Senin, 14 September 2026

SIMULASI JAM DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO MENGGUNAKAN MODUL RTC DAN LCD 20 X 4 PADA WOKWI

<

SIMULASI JAM DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO MENGGUNAKAN MODUL RTC DAN LCD 20 X 4 PADA WOKWI


Disusun Oleh :

Firman Nova Prayoga    24051204088

Haidar Ali Yafi     24051204111

Nita Aini Rohima     24051204217

Arsyanda Nareswari Widaryanto   24051204109


FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK INFORMATIKA

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2026


BAB 1

PENDAHULUAN


1.1 Latar Belakang

 Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi mikrokontroler, Arduino Uno telah menjadi salah satu platform yang paling banyak digunakan untuk pembelajaran dan pengembangan sistem tertanam (embedded system). Salah satu implementasi dasar yang esensial adalah pembuatan perangkat penunjuk waktu seperti jam digital. Untuk menghasilkan perhitungan waktu yang presisi dan menjaga agar waktu tidak reset meskipun sistem dimatikan, mikrokontroler memerlukan tambahan modul Real-Time Clock (RTC). Selain itu, diperlukan antarmuka keluaran berupa Liquid Crystal Display (LCD) berukuran 20x4 untuk menampilkan data secara informatif (seperti jam, menit, detik, dan tanggal) dengan kapasitas karakter yang cukup luas.

Namun, dalam tahap perancangan awal dan pembelajaran, pengadaan komponen keras (hardware) seringkali menemui kendala, mulai dari biaya hingga risiko kerusakan komponen akibat kesalahan instalasi kabel (wiring). Sebagai solusi, penggunaan platform simulator sirkuit berbasis web seperti Wokwi menjadi sangat efektif. Wokwi memungkinkan pengembang untuk merangkai komponen, menulis kode program, dan menguji sistem secara virtual dengan perilaku yang sangat mendekati perangkat aslinya. Berdasarkan urgensi dan efisiensi tersebut, laporan ini disusun untuk membahas implementasi pembuatan "Simulasi Jam Digital Berbasis Arduino Uno Menggunakan Modul RTC dan LCD 20x4 pada Wokwi."

1.2 Rumusan Masalah

  1. Bagaimana merancang skematik rangkaian jam digital yang menghubungkan Arduino Uno, modul RTC, dan LCD 20x4 pada platform simulator Wokwi? 

  2. Bagaimana menyusun kode program (sketch) agar Arduino Uno dapat membaca data waktu secara real-time dari modul RTC dan menampilkannya ke antarmuka LCD 20x4? 

  3. Bagaimana prinsip kerja dan hasil pengujian dari simulasi sistem jam digital yang telah dibangun pada platform Wokwi? 

1.3 Tujuan Laporan

  1. Merancang dan menguji tata letak serta instalasi skematik rangkaian jam digital secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras fisik. 

  2. Membuat, mengimplementasikan, dan melakukan troubleshooting kode program Arduino untuk mengintegrasikan pembacaan sensor waktu (RTC) dengan modul penampil (LCD 20x4). 

  3. Memahami dan menganalisis prinsip kerja sinkronisasi data antar komponen dalam mikrokontroler untuk menghasilkan sistem informasi waktu yang akurat. 

1.4 Manfaat Laporan

Pelaksanaan praktikum ini diharapkan dapat memberikan beberapa manfaat, yaitu:

  1. Bagi mahasiswa, membantu memahami penerapan mikrokontroler Arduino Uno dalam membangun sistem sederhana berbasis IoT.

  2. Meningkatkan pemahaman pemrograman, khususnya dalam menghubungkan program dengan komponen seperti RTC DS3231, LCD, dan buzzer.

  3. Melatih kemampuan perancangan sistem, mulai dari membuat rangkaian, menghubungkan komponen, hingga menguji hasilnya.

  4. Mempermudah proses pembelajaran, karena Wokwi memungkinkan simulasi dilakukan secara virtual tanpa memerlukan perangkat keras secara langsung.

  5. Menghemat biaya dan mengurangi risiko kerusakan komponen, karena proses pengujian dilakukan dalam lingkungan simulasi.

  6. Menjadi dasar pengembangan sistem IoT, yang nantinya dapat dikembangkan dengan menambahkan koneksi internet, sensor, maupun fitur monitoring jarak jauh.


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA


2.1 Dasar Teori

2.1.1 Internet of Things

Internet of Things merupakan sebuah konsep dimana suatu benda atau objek ditanamkan teknologi - teknologi seperti sensor dan software dengan tujuan untuk berkomunikasi, mengendalikan, menghubungkan, dan bertukar data melalui perangkat lain selama terhubung dengan internet. 


