Seven Segment [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengembangan sistem berbasis digital dalam rangkaianinstrumentasi sungguh sangat cepat. Pengembangan alat-alat rumah tangga, industri menengah sampai insdustri berskala besar lebihmembutuhkan instrumen atau sistem yang lebih simpel dan efiisien. Pengembangan sistem berbasis digital dibangun untuk memenuhi kebutuhan tersebut dan tentunya pengembangan tekhnologi modernuntuk mencapai taraf hidup yang lebih dinamis. Di dalam suatu sistem digital dekoder seven segmen digunakan untuk keperluan menampilkan bilangan, pada display seven segmen misalnya pada output mikrokontroler ingin ditampilkan pada seven segmen maka output pada port mikrokontoler yang berupa bilangan biner dihubungkan dengan dekoder kemudian outputnya dihubungkan dengan display seven segmen. Beberapa jenis contoh yang dapat diterapkan di kehidupan sehari hari yaitu angka digital pada jam digital, papan score pada olahraga, calculator, tulisan “ selamat datang” pada sebuah bank atau tempat lainnya dan masih banyak lagi. . Atau pada aplikasi lainnya misalnya untuk menampilkan rangkaian counter. 1.2 Tujuan Tujuan dari praktikum ini ialah: 1. Mengenal bilangan biner dan operasi aritmatika-nya. 2. Mengenal gerbang-gerbang logika dasar dan kombinasional. 3. Mengenal Teorema de Morgan dan Peta Karnaugh. 4. Mengenal 7-Segment dan rangkaian driver-nya. 5. Mengenal beberapa macam komponen dalam rangkaian elektronika digital. 6. Mengenal Flip-flop. 7. Mengenal pencacah (counter) dalam rangkaian digital.



1.3 Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan sistem bilangan biner? 2. Bagaimana mengubah bilangan biner menjadi desimal dan sebaliknya? 3. Apa fungsi dari masing-masing jenis gerbang logika? 4. Bagaimana tata cara operasi aritmatika pada sistem bilangan biner? 5. Apa yang dimaksud Teorema De Morgan? 6. Apa yang dimaksud Peta Karnaugh (K-Map)? 7. Bagaimana cara menggunakan Peta Karnaugh (K-Map)? 8. Bagaimana cara kerja setiap jenis 7-Segment Display? 9. Apa yang dimaksud dengan BCD to 7-Segment Decoder? 10. Bagaiamana fungsi kerja BCD to 7-Segment Decoder? 11. Apa yang dimaksud dengan flip-flop? 12. Apa yang dimaksud dengan pencacah (counter) pada rangkaian digital?



BAB II DASAR TEORI 2.1. Sistem Bilangan Biner a. Bilangan Biner (Bilangan Berbasis 2) Sistem digital memproses dengan sistem atau cara atau bentuk yang terputusputus (diskrit) yang dituangkan dalam angka, bilangan, huruf, simbol. Selain menjalankan, mengukur dan mengubah bentuk, sistem digital melakukan penyimpanan data dan informasi yang telah diproses tadi. Data dan informasi yang disimpan dapat digunakan diolah lagi sewaktu-waktu di waktu yang akan datang. Sistem digital hanya bekerja dengan dua kondisi, yaitu yang dinyatakan dengan 0 dan 1. Karena dinyatakan dengan hanya dua keadaan inilah maka sistem ini dinyatakan dengan bilangan biner (Bi = dua). Bilangan biner dipakai sebagai dasar dari semua komponen digital, seperti kalkulator, komputer, mikrokontroller, jam digital, dll. Elektronika digital menggunakan sistem bilangan biner karena sistem tersebut hanya terdiri dari angka 0 dan 1, yang dapat dituangkan secara sederhana semisal dalam sebuah sistem digital bertegangan kerja 5 volt yaitu dengan dua kondisi saja, +5V = 1 dan 0V = 0. Bilangan biner atau bilangan berbasis 2 hanya menggunakan digit 1 dan 0. Seperti bilangan desimal, bilangan biner memiliki bobot nilai yang semakin besar semakin ke kiri. … …



23 8



22 4



21 2



20 1



2-1 1/2



2-2 1/4



2-3 1/8



… …



b. Mengubah Bilangan Biner Menjadi Desimal Pengubahan dari biner ke decimal biasanya dilakukan oleh komputer digital demi kemudahan dan kenyamanan penafsiran oleh orang yang membaca angka atau bilangan yang ditampilkan dalam layar monitor komputer. Cara merubah bilangan biner menjadi decimal yaitu dengan mengalikan setiap bilangan biner dengan faktor bobot terdekat dan jumlahkan hasilnya. Sebagai contoh pada



bilangan 110110012 (Catatan: tanda 2 di bawah menunjukkan bahwa bilangan tersebut menggunakan sistem biner).



