemrosesan dan dilanjutkan dengan menginput data jadwal pengaktifan bel sekolah dapat dilihat pada Gambar bel sekolah dan menyimpannya. Disamping itu
145
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
Gambar 9. Rangkaian Sistem Bel Sekolah dari Samping Gambar 10. Form Login Sistem
7 dengan penjelasan yang diawali dengan store data hari dan jam dari SD Cart ke penempatan data sementara pada Mikrokontroler Arduino Uno. Selanjutnya generate data hari dan jam dari RTC (Real Time Clock). Jika data hari = hari RTC dan data jam = jam RTC maka bunyikan bel sekolah. Jika tidak maka generate kembali data hari dan jam dari RTC. Selanjutnya jika sistem off maka sistem selesai dan jika maka berulang ke generate data hari dan jam dari RTC. 4. Hasil Penelitian Dari rancangan rangkaian sistem maka dihasilkan rangkaian keseluruhan sistem seperti yang terlihat pada Gambar 8 dan dapat dijelaskan bahwa pada sistem secara keseluruhan telah dibangun sesuai dengan rancangan pada Gambar 5. Pada Gambar 8 terlihat bahwa terdapat modul komponen Mikrokontroler Arduino Uno, Ethernet Web Server, RTC, relay, SD Card dan Wireless Router. Sedangkan pada Gambar 9 terlihat bahwa posisi ethernet web server berada di atas mikrokontroler Arduino Uno. Wireless router berfungsi untuk
Gambar 11. Form Input Data Jadwal Bel Sekolah
memberikan akses bagi user dalam mengakses sistem penjadwalan bel secara wireless dalam bentuk akses melalui browser. Pada hasil pada sisi penginputan jadwal bel sekolah dapat dilihat pada Gambar 10 dimana untuk mengakses web maka diperlukan IP alamat dari ethernet web server sistem. Dalam penelitian ini IP yang digunakan adalah 192.168.0.3. Dengan mengakses alamat IP tersebut maka aplikasi sistem penjadwalan sekolah akan menampilkan form login. Data user berupa username dan password telah disimpan pada EEPROM arduino secara permanen pada saat kompilasi dan upload program ke Arduino. Jika akses user berhasil maka aplikasi akan menampilkan form input data jadwal bel sekolah seperti yang terlihat pada Gambar 11. Pada form data jadwal terdapat 2 teksfield diantaranya hari dan jam. Hasil yang telah diinputkan akan ditampilkan pada tabel dibawah berupa informasi hari dan jam. Setiap baris data jadwal terdapat link untuk menu edit dan hapus. Dari hasil integrasi rangkaian sistem dan aplikasi berbasis web pada penjadwalan bel sekolah maka dengan data hari dan jam yang diinputkan ke dalam sistem maka sistem telah dapat dijalankan secara secara otomatis tampa harus diinput kembali kecuali diperlukan update data hari dan jam. Dari hasil pengujian didapat bahwa data hari dan jam yang disimpan telah dapat mengaktifkan bel sesuai dengan waktu sebenarnya (Real Time). 5. Kesimpulan Berdasarkan rancangan dan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa sistem penjadwalan bel sekolah telah berhasil di bangun dan telah dapat dijalankan sesuai dengan data yang telah disimpan
146
Serambi Engineering, Volume II, No.3, Juli 2017
ISSN : 2528-3561
melalui form input data jadwal. Disamping itu Mochtiarsa, Y., & Supriadi, B. (2016). Rancangan juga aplikasi telah berhasil diakses melalui ethernet Kendali Lampu Menggunakan Mikrokontroller web server berupa aplikasi berbasis web sehingga ATMega328 Berbasis Sensor Getar. Jurnal memudahkan bagi pihak pengguna dalam membuat Informatika SIMANTIK, 1(1), 40–44. penjadwalan bel sekolah. Dari penelitian yang telah Nuryani, Y., Tosida, E. T., & Karlitasari, L. (2016). dilakukan masih banyak kekurangan dan diperlukan Aplikasi Bel Sekolah Otomatis Berbasis SMS penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan hasil Gateway. Prodi Ilmu Komputer FMIPA Universitas yang lebih sempurna. Pakuan, 1(Juni), 1–7. Safwan, Zulfikar, & Zulhelmi. (2016). Desain 6. Daftar Pustaka Sistem Keamanan Rumah Melalui Penyalaan Agung, I. G., Raka, P., Janardana, I. G. N., & Peralatan Listrik Berdasarkan Kebiasaan Ardiansyah, F. (2011). Rancang Bangun Bel Pemilik Rumah. KITEKTRO: Jurnal Online Sekolah Otomatis Berbasis Mikrokontroler AVR Teknik Elektro, 1(3), 7–14. ATMEGA8. Teknologi Elektro, 10(2), 11–17. Soleh, & Susilo, A. (2016). Desain dan implementasi Agussalim, R., Adnan, & Muhammad Niswar. smart home system pengendali lampu rumah (2016). Monitoring Cairan Infus Berdasarkan berbasis arduino mega. Seminar Riset Teknologi Indikator Kondisi. Jurnal Ilmiah ILKOM, Informasi (SRITI), 1, 99–106. 8(Desember), 145–152. Steven Jendri Sokop, Dringhuzen J. Mamahit, S. R. U. Apriansyah, A., Ilhamsyah, I., & Rismawan, T. . S. (2016). Trainer Periferal Antarmuka Berbasis (2016). Prototype Kunci Otomatis pada Pintu Mikrokontroler Arduino Uno. E-Journal Teknik Berdasarkan Suara Pengguna Menggunakan Elektro Dan Komputer, 5(3), 13–23. Metode KNN (K-Nearest Neighbor). Jurnal Subianto, M. (2015). Sistem bel otomatis terprogram Coding, 4(1). berbasis raspberry pi. SMATIKA Jurnal, BNSP. (2006). Panduan Penyusunan Kurikulum 1(June), 05–12. Tingkat Satuan Pendidikan Jenjang Pendidikan Utomo, H. T., Winardi, S., Kristiana, W. A., Studi, Dasar dan Menengah Badan Standar Nasional P., Komputer, S., Fakultas, I., … Narotama, S. Pendidikan 2006, 1–23. Retrieved from http:// (2016). Rancang Bangun Bel Sekolah Otomatis bsnp-indonesia.org/id/wp-content/uploads/ Berbasis Arduino Uno. Fakultas Ilmu Komputer kompetensi/Panduan_Umum_KTSP.pdf - Universitas Narotama Surabaya, 1, 1–8. Irwanto, R. E., Subandi, & Santoso, G. (2013). Bel Yenni, H., & Benny. (2016). Perangkat Pemberi Sekolah Otomatis Berbasis Mikrokontroler Pakan Otomatis Pada Kolam Budidaya Helda. Atmega8. Jurnal Elekrikal, 1, 13–18. Jurnal Ilmiah Media Processor, 11(2), 171–181.
147