 Iot memiliki hubungan yang erat dengan istilah machine to machine atau M2M. Seluruh alat yang memiliki kemampuan komunikasi M2M disebut dengan perangkat cerdas atau smart devices. Perangkat cerdas ini yang diharapkan dapat membantu kerja manusia dalam menyelesaikan suatu permasalahan atau tugas yang ada. Untuk membuat suatu ekosistem IoT diperlukan perangkat - perangkat pintar dan unsur mendukung lain didalamnya, berikut ini adalah beberapa unsur pendukung yang berfungsi sebagai pembentuk Internet of Things :


  • AI (Artificial Intelligence)

Artificial Intelligence adalah sistem kecerdasan yang dimiliki oleh manusia yang diimplementasikan atau diprogram di dalam mesin agar mesin dapat berpikir dan berperilaku layaknya manusia. AI ini bertugas mengumpulkan data, perancangan, dan pengembangan algoritma, serta pemasangan jaringan.

  • Sensor

Sensor mampu menentukan instrumen yang dapat mengubah mesin IoT dari yang semula bersifat pasif menjadi mesin atau alat yang bersifat aktif dan terintegrasi.

  • Konektivitas

Konektivitas atau yang sering disebut sebafai koneksi antar jaringan. Didalam IoT ada kemungkinan untuk membuat jaringan baru, dimana jaringan tersbut khusu digunakan untuk perangkat IoT.


Dalam penerapannya Internet of Things ini membawa banyak sekali manfaat. Manfaat utamanya untuk mempermudah pekerjaan manusia, sehingga Internet of Things ini dapat dimanfaatkan di berbagai bidang, seperti : 

  • Pertanian

  • Kesehatan

  • Transportasi

  • Otomatisasi rumah

  • Lingkungan


Pada pratikum ini, konsep yang digunakan masih pada dasar dari sistem IoT, yaitu mikrokontroler membaca informasi dari komponen elektronik kemudian akan menghasilkan output secara otomatis.

2.1.2 Wokwi

Wokwi adalah sebuah simulator berbasis web yang digunakan untuk melakukan eksperimen dan pengembangan proyek berbasis mikrokontroler seperti Arduino, ESP32, dan AVR tanpa memerlukan perangkat keras fisik. Dengan Wokwi, pengguna dapat menulis, menguji, dan mensimulasikan kode langsung di browser.


Wokwi memberikan kemudahan dalam pembelajaran dan pengembangan proyek Internet of Things (IoT) karena memungkinkan simulasi perangkat keras secara virtual tanpa memerlukan komponen fisik. Wokwi dapat diakses melalui browser, mendukung berbagai mikrokontroler dan library, serta menyediakan simulasi secara real-time untuk pengujian dan debugging program. Selain itu, Wokwi mendukung fitur IoT seperti simulasi Wi-Fi, MQTT, HTTP, dan NTP, serta menyediakan Virtual Logic Analyzer untuk menganalisis komunikasi seperti UART, I2C, dan SPI. Dengan demikian, Wokwi dapat membantu pengguna melakukan eksperimen dan pengujian proyek IoT secara lebih mudah, aman, dan hemat biaya. Berikut ini cara menggunkan wokwi :

  • Akses Website Wokwi: Buka https://wokwi.com di browser.

  • Buat Proyek Baru: Pilih jenis proyek yang ingin dibuat, seperti Arduino Uno atau ESP32.

  • Tulis Kode: Gunakan editor yang tersedia untuk menulis kode Arduino.

  • Tambahkan Komponen: Gunakan fitur drag-and-drop untuk menambahkan LED, sensor, atau komponen lainnya.

  • Jalankan Simulasi: Klik tombol "Start Simulation" untuk melihat hasilnya.

  • Debugging dan Analisis: Gunakan fitur debugging untuk memperbaiki kesalahan dalam kode.


2.1.3 Arduino Uno

Arduino UNO adalah salah satu jenis board mikrokontroler yang banyak digunakan dalam proyek-proyek elektronika dan robotika. Board ini dikembangkan oleh Arduino.cc dan merupakan versi terpopuler dari semua jenis board Arduino. Berikut adalah beberapa kelebihan dan kekurangan dari Arduino UNO: 


Kelebihan Arduino Uno

  1. Harga yang relatif murah, arduino dapat dibeli dengan harga yang cukup terjangkau sehingga cocok untuk pemula yang ingin belajar elektronika dan robotika.