Gambar 2.1. Biner ke Desimal (Sumber: http://javarevisited.blogspot.co.id/2015/01/how-to-convert-binarynumber-to-decimal.html) c. Mengubah Bilangan Desimal Menjadi Biner Kebalikan dari kegunaan pengubahan biner ke desimal, ketika seorang operator atau programmer memprogram, memasukkan data ke dalam komputer digital, maka bilangan desimal yang akan diproses, akan diubah terlebih dahulu menjadi sistem bilangan biner. Setelah itu baru data diolah oleh sirkuit pemroses. Salah satu cara mengubah bilangan biner ke desimal ialah dengan cara yang disebut Double-dabble. Metode tersebut dilakukan dengan cara membagi dengan 2 secara terus menerus terhadap bilangan decimal tersebut. Lalu dituliskan hasil bagi dan sisanya, setiap pembagian dilakukan. Berikut contoh pengubahan ke biner dari bilangan 7710.



Gambar 2.2. Desimal ke Biner (Sumber: http://www.haniif.com/konversi-bilangan-desimal-biner-oktal-danhexadesimal) d. Penjumlahan (Addition) Sama halnya dengan penjumlahan pada bilangan desimal, pada bilangan biner terdapat nilai hasil penjumlahan (Sum) dan nilai bawaannya (Carry) yang ditambahkan pada bit selanjutnya. Namun, pada bilangan biner terdapat aturan penjumlahan tersendiri.



Gambar 2.12. Penjumlahan pada Biner (Sumber: http://banjirochiko.blogspot.co.id/2014/09/operasi-aritmatikpenjumlahan.html) Dalam penjumlahan menggunakan Half Adder penjumlahan pada bilangan biner memiliki aturan tertentu. Berikut penjumlahan biner dengan dua masukan, yang biasa disebut half-adder.



Gambar 2.13. Half-Adder e. Pengurangan (Subtraction) Pada pengurangan jika bilangan yang dikurangi lebih kecil dari pada bilangan pengurangnya maka dilakukan peminjaman (borrow) pada tempat yang lebih tinggi.



Gambar 2.15. Subtraction (Sumber: http://banjirochiko.blogspot.co.id/2014/09/operasi-aritmatikpenjumlahan.html) Dalam pengurangan digunakan gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.



Gambar 2.9. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran XOR (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html)



2.2. Gerbang Logika Gerbang ligika adalah blok bangunan dasar untuk membentuk rangkaian logika digital yang digambarkan dengan simbol-simbol tertentu yang telah ditentukan. Dengan menggunakan gerbang logika kita dapat merancang suatu sostem digital yang akan dikendalikan level masukan digital dan menghasilkan sebuah tanggapan keluaran tertentu berdasarkan rancangan rangkaian logika itu sendiri. Terdapat berbagai gerbang logika dasar dan kombinasional, yaitu NOT, OR, AND, NOR, NAND, XOR, XNOR. a. NOT Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya akan bernilai terbalik dengan inputannya.



Gambar 2.4. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran NOT (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html) b. OR Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.



Gambar 2.5. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran OR (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html)



c. AND Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.



Gambar 2.6. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran AND (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html) d. NOR Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1 apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.



Gambar 2.7. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran NOR (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html) e. NAND Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah satu inputannya bernilai 0.



Gambar 2.8. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran NAND (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html) f. XOR Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.



Gambar 2.9. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran XOR (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html) g. XNOR Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.



Gambar 2.10. Simbol, Persamaan Aljabar Boole dan Tabel Kebenaran XNOR (Sumber: http://htotechno.blogspot.co.id/2014/05/jenis-jenis-gerbang-logikabeserta.html)



2.3. Teorema de Morgan a. Teorema 1 Teorema 1 hukum De Morgan menyatakan bahwa komplemen dari hasil penjumlahan akan sama dengan hasil perkalian dari masing masing komplemen.Teori ini melibatkan gerbang NOR dan AND.Penulisan dalam bentuk matematikanya adalah sebagai berikut:



Gambar 2.20. Persamaan dan Gerbang Logika Teorema 1 De Morgan (Sumber: http://rangkaianlogica.blogspot.co.id/2012/04/hukum-de-morgandalil-1-menyatakan-ab.html) b. Teorema 2 Teorema 2 hukum De Morgan menyatakan bahwa komplemen dari hasil perkalian



akan



sama



dengan



hasil



penjumlahan



dari



masing



masing



komplemen.Teori ini melibatkan gerbang NAND dan OR.Penulisan dalam bentuk matematikanya adalah sebagai berikut :



Gambar 2.21. Persamaan dan Gerbang Logika Teorema 2 De Morgan (Sumber: http://rangkaianlogica.blogspot.co.id/2012/04/hukum-de-morgandalil-1-menyatakan-ab.html)



2.4. Teorema Aljabar Boolean a. Asas Komutatif



A+B = B+A A.B = B.A



b. Asas Asosiatif



(A+B)+C = A+(B+C) (A.B).C = A.(B.C )



c. Asas Distributif



A.(B+C) = A.B + A.C A+(B.C) = (A+B) . (A+C)



d. Asas Identitas



A+A = A A.A = A



e. Asas Negasi



(Ā) = Ā (Ā) = A



f. Asas Redudansi



A+A.B = A A.(A+B) = A



g. Lain-lain



1. 0+A = A 2. 1.A = A



7.



3. 1+A = 1 4. 0.A = 0 5. Ā+A = 1 6. Ā.A = 0



8.



