Job 5 Kalkulator Plus Minus [PDF]

Citation preview

Lembar Pengesahan Laporan Praktikum Elektronika Digital Judul Praktikum



: Rangkaian Kalkulator Minus



Disusun oleh



: Mutiara Permatasari Sinaga



Nim/ No. Absen



: 1841170007 / 17



Kelas



: 2D – D-IV Teknik Elektronika



Tanggal Percobaan : 24 September 2019 Dosen Pengampu : Ir. Mohammad Luqman, M.S Nilai



:



Catatan



:



Malang, 5 November 2019 Menyetujui,



Ir. Mohammad Luqman, M.S



NIP. 196402281988031004 I. II.



SOAL Buatlah rangkaian penjumlah dan pengurang. TEORI Mesin penghitung atau kalkulator secara singkat adalah alat bantu untuk menghitung. Kalkulator secara lengkap adalah alat untuk menghitung dari perhitungan sederhana seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian sampai kepada kalkulator sains yang dapat menghitung rumus matematika tertentu. Pada perkembangannya sekarang ini, kalkulator sering dimasukkan sebagai fungsi tambahan dari pada komputer, handphone, bahkan sampai jam tangan. Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi konduktor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil. Dimana untuk membuat kalkulator sederhana yang menggunakan logika digital memerlukan rangkaian gerbang-gerbang logika yang mana rangkaian tersebut terdapat dalam IC jenis TTL(Transistor Transistor Logic) dan C-MOS (Complementary with MOSFET). I. Logika XOR Gerbang logika adalah suatu logika yang terdapat pada system digital yang berfungsi sebagai pengontrol pada rangkaian elektronik. Gerbang logika OR-eksklusif disebut juga sebagai gerbang “setiap tetapi tidak semua”. Istilah OR-eksklusif sering kali disingkat sebagai XOR. Simbol standard gerbang logika XOR adalah seperti tampak pada gambar di bawah.



Tabel kebenaran untuk fungsi XOR diberikan pada tabel 1, dari table tersebut terlihat bahwa table tersebut sama seperti table kebenaran gerbang OR, kecuali bila semua masukan adalahtinggi (1), gerbang XOR akan membangkitkan keluaran rendah (0). Gerbang XOR hanya akan terbuka bila muncul satuan bilangan ganjil pada masukan. Baris 2 dan 3 dari table kebenaran mempunyai satuan bilangan ganjil, oleh karena itu keluaran akan terbuka dengan level logika tinggi (1). Baris 1 dan 4 dari table kebenaran tersebut berisi satuan bilangan genap (0 dan 2), oleh karena itu gerbang XOR tidak terbuka dan akan muncul logika rendah (0) pada keluaran, rangkaian dari XOR dapat dilihat dibawah ini.



II.



Adder



Penjumlah atau Adder adalah komponen elektronika digital yang dipakai untuk menjumlahkan dua buah angka dalam system bilangan biner. Dalam computer dan mikroprosesor, Adder biasanya berada di bagian ALU (Arithmetic Logic Unit). Sistem bilangan yang dipakai dalam proses penjumlahan, selain bilangan biner, juga 2 complement untuk bilangan negatif, bilangan BCD (binary-coded decimal), dan excess-3. Jika system bilangan yang dipakai adalah 2 complement, maka proses operasi penjumlahan dan operasi pengurangan akan sangat mudah dilakukan. 1. Half Adder. Rangkain half adder merupakan dasar bilangan biner yang masing-masing hanya terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap. 1.Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. 2.Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 1. 3.Jika A=1 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. Dengan nilai pindahan Cy (Carry Out) = 1. Dengan demikian, half adder memiliki dua masukan (A dan B), dan dua keluaran (S dan Cy). Half-Adder, berdasarkan dua input A dan B, maka output Sum, S dari Adder ini akan dihitung berdasarkan operasi XOR dari A dan B. Selain output S, ada satu output yang lain yang dikenal sebagai C atau Carry,dan C ini dihitung berdasarkan operasi AND dari A dan B. Pada prinsipnya output S menyatakan penjumlahan bilangan pada input A dan B, sedangkan output C menyatakan MSB (most significant bit atau carry bit) dari hasil jumlah itu.



Pada gambar 1.3 adalah diagram untuk half adder yang terdiri dari satu gerbang XOR dan satu gerbang AND. Gerbang XOR ini berfungsi untuk menghitung operasi Sum dari dua input A dan B yang menghasilkan output S. Selain output S, ada satu lagi output yaitu C atau carry yang dihasilkan dari operasi gerbang AND. Pada gambar 2 adalah salah satu rangkaian yang bias digunakan untuk rangkaian half adder dengan IC 7486( gerbang logika XOR ) untuk operasi penjumlahan dan IC 7408 ( gerbang logika AND ). Sehingga dari gabungan dua gerbang logika tersebut dapat didapatkan table kebenaran untuk half adder seperti pada tabel 2. Tabel 2. Table Logika Half Adder INPUT A



INPUT B



OUTPUT CARRY(AND)



OUTPUT SUM (XOR)



0 0 1 1



0 1 0 1



0 0 0 1



0 1 1 0



2. Full Adder. Merupakan rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan sepenuhnya dari dua buah bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki tiga input dan dua buah output, salah satu input merupakan nilai dari pindahan penjumlahan, kemudian sama seperti pada half adder salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan. Rangkaian ini dibuat dengan gabungan dua buah half adder dan sebuah gerbang OR. Logika utama rangkaian gerbang full adder adalah bahwa ketika menjumlahkan dua bilangan biner maka ada sebuah carry yang juga mempengaruhi hasil dari penjumlahan tersebut, karenanya rangkaian ini bias melakukan penjumlahan secara sepenuhnya.