  2. Dokumentasi yang baik, arduino.cc menyediakan dokumentasi yang baik dan banyak tutorial yang tersedia di internet.

  3. Kompabilitas yang baik, board ini kompatibel dengan banyak perangkat keras dan perangakat lunak sehingga mudah untuk digunakan dalam proyek yang berbeda.

  4. Banyak komunitas yang aktif


Kekurangan Arduino Uno

  1. Kapasistas memori yang terbatas

  2. Kecepatan prosesor yang rendah, arduino uno menggunakann prosesor AVR ATmega328p yang memiliki kecepatan 16 MHz sehingga tidak cocok untuk proyek yang memerlukan kecepatan prosesor yang lebih tinggi.

  3. Jumlah pin yang terbatas, arduino uno hanya memiliki 14 pin digital dan 6 pin analog sehingga tidak cocok untuk proyek yang memerlukan jumlah pun yang lebih banyak.

  4. Arduino UNO adalah pilihan yang baik untuk pemula yang ingin belajar elektronika dan robotika. Namun, jika Anda memiliki proyek yang memerlukan kapasitas memori yang lebih besar, kecepatan prosesor yang lebih tinggi, atau jumlah pin yang lebih banyak, maka Anda harus mencari board lain yang sesuai dengan kebutuhan Anda. 

2.1.4 RTC DS3231

DS3231 adalahjam real-time yang sangat akurat dirancang untuk menjaga waktu dan tanggal dengan presisi tinggi bahkan saat daya mati, selain itu Modul ini juga merupakan perangkat dengan enam terminal, dan diantaranya tidak wajb untuk digunakan, sehingga pada dasarnya memiliki 4 pin utama. 


Fitur utama yang dimiliki modul RTC DS3231, yaitu waktu dan tanggal akurat, backup baterai yang memungkinkan jam tetap berjalan meskipun tidak ada pasokan daya eksternal, komuniikasi I2C yang hanya memerlukan dua pin SDA dan SCL untuk terhubung dengan mikrokontroler seperti arduino, dan fungsi alarm untuk mengatur satu atau dua alarm, dapat digunakan  untuk pengingat atau pemicuu dalam aplikasi tertentu. Berikut ini aplikasi yang sering menggunakan RTC DS3231 :

  • Proyek elektronik : digunakan dalam proyek arduino untuk menjaga waktu, seperti jam digital, data logger, dan sistem IoT.

  • Sistem mobile : karena konsumsi daya yang rendah, modul ini cocok untuk aplikasi yang berjalan pada baterai.

  • Pengukurann waktu yang akurat : digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pengukuran yang akurat, seperti sistem GPS dan perangkat pengingat.

Pada project ini digunakan RTC DS3231. Arduino mengambil waktu dari RTC menggunakan library RTClib. Pada program terdapat objek: 

RTC_DS3231 rtc;

Kemudian waktu dibaca menggunakan: 

DateTime now = rtc.now();

2.1.5 LCD 20 x 4

LCD 20×4 merupakan layar yang mempunyai 20 kolom dan 4 baris untuk menampilkan karakter. Pada project ini LCD digunakan untuk menampilkan informasi seperti:

  • Hari

  • Tanggal

  • Bulan

  • Tahun

  • Jam

  • Menit

  • Detik

  • Identitas kelompok

2.1.6 Buzzer

Buzzer merupakan komponen output yang menghasilkan suara ketika diberikan sinyal listrik. Dalam project ini buzzer digunakan untuk memberikan bunyi sebagai output tambahan. 


Program mengaktifkan bunyi menggunakan: 

tone(8,1000,50);

2.2 Komponen

Berikut ini beberapa komponen yang digunakan pada project simulasi jam digital :

  1. Arduino Uno

Berfungsi sebagai mikrokontroler utama yang mengolah program, membaca data dari RTC, dan mengatur keluaran sistem.

  1. RTC DS3231

Berfungsi untuk menyimpan dan menyediakan informasi waktu secara real-time, seperti detik, menit, jam, tanggal, bulan, dan tahun.

  1. LCD 20×4


Berfungsi untuk menampilkan informasi waktu dan tanggal yang diperoleh dari RTC.


  1. Buzzer

Berfungsi sebagai output suara yang dikendalikan oleh Arduino.


  1. Kabel Jumper

Berfungsi sebagai penghubung antar-pin pada Arduino dengan komponen lainnya dalam rangkaian.

  1. Potensiometer

Berfungsi untuk mengatur kontras pada tampilan LCD.

  1. Breadboard

Berfungsi sebagai papan rangkaian sementara.