7. A+ Ā.B = A+B 8. A.( Ā+B) = A.B



2.5. Peta Karnaugh Kelebihan dari aljabar boole dan teorema De Morgan dapat digunakan untuk menyederhanakan suatu rangkaian digital yang rumit. Metode penyederhanaan dengan menggunakan peta karnaugh sangat penting untuk mereduksi harga rangkaian, ukuran fisik,



dan



menelusuri



kesalahan



gerbang-gerbang



logika



dan



sebagainya.



Penyederhanaan peta karnaugh sering digunakan oleh para perancang digital dan insinyur untuk merancang suatu rangkaian digital. Sebuah peta karnaugh adalah sebuah metode penyederhanaan secara grafis berupa tabel kebenaran yang menunjukkan level keluaran dari persamaan Boole untuk setiap kemungkinan masukan variabel kombinasi yang dikehendaki. Setiap level keluaran ditempatkan pada sel atau sel kotak dari peta karnaugh. Keluaran logika yang dikehendaki ditandai dengan 1. Sisanya ditandai dengan 0. Banyaknya jumlah sel dalam peta karnaugh mengikuti aturan biner, yaitu: untuk 2 variabel diperlukan 2 2 = 8



sel, 3 variabel diperlukan 23 = 8 sel, 4 variabel diperlukan 24 = 16 sel. Dari peta karnaugh tersebut lalu dibuat persamaan aljabar Boolean-nya, dan untuk menghemat pemakaian gerbang dapat dilakukan penyederhanaan. Berikut contoh pada 2 dan 3 variabel masukan. a. 2 Variabel Kita ambil 2 (dua) variable A dan B, dari kedua variable ini kemungkinan yang terjadi adalah 4 buah kemungkinan, dalam K-Map penyelesaiannya adalah dengan menggunakan 4 kotak dan setiap kotak merupakan jalinan antara variable atau antara negasi dari variable. Berikut 2 contoh Kpada masukan 2 Variabel: Tabel Contoh 1 A B 0 0 1 1



0 1 0 1



Y (Output) 1 1 0 0



Tabel Contoh 2 A B 0 0 1 1



0 1 0 1



Map Y (Output) 1 1 0 1



Gambar 2.22. K-Map dan Hasil Persamaan Aljabar Boolean 2 Masukan (Sumber: http://cael-two.blogspot.co.id/2010/09/karnaugh-map-petakarnaugh.html)



b. 3 Variabel



Kita ambil 3 (dua) variable A, B dan C, dari kedua variable ini kemungkinan yang terjadi adalah 8 buah kemungkinan, dalam K-Map penyelesaiannya adalah dengan menggunakan 8 kotak dan setiap kotak merupakan jalinan antara variable atau antara negasi dari variable. Berikut contoh K-Map pada masukan 3 Variabel: Tabel Kebenaran Masukan 3 Variabel A B C Y 0 0 0 1 0 1 1 1



0 0 1 0 1 0 1 1



0 1 0 0 1 1 0 1



(Output) 1 0 1 1 1 0 1 1



Gambar 2.23. K-Map dan Hasil Persamaan Aljabar Boolean 3 masukan (Sumber: http://cael-two.blogspot.co.id/2010/09/karnaugh-map-petakarnaugh.html)



2.6. 7-Segment Display Seven Segment Display (7 Segment Display) 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 Digital dan juga Panel Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital. Setiap segmennya 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 digunakan untuk menampilkan Huruf Hexadecimal dari A sampai F. Pada beberapa jenis Seven Segment Display, terdapat juga penambahan “titik” yang menunjukan angka koma desimal. Berdasarkan material yang digunakan, terdapat beberapa media yang dapat digunakan, diantaranya adalah Incandescent bulbs, Fluorescent lamps (FL), Liquid Crystal Display (LCD) dan Light Emitting Diode (LED). Salah satu jenis Seven Segment Display yang sering digunakan oleh para penghobi Elektronika adalah 7 Segmen yang menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya. Terdapat 2 Jenis LED 7 Segmen, diantaranya adalah “LED 7 Segmen common Cathode” dan “LED 7 Segmen common Anode”.



Gambar 2.24. 7-Segment Diplay dari LED (Sumber: http://www.instructables.com/id/How-to-use-a-Seven-SegmentDisplay-Arduino-Tutoria/) a. Common Cathode Pada LED 7 Segmen jenis Common Cathode (Katoda), Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masingmasing Kaki Anoda Segmen LED.



Gambar 2.25. Skema 7 Segmen Common Katoda (Sumber: http://www.electronics-tutorials.ws/blog/7-segment-displaytutorial.html) b. Common Anode 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.



Gambar 2.26. Skema 7 Segmen Common Anoda (Sumber: http://www.electronics-tutorials.ws/blog/7-segment-displaytutorial.html) 2.7. BCD to 7-Segment Decoder 2.1.



