laporan sistem digital lab 3 - ti.b ccit-uin
DESCRIPTION
tidak untuk diperjual belikanTRANSCRIPT
SISTEM DIGITAL
“LAPORAN PENELITIAN 4-bit COUNTER UP D FLIP FLOP
MENGGUNAKAN IC 7474”
Disusun Oleh:
Novianto Wisnu Nugroho (11140910000097)
Siti Hardianti Lu’ul Jannah (11140910000112)
Tifani Shallynda Kania (11140910000115)
Dosen:
Mughni,M.Eng
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2016
1. Tujuan
Membuat rangkaian 4-bit counter up flip-flop menggunakan IC 7474.
2. Teori Dasar
Flip-flop
Flip-flop elektronik pertama ditemukan pada tahun 1918 oleh William Eccless dan F. W.
Jordan. Awalnya dinamai Sirkui Pemicu Eccles-Jordan dan berisi dua elemen aktif (tabung
vakum). Seperti versi sirkuit dan transistornya yang sering dijumpai pada komputer walaupun
etelah penemuan dari sirkuit integrasi, melalui flip flop yang dibuat dari gerbang logika yang
kita kenal sekarang.
Pada elektronik, Flip-Flop atau latch merupakan sirkuit elektronik yang memiliki dua arus
stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Sebuah flip-flop merupakan
multivibrator-dwistabil. Sirkuit dapat dibuat untuk mengubah arus dengan sinyal yang
dimasukkan pada satu atau lebih input kontrol dan akan memiliki satu atau dua output. Ini
merupakan elemen penyimpanan dasar pada Logika Sekuensial. Flip-flop dan latch merupakan
bangunan penting dalam sistem elektronik digital yang digunakan pada komputer, komunikasi
dan tipe lain dari sistem.
Flip-flop dan latch digunakan sebagai elemen penyimpan data, seperti penyimpan data
yang dapat digunakan untuk menyimpan memori, seperti sirkuit yang dijelaskan pada logika
sekuensial. Ketika menggunakan Read-only Memory, output dan keadaan selanjutnya tidak
hanya bergantung pada input awalnya saja, namun pula pada keadaan yang sekarang. Flip-flops
juga dapat digunakan untuk menghitung detak, dan untuk mengsinkronisasikan input signal
waktu variable untuk beberapa signal waktu yang direferensi.
Flip-flop dapat digunakan secara sederhana yaitu dengan menggunakan clock; sedangkan
yang paling sederhana dinamakan latch. Kata "latch" lebih biasa digunakan untuk menyimpan
data yang ada, sementara clocked devices dapat dikategorikan sebagai flip flop.
Flip-flop dan latch digunakan sebagai elemen penyimpanan data. Penyimpanan data ini
digunakan untuk menyimpan state (keadaan) pada ilmu komputer, dan sirkuit ini
merupakan logika sekuensial. Saat digunakan di mesin finite-state, hasil keluaran
dan state selanjutnya bergantung bukan hanya kepada keadaannya saat ini, namun juga
kepada state saat ini (dan, karena itu, masukan sebelumnya). Sirkuit juga dapat digunakan
untuk menghitung bunyi teratur dan sinkronisasi sinyal.
Flip-flop dapat dibagi dalam beberapa jenis umum: SR ("set-reset"), D ("data" atau
"delay"), T ("toggle"), dan jenis JK adalah salah satu bentuk umumnya.
a. JK Flip-Flop
Flip-flop J-K merupakan penyempurnaan dari flip-flop R-S terutama untuk mengatasi
masalah osilasi, yaitu dengan adanya umpan balik, serta masalah kondisi terlarang, yaitu
pada kondisi masukan J dan K berlogika 1 yang akan membuat kondisi keluaran menjadi
berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya atau dikenal dengan istilah toggle.