BAB 3

HASIL DAN PEMBAHASAN


3.1 Alat dan Bahan   

Dalam perancangan dan simulasi proyek jam digital berbasis Arduino Uno ini, alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: 

  1. Perangkat Lunak (Software) : Platform simulasi Wokwi yang diakses secara daring melalui peramban web.

  2. Arduino Uno R3 : Sebagai mikrokontroler utama yang memproses seluruh perintah dan data program.

  3. Modul RTC DS3231 : Sebagai modul pewaktu (Real Time Clock) yang akurat untuk melacak data waktu, tanggal, dan hari secara real-time.

  4. LCD 20x4 (dengan modul I2C) : Sebagai media tampilan visual teks berukuran 20 kolom dan 4 baris untuk menampilkan informasi jam, tanggal, hari, serta teks kustom.

  5. Buzzer : Sebagai komponen aktuator suara (indikator suara).

  6. Kabel Penghubung (Jumper Wires) : Untuk menghubungkan jalur daya, ground, serta jalur komunikasi antar komponen (seperti pin SDA dan SCL untuk I2C).

3.2  Langkah - Langkah

Berikut adalah tahapan atau langkah-langkah yang dilakukan dalam membuat dan menjalankan simulasi jam digital pada platform Wokwi:

  1. Persiapan Proyek di Wokwi : Membuka situs web Wokwi dan membuat proyek baru berbasis Arduino Uno.

  2. Penyusunan Komponen (Diagram/Schematic) : Menambahkan komponen mikrokontroler Arduino Uno, modul Real Time Clock (RTC), LCD karakter, dan komponen Buzzer ke dalam lembar kerja simulasi. 

  3. Pengaturan Kaki/Pin (Wiring/Connections) : Menghubungkan jalur catu daya (VCC dan GND) dari Arduino Uno ke modul RTC, buzzer, dan LCD. Menyambungkan pin data LCD ke pin digital Arduino Uno (pin 2 sampai 7) serta menghubungkan jalur komunikasi modul RTC. 

  4. Penulisan Program (Coding) : Menuliskan kode program pada tab sketch.ino yang mencakup pemanggilan library untuk RTC dan LCD, mengatur array nama hari, serta membuat fungsi untuk membaca data waktu (jam, menit, detik, hari, tanggal, bulan, dan tahun) secara real-time. 

  5. Pemrograman Tampilan dan Indikator (KEL 9 IOT & Buzzer) : Menambahkan baris kode untuk menampilkan teks sambutan awal, mengatur letak kursor koordinat pada LCD untuk memunculkan format hari, tanggal, waktu, serta menyisipkan teks identitas "KEL 9 IOT" pada baris bawah layar LCD beserta fungsi pemicu suara (tone) pada buzzer. 

  6. Menjalankan Simulasi : Menekan tombol Start Simulation pada platform Wokwi untuk memastikan rangkaian berjalan dengan baik, di mana layar LCD sukses menyala dan menampilkan informasi jam digital secara langsung. 

3.3 Hasil Simulasi

Simulasi proyek jam digital ini dilakukan menggunakan platform Wokwi dengan komponen utama berupa Arduino Uno, modul RTC (Real Time Clock) DS3231, LCD karakter 20x4, dan buzzer sebagai indikator suara. Berikut adalah hasil simulasi yang telah dijalankan.

Gambar diatas menunjukkan rangkaian keseluruhan sistem jam digital yang terdiri atas Arduino Uno sebagai pengendali utama, modul RTC DS3231 yang berfungsi sebagai sumber referensi waktu, LCD karakter 20x4 sebagai media tampilan, serta buzzer sebagai indikator suara. Modul RTC terhubung ke Arduino melalui jalur komunikasi I2C (SDA dan SCL), sedangkan LCD terhubung dalam mode 4-bit ke pin digital 2, 3, 4, 5, 6, dan 7. Buzzer terhubung ke pin digital 8 yang berfungsi menghasilkan bunyi (tone) setiap kali data waktu diperbarui pada layar.

Saat sistem pertama kali dinyalakan, LCD menampilkan teks "JAM DIGITAL" pada baris pertama dan "LAB LISTRIK" pada baris kedua selama kurang lebih 1 detik sebagai tampilan awal (splash screen), sebelum layar dibersihkan (clear) dan berpindah ke tampilan utama. Sistem juga melakukan pengecekan rtc.lostPower() untuk mendeteksi apakah RTC kehilangan daya sebelumnya. Jika kondisi tersebut terjadi, RTC secara otomatis diatur ulang sesuai waktu kompilasi program (__DATE__ dan __TIME__).