Integrated Circuit



IC atau integrated circuit adalah salah satu komponen elektronika aktif yang merupakan gabungan dari ratusan bahkan ribuan komponen elektronika seperti transistor, resistor, dioda, dan juga kapasitor. Dalam komponen ini tersimpan berbagai jenis komponen tersebut dalam bentuk yang lebih compact. Mayoritas IC dibuat dengan menggunakan bahan semikonduktor berupa silicon. Dalam bahasa Indonesia, komponen IC juga kerap disebut dengan nama sirkuit terpadu. Komponen IC sangat bermacam-macam dan memiliki fungsi yang berbeda-beda satu sama lain. Bentuk IC pun juga sangat bermacam-macam, mulai dari yang mirip transistor, single in line, dual line, sampai dengan persegi seperti prosesor komputer. Dalam rangkaian digital, IC dapat berfungsi sebagai Gerbang Logika, Flip-flop, Clock Generator, Multiplexer, Memory, Mikrokontroler, Mikroprosesor, dll. Ada beberapa macam IC berdasarkan komponen utamanya yaitu IC TTL dan IC CMOS.



Gambar 2.27. Integrated Circuit (Sumber: http://projectshopbd.com/product/ic-7447-i8/) 



IC TTL (Integrated Circuit Transistor Transistor Logic) IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian-rangkaian digital karena menggunakan sumber tegangan yang relatif rendah, yaitu antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Komponen utama IC TTL adalah beberapa transistor BJT yang digabungkan sehingga membentuk dua keadaan (ON/FF). Dengan mengendalikan kondisi ON/OFF transistor pada IC digital, dapat dibuat berbagai fungsi logika. ada tiga fungsi logika dasar yaitu AND, OR dan NOT. IC dengan jenis ini dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya. IC Gerbang logika



untuk tipe TTL ditandai dengan kode 74 (seri 74xx, 741xx, 742xx, 743xx, 744xx). Konsumsi daya dari IC jenis TTL ini relatif besar. Pada IC jenis ini, untuk menghasilkan logika ‘1’ diberikan tegangan 5 V, sedangkan untuk logika ‘0’ diberikan tegangan 0 V. 



IC CMOS (Integrated Circuit Metal Oxide Semiconductor) Terdapat beberapa perbedaan yaitu dalam penggunaan IC CMOS. Karena menggunakan transistor MOSFET, pada jenis ini konsumsi daya yang diperlukan sangat rendah dan memungkinkan pemilihan tegangan sumbernya yang jauh lebih lebar yaitu antara 3 V sampai 15 V. level pensaklaran CMOS merupakan fungsi dari tegangan sumber. Makin tinggi sumber tegangan akan sebesar tegangan yang memisahkan antara keadaan “1” dan “0”. Kelemahan IC CMOS diantaranya seperti kemungkinan rusaknya komponen akibat elektrostatis dan harganya lebih mahal. Perlu diingat bahwa semua masukan (input) CMOS harus di groundkan atau dihubungkan dengan sumber tegangan. IC jenis ini berisi rangkaian yang merupakan



gabungan



dari



beberapa



komponen



MOSFET



untuk



membentuk gerbang dengan fungsi logika. IC Gerbang logika yang menggunakan CMOS ditandai dengan kode 40 (seri 40xx). Logika dari IC CMOS diwakili oleh tegangan maksimalnya catu yang diberikan, bila catu yang diberikan adalah 15 V maka logika ‘1’ akan diwakili oleh tegangan maksimal sebesar 15 V. Sedangkan untuk logika ‘0’ diberikan tegangan 0 V. 2.2.



BCD to 7-Segment Decoder Dekoder BCD ke 7 segment jenis TTL adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengubah kode bilangan biner BCD (Binary Coded Decimal) menjadi data tampilan untuk penampil/display 7 segment yang bekerja pada tegangan TTL (+5 volt DC). Dalam artikel ini dekoder BCD ke 7 segmen yang digunakan adalah jenis TTL. Decoder BCD ke 7 segmen jenis TTL ada beberapa macam diantaranya keluarga IC TTL 7447 dan keluarga IC TTL 7448. Kedua IC TTL: tersebut memiliki fungsi yang sama namun peruntukannya berbeda IC 7447



digunakan untuk driver 7 segment common anode sedangkan IC 7448 digunakan untuk driver display 7 segment common cathode. Untuk aplikasi yang terlihat pada kedua gambar dibawah adalah teknik driver penampil 7 segmen standar menggunakan decoder BCD ke 7 segmen TTL IC 7447 dan IC 7448. Fungsi resistor pada setiap jalur output dekoder BCD ke 7 segmen tersebut adalah sebagai pembatas arus maksimum yang mengalir pada LED penampil 7 segmen.



Gambar 2.29. Rangkaian Aplikasi Dekoder BCD Ke 7 Segmen Common Anoda (IC 7447) dan Common Cathode (IC 7448) (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id/dekoder-ttl-bcd-ke-7-segment/)



Gambar 2.30. Gerbang Logika pada IC 7447 (Sumber: http://www.kemvíp.vn/2013/05/ic-7447-giai-ma-led-7-oan.html)



2.8.