Ketika dua masukan menghasilkan nilai satu pada half adder atau paruh dari full adder pertama, hasilnya akan kembali dijumlahkan dengan carry yang ada. Jika carry bernilai satu maka ia akan menghasilkan keluaran akhir bernilai nol, namun menghasilkan carry out yang bernilai satu, dan jika carry in bernilai nol maka ia akan menghasilkan keluaran akhir satu dengan carry out bernilai nol.



Lain halnya ketika kedua masukan pada paruh full adder pertama menghasilkan nilai nol karena inputnya sama-sama satu, maka carry out untuk paruh pertama half adder adalah satu, penjumlahan paruh pertama yang menghasilkan nol akan kembali dijumlahkan dengan carry in yang ada, yang jika bernilai satu maka hasil penjumlahannya adalah satu dan memiliki carry out satu dari penjumlahan input pertama. Untuk menghitung carry out pada full adder digunakan sebuah gerbang OR yang menghubungkan penghitung carry out dari half adder pertama dan kedua. Maksudnya bahwa entah paruh pertama atau kedua yang menghasilkan carry out maka akan dianggap sebagai carry out, dan dianggap satu meski kedua gerbang AND yang digunakan untuk menghitung carry out sama-sama bernilai satu. Table 3 Full Adder INPUT A B CARRY IN 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1



OUTPUT CARRY SUM 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1



III. Seven Segment Seven Segment Display (7 Segment Display) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Layar Tujuh Segmen adalah komponen Elektronika yang dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya. Seven Segment Display pada umumnya dipakai pada Jam Digital, Kalkulator, Penghitung atau Counter Digital, Multimeter Digitaldan juga Panel Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital.



Gambar 1.5 seven segment Seven Segment Displayvmemiliki 7 Segmen dimana setiap segmen dikendalikan secara ON dan OFF untuk menampilkan angka yang diinginkan. Angka-angka dari 0 (nol) sampai 9 (Sembilan) dapat ditampilkan dengan menggunakan beberapa kombinasi Segmen. Selain 0-9,Seven Segment Display juga dapat menampilkan Huruf Hexadecimal dari A sampai F. Segmen atau elemen-elemen pada Seven Segment Display diatur menjadi bentuk angka “8” yang agak miring ke kanan dengan tujuan untuk mempermudah pembacaannya. Pada beberapa jenis Seven Segment Display, terdapat juga penambahan “titik” yang menunjukan angka koma decimal.



Terdapat beberapa jenisSeven Segment Display, diantaranya adalah Incandescent bulbs, Fluorescent lamps (FL), Liquid Crystal Display (LCD) dan Light Emitting Diode (LED). 1. Common Anoda Pada LED 7 Segmen jenis Common Anode (Anoda), Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Anoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini akan diberikan Tegangan Positif(+) dan Signal Kendali (control signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Katoda Segmen LED.



2. Common katoda Pada LED 7 Segmen jenis Common Cathode (Katoda), Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan KakiAnoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. KakiKatoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-)atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.



IV. Dekorder Decoder adalah alat yang di gunakan untuk dapat mengembalikan proses encoding sehingga kita dapat melihat atau menerima informasi aslinya. Pengertian Decoder juga dapat di artikan sebagai rangkaian logika yang di tugaskan untuk menerima input input biner dan mengaktifkan salah satu outputnya sesuai dengan urutan binertersebut. Kebalikan dari decoder adalah encoder. Fungsi Decoder adalah untuk memudahkan kita dalam menyalakan seven segmen. Itu lah sebabnya kita menggunakan decoder agar dapat dengan cepat menyalakan seven segmen. Output dari decoder maksimum adalah 2n. Jadi dapat kita bentuk n-to-2n decoder. Jika kita ingin merangkaian decoder dapat kita buat dengan 3-to-8 decoder menggunakan 2-to-4 decoder. Sehingga kita dapat membuat 4-to-16 decoder dengan menggunakan dua buah 3-to-8 decoder.Beberapa rangkaian decoder yang sering kita jumpai saat ini adalah decoder jenis 3 x 8 (3 bit input dan 8 output line), decoder jenis 4 x 16,decoder jenis BCD to Decimal (4 bit input dan 10 output line) dan decoder jenis BCD to 7 segmen (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk pengertian decoder jenis BCD to 7 segmen mempunyai prinsip kerjayang berbeda dengan decoder decoder lainnya, di mana kombinasi setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output linenya.Salah satu jenis IC decoder yang umum di pakai adalah 74138, karena IC ini mempunyai 3 input biner dan 8 output line, di mana nilai outputadalah 1 untuk salah satu dari ke 8 jenis kombinasi inputnya. Jika kita perhatikan, pengertian decoder sangat mirip dengan demultiplexer dengan pengecualian yaitu decoder yang satu ini tidak mempunyai data input.Sehingga input hanya di gunakan sebagai data control.Pengertian decoder dapat