Gambar Diagram JK Flip-Flop
Master Slave JK Flip-Flop
Sebuah master slave JK Flip Flop di bentuk dari dua buah SR Flip Flop, dimana operasi
dari kedua SR Flip Flop tersebut dilakukan secara bergantian, dengan memberi input Clock
yang berlawanan pada ke dua SR Flip Flop tersebut. Prinsip dasar dari Master Slave JK
adalah: jika Clock diberi input “1”, gerbang AND 1 dan 2 akan aktif, SR Flip Flop ke 1
akan menerima data yang di masukkan melalui input Jdan K, semantara gerbang AND 3
dan 4 tidak aktif, sehingga SR Flip Flop ke 2 tidak ada respon. Sebaliknya jika Clock dari
input 0, gerbang 3 dan 4 aktif, slave akan mengeluarkan output di Q dan Q’, sementara
master tidak merespon input, karena gerbang AND 1 dan 2 tidak aktif skema perkabelan :
Gambar Rangkaian JK Flip-Flop:
Tabel Kebenaran JK Flip-Flop
Kelemahan dari flip-flop SR adalah munculnya output yang tidak dapat didefinisikan
ketika input S dan R tinggi untuk jenis NOR dan rendah untuk jenis AND. Untuk
menanggulangi keadaan tersebut, maka dikembangkan menjadi flip-flop JK yang dibangun
utnuk mengantisipasi keadaan terlarang pada SR flip-flop.
b. D Flip-Flop (Delay Flip-Flop)
D Flip-Flop memiliki 1 input yang disebut D (Data) serta 2 output yang disebut Q dan
Q’. Pada dasarnya D lip-flop diperoleh dari SR flip-flop yang salah satu inputnya didapat
dengan mengkomplemenkan input yang lain yaitu menambahkan satu gerbang NOT pada
masukan.
Prinsip kerja dari D Flip-flop adalah berapapun nilai yang diberikan pada input D akan
dikeluarkan dengan nilai yang sama pada output Q. D Flip-Flop diaplikasikan pada
rangkaian-rangkaian yang memerlukan penyimpanan data sementara sebelum
diprosesberikutnya. Salah satu contoh IC D Flip-flop adalah 74LS75, yang mempunya
input Asinkron.
Gambar Rangkaian D Flip-Flop
Master Slave D Flip-Flop
Master Save D Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang memiliki 2 latch D dan
sebuah inverter. Latch yang satu bernama Master dan yang kedua bernama Slave. Master
D hanya akan mendeskripsikan diktat yang outputnya hanya dapt diganti selama ujung
negatif jam.
Gambar Rangkaian Master Slave D Flip-Flop
IC 555 (Timer)
Sebuah sirkuit terpadu yang digunakan untuk berbagai pewaktu dan multivibrator. IC ini
didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada
tahun 1971 oleh Signetics. Nama aslinya adalah SE555/NE555 dan dijuluki sebagai "The IC
Time Machine". 555 mendapatkan namanya dari tiga resistor 5 kΩ yang digunakan pada sirkuit
awal. IC ini sekarang masih digunakan secara luas dikarenakan kemudahannya, kemurahannya
dan stabilitasnya yang baik. Sampai pada tahun 2008, diperkirakan sejuta unit diproduksi setiap
tahun. Bergantung pada produsen, IC ini biasanya menggunakan lebih dari 20 transistor,
2 diode dan 15 resistor dalam sekeping semikonduktor silikon yang dipasang pada kemasan
DIP 8 pin.
Tabel Spesifikasi IC 555
Tegangan catu (VCC) 4.5 hingga 15 V
Arus catu (VCC = +5 V) 3 hingga 6 mA
Arus catu (VCC = +15 V) 10 hingga 15 mA
Arus keluaran maksimum 200 mA
Borosan daya maksimum 600 mW
Suhu kerja 0 to 70 °C
Tabel Deskripsi Pin IC 555
No. Nama Kegunaan
1 GND GrouND (0V)
2 TR TRigger (penyulut), pulsa negatif pendek pada pin ini menyulut
pewaktuan
3 Q Output (keluaran), Selama pewaktuan, keluaran berada
pada +VCC
4 R Reset, interval pewaktuan dapat disela dengan memberikan
pulsa reset 0V
5 CV Control Voltage memungkinkan untuk mengakses pembagi
tegangan internal (2/3 VCC)
6 THR THReshold menentukan akhir pewaktuan (pewaktuan berakhir
Vthr < 2/3 VCC)
7 DIS DIScharge disambungkan ke kondensator, dan waktu
pembuangan muatan kondensator menentukan interval pewaktuan.