Flip-flop Flip-flop adalah suatu rangkaian elektronika yang memiliki dua kondisi stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Flip Flop merupakan



pengaplikasian gerbang logika yang bersifat Multivibrator Bistabil. Dikatakan Multibrator Bistabil karena kedua tingkat tegangan keluaran pada Multivibrator tersebut adalah stabil dan hanya akan mengubah situasi tingkat tegangan keluarannya saat dipicu (trigger). Flip-flop mempunyai dua Output (Keluaran) yang salah satu outputnya merupakan komplemen Output yang lain. Flip-flop Elektronik yang pertama kali ditemukan oleh dua orang ahli fisika Inggris William Eccles and F. W. Jordan pada tahun 1918 ini merupakan dasar dari penyimpan data memory pada komputer maupun Smartphone. Flip-flop juga dapat digunakan sebagai penghitung detak dan sebagai penyinkronsasian input sinyal waktu variabel untuk beberapa sinyal waktu referensi. Rangkaian Flip-flop pada umumnya dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu S-R Flip-flop, D Flip-flop, T Flip-flop dan JK Flip-flop. Berikut dibawah ini adalah penjelasan singkatnya. 1. S-R Flip-flop S-R adalah singkatan dari “Set” dan “Reset”. Sesuai dengan namanya, S-R Flip-flop ini terdiri dari dua masukan (INPUT) yaitu S dan R. S-R Flip-flop ini juga terdapat dua Keluaran (OUTPUT) yaitu Q dan Q’. Rangkaian S-R Flipflop ini umumnya terbuat dari 2 gerbang logika NOR ataupun 2 gerbang logika NAND. Ada juga S-R Flip-flop yang terbuat dari gabungan 2 gerbang Logika NOR dan NAND. Berikut ini adalah diagram logika NOR Gate S-R Flip-flop, NAND Gate S-R Flip-Flop dan Clocked S-R Flip-flop (gabungan gerbang logika NOR dan NAND).



Gambar 2.31. Skema Gerbang Logika S-R Flip-Flop (Sumber: http://teknikelektronika.com/pengertian-flip-flop-jenis-flip-flop/)



2. T Flip-flop T Flip-flop merupakan bentuk sederhana dari J-K Flip-flop. Kedua Input J dan K dihubungkan sehingga sering disebut juga dengan Single J-K Flip-Flop. Berikut ini adalah diagram logika T flip-flop.



Gambar 2.34. Skema Gerbang Logika T Flip-Flop (Sumber: http://teknikelektronika.com/pengertian-flip-flop-jenis-flip-flop/) 2.9.



Rangkaian Pencacah (Counter) Rangkaian counter adalah rangkaian elektronika yang befungsi untuk



melakukan penghitungan angka secara berurutan baik itu perhitungan maju ataupun perhitungan mundur. Yang dimaksud dengan perhitungan maju adalah di mana rangkaian akan menghitung mulai dari angka yang kecil menuju angka yang lebih besar. Sedangkan perhitungan mundur adalah sebaliknya. Perhitungan bisa mencapai jumlah yang tidak terbatas tergantung perancangan rangkaian ataupun tuntutan kebutuhan. Untuk membuat fungsi yang lebih banyak anda tinggal menambah IC dan 7-segmentnya sesuai dengan fungsi yang diinginkan.



1. Counter Counter yang juga disebut pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk berbagai operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan komunikasi, dan sebagainya. Counter



tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta Karnaugh sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangannya counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop, tergantung karakteristik masing-masing flip-flop tersebut. Secara umum terdapat jenis pencacah sinkron dan asinkron, berikut penjelasannya: 2. Asynchronous Counter Asyncronous counter tersusun atas flip-flop yang dihubungkan seri dan pemicuannya tergantung dari flip-flop sebelumnya, kemudian menjalar sampai flip-flop MSB-nya. Karena itulah Asyncronous counter sering disebut juga sebagai ripple-through counter. Sebuah Counter Asinkron (Ripple) terdiri atas sederetan Flip-flop yang dikonfigurasikan dengan menyambung outputnya dari yang satu ke yang lain. Yang berikutnya sebuah sinyal yang terpasang pada input Clock FF (Flip-Flop) pertama akan mengubah kedudukan outputannya apabila tebin (Edge) yang benar yang diperlukan terdeteksi. Output ini kemudian mentrigger inputn clock berikutnya ketika terjadi tebing yang seharusnya sampai. Dengan cara ini sebuah sinyal pada inputnya akan meripple (mentrigger input berikutnya) dari satu FF ke yang berikutnya sehingga sinyal itu mencapai ujung akhir deretan itu. Ingatlah bahwa FF dapat membagi sinyal input dengan faktor 2 (dua). Jadi Counter dapat menghitung dari 0 sampai 2n-1 (dengan n sama dengan banyaknya Flip-flop dalam deretan itu). Berikut contoh rangkaian Asynchronous Counter Up 4-bit, dengan urutan dari Q0 – Q3 merupakan LSB ke MSB.



Gambar 2.35. Rangkaian Asynchronous Counter (Sumber: http://www.chegg.com/homework-help/)



Clock Q0 Q1 Q2 Q3



Gambar 2.36. Time Analysis Asynchronous Counter (Sumber: http://www.8085projects.info/etut6.asp) 3. Synchronous Counter Synchronous counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous counter ini sendiri terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbadaan waktu tunda yang di sebut carry propagation delay. Penerapan counter dalam aplikasinya adalah berupa chip IC baik IC TTL, maupun CMOS, antara lain adalah: (TTL) 7490, 7493, 74190, 74191, 74192, 74193, (CMOS) 4017, 4029, 4042, dan lainlain. Pada Counter Sinkron, sumber clock diberikan pada masing-masing input Clock dari Flip-flop penyusunnya, sehingga apabila ada perubahan pulsa dari sumber, maka perubahan tersebut akan men-trigger seluruh Flip-flop secara bersama-sama. Berikut contoh rangkaian Synchronous Counter Up 4-bit, dengan urutan dari Q0 – Q3 merupakan LSB ke MSB.