di bentuk dari susunan gerbang logika dasaratau menggunakan IC yang banyak jual di pasaran, sepertidecoder 74LS48, 74LS47, 74LS46, 74LS155 dan sebagainya. Denganmenggunakan IC, kita dapat merancang sebuah decoder dengan jumlah bitdan keluaran yang di inginkan. Contohnya adalah dengan merancangsebuah decoder 32 saluran keluar dengan IC decoder 8 saluran keluaran.



III. DESAIN/PERANCANGAN



IV. RANGKAIAN



Alat dan bahan : 1. Proto board (2 buah) 2. IC 7404 (1 buah) 3. IC 7437 (3 buah) 4. IC 74283 (1 buah) 5. IC 7447 (1 buah) Ohm (7 buah) 6. Kabel Jumper secukupnya 7. 7- Segment CA (1 buah) 8. Resistor 330



V.



FOTO+DATA HASIL



A=5 – B=2



A=7 – B=2



A=5 + B=2



A=7 + B=2



VI. ANALISIS/PEMBAHASAN Analisa rangkaian pada makalah ini adalah analisa dari rangkaian kalkulator penjumlahan dan pengurangan sederhana yang dapat diwakilkan oleh diagram alur atau flowchart dibawah ini. START



Input A



Input B



DEKORDER 7447



DEKORDER 7447



ADDER



XOR



DEKORDER 7447



OUTPUT 7 SEGMEN



END



Diagram Alur Rangkaian Kalkulator Sederhana



a. Input switch atau activator ( Input A dan B) Pada bagian pertama dalam proses kalkulator sederhana diperlukan switch atau activator yang berfungsi sebagai masukan awal atau input yang berupa logika 1 dan 0 yang nantinya akan dimasukkan kedalam seven segmen yang melalui decoder 7447 yang mana decoder tersebut digunakan untuk seven segmen anoda lalu inputan tersebut juga dihubungkan ke



komponen adder pada proses input ini terdapat dua inputan yang akan diproses oleh adder terdiri dari 4 inputan A dan B. b. Decoder input dan output Pada bagian input dibutuhkan dua buah IC 7447 sebagai decoder untuk display pada seven segmen Anoda yang mana decoder tersebut digunakan untuk merubah nilai biner ke decimal sehingga saat kita menekan switch maka akan tampil display pada seven segmen, pada bagian output diperlukan satu seven segmen dimana saat hasil penjumlahan dan pengurangan oleh Adder dan Xor dilakukan maka seven segmen melalui decoder akan menampilkan hasil yang mana memberikan hasil maksimal output 9 ketika nilai angka 9 keatas maka seven segmen akan mengeluarkan angka atau digit yang tidak wajar.



Gambar dekorder 7 segmen c. Adder sebagai fungsi penjumlah Pada bagian ini adder berfungsi sebagai penjumlah dalam rangkaian kalkulator dimana data yang di proses berupa BCD (Binary Coded Decimal) adder pada rangkaian ini memproses dua masukan input yang terdiri dari empat switch yang mana saat menjumlahkan kode binary tersebut dimulai dari sisi kanan terlebih dahulu dimana nilai terkecil atau (LSB) dan dilanjutkan dengan menjumlahkan kolom berikutnya dengan memperhatikan apakah ada nilai pindah (carry) yang harus dijumlahkan.



d. XOR sebagai fungsi pengurang Pada bagian ini XOR diletakkan pada salah satu nilai inputan sebagai pengurang dalam rangkaian kalkulator dimana saat inputan memberikan nilai 0 dan 1, High dan Low fungsi dari XOR membuat logika tersebut menjadi kebalikan dari nilai input yang sebenarnya sehingga saat fungsi XOR digunakan maka ic akan memproses sebagai pengurang. VII. KESIMPULAN Rangkaian kalkulator sederhana ini bekerja bila battery telah masuk kedalam seluruh rangkaian dan inputan berupa switch yang mana switch tersebut digunakan untuk memberikan nilai input berupa biner yang mana nantinya akan diproses pada adder. Pada kalkulator ini terdapat dua inputan berupa input yang langsung masuk ke adder dan input yang terlebih dahulu di proses pada gerbang XOR dan di teruskan ke adder, pada inputan pertama nilai yang dihasilkan dari switch akan langsung diproses oleh IC Adder danakan dijumlahkan dengan nilai kedua yang mana pada nilai kedua ini nilai telah diproses oleh XOR terlebih dahulu sehingga nilai display tampilan dapat diatur dengan tombol switch yang mana untuk memberi masukan kepada logika XOR yang nanti hasilnya akan menjumlah atau mengurang bilangan biner dan ditampilkan ke dalam bentuk display decimal. VIII. DATA SHEET Terlampir