Berdasarkan Gambar diatas hasil simulasi menunjukkan bahwa LCD 20x4 berhasil menampilkan informasi hari, tanggal, dan waktu secara bersamaan. Baris pertama menampilkan nama hari beserta tanggal, bulan, dan tahun (contoh: "Senin,07,09,2026"), sedangkan baris kedua menampilkan jam, menit, dan detik (contoh: "20,10,20") yang diperbarui secara otomatis setiap 250 milidetik sesuai dengan data waktu dari modul RTC. Pada baris keempat ditampilkan identitas tambahan "KEL 9 IOT" sebagai informasi pelengkap. Fungsi printAngka() juga bekerja dengan baik untuk menambahkan angka nol di depan (leading zero) pada nilai kurang dari 10, sehingga format waktu dan tanggal tetap konsisten dua digit.

Secara keseluruhan, hasil simulasi menunjukkan bahwa rangkaian dan program yang dibuat telah berjalan sesuai dengan perancangan, di mana jam digital mampu menampilkan hari, tanggal, dan waktu secara real-time dengan tampilan yang jelas pada LCD, disertai indikator suara sebagai penanda pembaruan data.


BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan dan simulasi proyek jam digital menggunakan Arduino Uno pada platform Wokwi, dapat disimpulkan beberapa hal berikut: 

  1. Proyek jam digital berhasil dirancang dan disimulasikan dengan memanfaatkan mikrokontroler Arduino Uno, modul RTC DS3231 sebagai sumber referensi waktu, dan LCD 20x4 sebagai media tampilan.

  2. Program yang dibuat berhasil menampilkan informasi hari, tanggal, dan waktu secara bersamaan dan diperbarui secara berkala setiap 250 milidetik, sehingga tampilan terasa real-time.

  3. Penambahan buzzer sebagai indikator suara memberikan nilai tambah berupa umpan balik (feedback) audio yang menandakan sistem sedang berjalan dengan normal.

  4. Simulasi berbasis Wokwi terbukti efektif digunakan sebagai media pembelajaran dan pengujian rangkaian IoT secara virtual sebelum diimplementasikan pada perangkat keras yang sesungguhnya, sehingga dapat menghemat biaya dan waktu pengujian.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil dan kesimpulan di atas, beberapa saran yang dapat disampaikan untuk pengembangan proyek ini lebih lanjut antara lain:

  1. Perlu dilakukan pengujian langsung pada perangkat keras (hardware) asli untuk memastikan bahwa hasil simulasi sesuai dengan kondisi nyata, mengingat simulasi Wokwi memiliki keterbatasan dalam merepresentasikan seluruh aspek fisik komponen.

  2. Tampilan jam digital dapat dikembangkan dengan menambahkan fitur alarm, sehingga fungsinya tidak hanya menampilkan waktu tetapi juga dapat mengingatkan pengguna pada waktu tertentu.

  3. Sistem dapat ditingkatkan dengan menambahkan konektivitas Wi-Fi (misalnya menggunakan modul ESP8266/ESP32) agar waktu dapat disinkronkan secara otomatis melalui internet (NTP server), sehingga tidak bergantung sepenuhnya pada baterai RTC.

  4. Perlu ditambahkan rangkaian pengaman seperti baterai cadangan (backup battery) pada modul RTC agar data waktu tidak hilang saat catu daya utama terputus.


DAFTAR PUSTAKA


Setiawan, R. (2021, September 7). Memahami apa itu Internet of Things. Dicoding Blog. https://www.dicoding.com/blog/apa-itu-internet-of-things/ 


Junaedi, J. (2025, Maret 7). Pengenalan aplikasi Wokwi (simulator). Digital Pendidikan Era Baru. https://junaediedudigital.blogspot.com/2025/03/pengenalan-aplikasi-wokwi-simulator.html 


Efryansah, R. A. (2023, Januari 21). Pengertian, kelebihan, dan kekurangan Arduino Uno. Kelas Teknisi. https://www.kelasteknisi.com/2023/01/kelebihan-dan-kekurangan-arduino-uno.html 


Ervani, R. (2019, Maret 2). Modul RTC DS3231. RezArduino. https://arduino.rezaervani.com/2019/03/02/modul-rtc-ds3231/ 


Arduino Yard. (2025, Februari 2). DS3231 RTC module with Arduino: A complete guide. ArduinoYard. https://arduinoyard.com/ds3231-rtc-module-with-arduino/ 


ControllersTech. (n.d.). DS3231 Arduino RTC tutorial: LCD1602, alarms & SQW output. ControllersTech. Diakses 6 September 2026, dari https://controllerstech.com/ds3231-arduino-tutorial/ 

di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)