Gambar 2.37. Rangkaian Synchronous Counter (Sumber: http://www.playhookey.com/digital/counters/synchronous_counter.html)



Gambar 2.38. Time Analysis Synchronous Counter (Sumber: http://www.electronics-tutorials.ws/counter/count_3.html)



BAB III TAHAPAN PRAKTIKUM 3.1 Alat Praktikum No .



Nama Alat



Gambar



Fungsi



Panel



Berfungsi untuk



Praktikum



mengetahui bilangan



Dasar Digital



biner berupa display digital



1 Berfunsi untuk menguhubungkan Kabel



komponen listrik



penghubung



antara satu dengan lainnya



3.2 Langkah Praktikum 



Percobaan 1 (Gerbang Logika Dasar dan Kombinasional) a. NOT 1. Hubungkan S1 (Switch 1) ke input salah satu gerbang logika NOT menggunakan kabel. 2. Hubungkan output gerbang logika NOT tersebut pada LED. 3. Variasikan input gerbang logika (switch kondisi 1(HIGH) atau kondisi 0(LOW)). 4. Catat hasil output (lampu nyala (HIGH) atau mati (LOW)) berdasarkan inputannya pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut.



b. OR (2 masukan) 1. Hubungkan salah satu input gerbang logika OR ke S1 dan input lainnya ke S2. 2. Hubungkan output gerbang OR tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut. 6. Lepas hubungan dari S1 ganti ke output clock generator HIGH. 7. Amati LED saat S2 pada kondisi HIGH, lalu saat S2 pada kondisi LOW. 8. Tuliskan kesimpulan hasil pengamatan ini pada section E.



c. AND (2 masukan) 1. Hubungkan salah satu input gerbang logika AND ke S1 dan input lainnya ke S2. 2. Hubungkan output gerbang AND tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut. 6. Lepas hubungan dari S1 ganti ke output clock generator HIGH. 7. Amati LED saat S2 pada kondisi LOW, lalu saat S2 pada kondisi HIGH. 8. Tuliskan kesimpulan hasil pengamatan ini pada section E.



d. NOR (2 masukan) 1. Hubungkan salah satu input gerbang logika NOR ke S1 dan input lainnya ke S2. 2. Hubungkan output gerbang NOR tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut.



e. NAND (3 masukan) 1. Hubungkan setiap input gerbang logika NAND ke S1, S2, dan S3. 2. Hubungkan output gerbang NAND tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan ketiga input tersebut (terdapat 8 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut.



f. XOR (2 masukan) 1. Hubungkan Switch (S1 dan S2), gerbang logika NOT, AND, OR seperti gambar dibawah ini:



2. Hubungkan output gerbang tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut.



g. Half Adder 1. Hubungkan Switch (S1 dan S2), gerbang logika NOT, AND, OR seperti gambar dibawah ini:



2. Hubungkan output gerbang tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E.



5. Tuliskan kesimpulan dari gerbang logika tersebut.



 Percobaan 2 (Teorema de Morgan dan Peta Karnaugh) a. Teorema Pertama de Morgan 1. Hubungkan Switch (S1 dan S2), gerbang logika NOT, AND seperti gambar dibawah ini:



2. Hubungkan output gerbang tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Bandingkan dengan hasil tabel kebenaran gerbang NOR, lalu tuliskan kesimpulan.



b. Teorema Kedua de Morgan 1. Hubungkan Switch (S1 dan S2), gerbang logika NOT, OR seperti gambar dibawah ini:



2. Hubungkan output gerbang tersebut pada lampu LED. 3. Variasikan kedua input tersebut (terdapat 4 variasi). 4. Catat hasil output pada tabel di section E. 5. Bandingkan dengan hasil tabel kebenaran gerbang NAND, lalu tuliskan kesimpulan



c. Peta Karnaugh (K-Map) 1. Rancang K-Map yang memiliki gerbang logika dengan tabel kebenaran sebagai berikut: Masukan Keluaran S1 S2 Y 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 2. Isi tabel K-Map dan persamaan aljabar boole-nya pada section E. 3. Gambarkan rangkaian logika-nya pada section E. 4. Uji rangkaian logika tersebut pada panel dasar digital. 5. Tulis kesimpulan dari percobaan tersebut.



 Percobaan 3 (7-Segment dan konversi bilangan biner) a. 7-Segment 1. Hubungkan S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 berpasangan satu-satu ke port a, b, c, d, e, f, g pada modul 7-Segment. 2. Variasikan switch-switch tersebut (S1 s/d S8), ke posisi HIGH atau LOW. 3. Amati apa yang terjadi, bagian LED mana yang berubah kondisi jika masukan di rubah. 4. Berdasarkan pengamatan diatas, tuliskan kesimpulan dan jelaskan jenis 7-Segment yang menjadi objek praktikum pada Section E.



b. BCD to 7-Segment Decoder 1. Hubungkan S1, S2, S3, S4, S5 berpasangan satu-satu ke port A, B, C, D, LT pada modul IC 7447. 2. Hubungkan port a, b, c, d, e, f, g pada IC 7447 ke port a, b, c, d, e, f, g pada 7-Segment (port berpasangan satu-satu sesuai dengan jenis huruf-nya). 3. Kondisikan sinyal masukan ke LT berada pada posisi LOW, cek apakah semua LED 7Segment menyala (display membentuk angka 8). 4. Jika semua lampu pada 7-Segment menyala maka teruskan pada langkah selanjutnya, jika tidak maka periksa jalur hubungan. 5. Berilah masukan ke IC 7447 berupa sistem bilangan biner 4-bit (ingat: HIGH pada switch sama dengan 1, LOW sama dengan 0), dimana urutan dari A ke D pada IC 7447 sama dengan urutan dari LSB (digit paling kanan) ke MSB (digit paling kiri) pada sistem bilangan biner. 6. Variasikan switch-switch biner dari yang merepresentasikan angka desimal 0 s/d 15. 7. Amati tampilan atau display pada 7-Segment. 8. Isi tabel pada section E yang menunjukkan hubungan masukan bilangan biner dengan nyala pada bagian lampu (yang ditunjukkan oleh huruf pada port) 7-Segment. 9. Tuliskan kesimpulan dari kegunaan IC 7447 ini.



 Percobaan 4 (Flip-flop dan Pencacah Riak) a. Flip-flop 1. Hubungkan sinyal keluaran clock generator LOW ke port clock pada IC 7472 dan juga langsung ke LED (diparalel). 2. Hubungkan keluaran Q dan Q pada LED (ketiganya berbeda LED). 3. Amati apa yang terjadi pada masing-masing LED. 4. Tuliskan kesimpulan dari hasil pengamatan tersebut (boleh menggunakan kata-kata ataupun grafik timing analysis).



b. Pencacah Riak 1. Hubungkan clock generator LOW, IC 7472 (4 buah), IC 7447, 7-Segment seperti rangkaian berikut ini:



2. Amati Display 7-Segment.



3. Tuliskan analisa maupun kesimpulan pada section E.



BAB IV HASIL PENGAMATAN  Percobaan 1 (Gerbang Logika Dasar dan Kombinasional) a. NOT Masukan 0 1



Keluaran 1 0



Kesimpulan: Gerbang not memiliki fungsi pembalik logika tegangan input pada outputnya jadi ketika nilai yang dimasukkan adalah 0 maka nilai outputnya adalah 1 begitu pula sebaliknya b. OR Masukan S1 0 0 1 1



S2 0 1 0 1



Keluaran 0 1 1 1



Kesimpulan: Gerbang or mempunyai beberapa input dan satu output. Akan memberikan sinyal keluaran 1 jika salah satu inputnya atau semua bernilai 1. Ket: Bila S2 di pindah ke high kemudian pada posisi low yang terjadi adalah kedip dan pada posisi high akan terang c. AND Masukan



Keluaran



S1



S2



0



0



0



0



1



0



1



0



0



1



1



1



Kesimpulan: Gerbang and mempunyai beberapa input dan satu output. Akan menghasilkan nilai keluaran 1 apabila semua nilai input adalah 1. Dan apabila ada semua atau salah satu bernilai selain 1 maka keluaran bernilai 0 Ket : Bila S2 di pindah ke high kemudian pada posisi low yang terjadi adalah LED tak menyala dan pada posisi high LED menyala redup d. NOR Masukan



Keluaran



S1



S2



0



0



1



0



1



0



1



0



0



1



1



0



Kesimpulan: Merupakan kebalikan dari or dimana nilai salah satu input 1 maka output bernilai 0. Sistem apabila salah ke 2 nya output akan benar dan sistem apabila minimal 1 benar akan salah. e. NAND Masukan



Keluaran



S1



S2



S3



0



0



0



1



0



0



1



1



0



1



0



1



0



1



1



1



1



0



0



1



1



0



1



1



1



1



0



1



1



1



1



0



Kesimpulan: Merupakan kebalikan dari fungsi and. Dimana akan menghasilkan nilai output 1 apabila salah satu bernilai 1 dan semua input bernilai 0. Dan out put akan bernilai 0 apabila semua input bernilai XOR Masukan



Keluaran



S1



S2



0



0



0



0



1



1



1



0



1



1



1



0



Kesimpulan: Akan menghasilkan sinya keluaran rendah(0) apabila sinyal input bernilai sama. Dan akan menghasilkan nilai output tinggi(1) apabila salah satu input berbeda nilai dengan yang lain. f. HALF-ADDER Masukan S1 0 0 1 1



S2 0 1 0 1



Keluaran Sum Carry 0 0 1 0 1 0 0 1



Kesimpulan: Output dari carry berlogika and dimana apabila semua input bernilai 1 maka output bernilai 1. Sedangkan sum apabila salah satu input bernilai 0 maka keluaran pada



gerbang and pertama adalah 1. Dan keluaran pada gerbang or bernilai 1 hingga diteruskan ke logika and maka input pada gerbang and ke dua adalah 1 sehingga output yg dihasilkan adalah 1  Percobaan 2(Teorema de Morgan dan Peta Karnaugh) a. Teorema pertama de Morgan Masukan



Keluaran



S1



S2



0



0



1



0



1



0



1



0



0



1



1



0



Kesimpulan:dikarenakan terdapat gerbang not sebelum gerbang and maka apabila input bernilai 0 maka output akan bernilai 1 begitu pula sebaliknya



b. Teorema kedua de Morgan Masukan



Keluaran



S1



S2



0



0



1



0



1



1



1



0



1



1



1



0



Kesimpulan:dikarenakan terdapat gerbang not sebelum gerbang or maka apabila input bernilai 1 maka output akan bernilai 0 begitu pula sebaliknya c. Peta Karnaugh (K-Map)



B B A 1 0 A 1 0 Persamaan Aljabar Boole : f= B Gambar rangkaian: Input Output B



B



Kesimpulan:membantu memudahkan menyelesaikan rangkaian dengan hanya mengetahui fungsinya.  Percobaan 3(7-Segment dan konversi bilangan biner) a. 7-segment Kesimpulan: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. b. BCD to 7-segment decoder Masukan



Karakter/Simbol yang Tampil



S1



S2



S3



S4



0



0



0



0



0



1



0



0



0



1



0



1



0



0



1



1



0



0



3



0



0



1



0



4



1



0



1



0



5



0



1



1



0



6



1



1



1



0



7



0



0



0



1



8



1



0



0



1



9



0



1



0



1



C



1



1



0



1



]



0



0



1



1



1



0



1



1



0



1



1



1



1



1



1



1



u c t -



Kesimpulan: IC ini adalah sebagai Dekoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka decimal  Percobaan 4(Flip-flop dan Pencacah Riak) a. Flip-flop Kesimpulan: Q dan Q kedip kedip tidak bersama dan relatif lambat dibandingkan clock dikarenakan arus pada clock terbagi menjadi 2 yaitu Q dan Q sendiri dan karena masuk ke IC 7447 b. Pencacah riak (Ripple Counter) Kesimpulan :Decoder IC 7447 yang memiliki 4 input dan outputnya 7 Fungsi decoder : alat untuk memecah kode dari sebuah input biner menjadi desimal Fungsi Ic 7472 : Untuk mengatur timing



BAB V KESIMPULAN a. Ada 7 macam gerbang logika dasar yaitu : 1. AND 2. OR 3. NOT 4. AND 5. XOR 6. NOR 7. XNOR 8. NAND b. Terdapat 2 teori hokum de morgan yaitu teorema de morgan 1 yang menyatakan bhawa komplemen dari hasil penjumlahan akan sama dengan haisl perkalian dari masing masing komplemen. Teori ini melibatkan gerbang NOR dan AND. Lalu teori de morgan 2 yang menyatakan bahwa komplemen hasil dai perkalian akan sama dengan penjumlahan seperti gerbang NAND dan OR. c. Rangkaian counter merupakan rangkaian elektronika yang befungsi melakukan penghitungan angka secara berurutan baik itu perhitungan maju ataupun perhitungan mundur. d. Gerbang logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal keluaran berupa tegangan tinggi ( 1 = High ) atau tegangan rendah . e. Ada 2 jenis seven segmen yaitu Common Anoda dan Common Katoda. f. Deoder BCD ke 7 segmen berfungsi untuk menerima masukan BCD-4 bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalu segmen untuk menampilkan angka decimal. g. Peta Karnaugh merupakan penyerdahanaan secara grafis yang merupakan table kebenaran dengna menunjukan level output dari persamaan aljabar Boolean pada setiap kemungkinan inputan variable kombinasi yang di inginkan. Terdapat bberapa jumlah sel berkelipatan seperti untuk inputan 2 variabel diperlukan 4 sel, jika 3 variabel diperlukan 8 sel dst. h. Aljabar Boolean adalah matematika yang digunakan untuk menganalisis dan menyederhanakan Gerbang Logika pada Rangkaian-rangkaian Digital Elektronika.



Boolean pada dasarnya merupakan Tipe data yang hanya terdiri dari dua nilai yaitu “True” dan “False” atau “Tinggi” dan “Rendah” yang biasanya dilambangkan dengan angka “1” dan “0” pada Gerbang Logika. Dengan menggunakan Hukum Aljabar Boolean ini, kita dapat mengurangi dan menyederhanakan Ekspresi Boolean yang kompleks sehingga dapat mengurangi jumlah Gerbang Logika yang diperlukan dalam sebuah rangkaian Digital Elektronika. i. Flip flop merupakan  Flip-flop adalah suatu rangkaian elektronika yang memiliki dua kondisi stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Flip Flop merupakan pengaplikasian gerbang logika yang bersifat Multivibrator Bistabil. Dikatakan Multibrator Bistabil karena kedua tingkat tegangan keluaran pada Multivibrator tersebut adalah stabil dan hanya akan berubah ketika tingkat tegangan keluarannya saat dipicu (trigger).  Flip-flop mempunyai dua Output (Keluaran) yang salah satu outputnya merupakan komplemen Output yang lain.