8 V+ positive supply Voltage tegangan catu positif yang harus di
antara The 3 dan 15 V
IC Regulator 7805
Regulator ini menghasilkan tegangan output stabil 5 Volt dengan syarat tegangan input yang
diberikan minimal 7-8 Volt (lebih besar dari tegangan output) sedangkan batas maksimal
tegangan input yang diperbolehkan dapat dilihat pada datasheet IC 78XX karena jika tidak
maka tegangan output yang dihasilkan tidak akan stabil atau kurang dari 5 Volt.
Gambar IC regulator 7805
Tabel Fungsi IC regulator 7805
Pin No Function Name
1 Input voltage (5V-18V) Input
2 Ground (0V) Ground
3 Regulated output; 5V (4.8V-5.2V) Output
Keunggulan
Jika dibandingkan dengan regulator tegangan lain, seri 78XX ini mempunyai keunggulan
di antaranya:
1. Untuk regulasi tegangan DC, tidak memerlukan komponen elektronik tambahan.
2. Aplikasi mudah dan hemat ruang
3. Memiliki proteksi terhadap overload (beban lebih), overheat (panas lebih), dan hubung
singkat
4. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78XX tidak hanya
melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya. (Wikipedia)
Kekurangan
1. Tegangan input harus lebih tinggi 2-3 Volt dari tegangan output sehingga IC 7805 kurang
tepat jika digunakan untuk menstabilkan tegangan battery 6 Volt menjadi 5 Volt.
2. Seperti halnya regulator linier lain, arus input sama dengan arus output. Karena tegangan
input harus lebih tinggi dari tegangan output maka akan terjadi terjadi panas pada IC
regulator 7805 sehingga diperlukan heatsink (pendingin) yang cukup.
IC 7474
Gambar Tampilan Pin IC 7474
IC 7474 termasuk jenis D Flip-Flop karena terdapat pin D (delay) seperti yang sudah
dijelaskan sebelumnya, juga termasuk didalam pinnya Preset dan Clear.
Tabel Deskripsi Pin IC 7474
Pin Number Description
1 Clear 1 Input
2 D1 Input
3 Clock 1 Input
4 Preset 1 Input
5 Q1 Output
6 Complement Q1 Output
7 Ground
8 Complement Q2 Output
9 Q2 Output
10 Preset 2 Input
11 Clock 2 Input
12 D2 Input
13 Clear 2 Input
14 Positive Supply
IC 7447 (Dekoder TTL BCD Ke 7 Segment)
Dekoder BCD ke 7 segment jenis TTL (Transistor–transistor logic) 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 anoda sedangkan IC 7448
digunakan untuk driver dispaly 7 segment common cathode. IC dekoder BCD ke 7 segment
sering juga dikenal sebagai driver display 7 segment karena selalu digunakan untuk
memberikan driver sumber tegangan ke penampil 7 segment.
Dekoder merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menampilkan kode-kode
biner menjadi karakter yang dapat dipahami secara visual. Decoder BCD ke 7 segment
merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah kode BCD menjadi karakter
tampilan angka desimal yang dapat dilihat secara visual. Ilustrasi dekoder BCD ke 7 segment
dapat dipahami dari gambar berikut:
Gambar Ilustrasi Decoder BCD ke 7 Segment
Data BCD 4 bit diubah menjadi tampilan visual angka desimal 0-9 menggunakan rangkaian
logika dasar digital (AND, OR dan NOR). Data BCD 4 bit tersebut diubah sesuai nilai desimal
seperti pada tabel berikut.
Tabel Kebenaran Dekoder BCD ke 7 Segment
Proses pengkodean data BCD menjadi tampilan angka desimal dilakukan secara terpisah
untuk tiap ruas/segment (ruas a- ruas g). Untuk membangun sebuah dekoder 7 segment dari
data tabel kebenaran diatas, langkah pertama adalah menentukan persamaan yang dapat
mewakili fungsi dekoder tiap ruas. Setelah itu dapat di buat rangkaian decoder untuk tiap ruas
menggunakan rangkaian digital dari gerbang logika dasar.
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas A
Sehingga rangkaian dekoder untuk ruas A dapat dibuat sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas A
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas B
Sehingga rangkaian dekoder untuk ruas B dapat dibuat sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas B
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas C
Sehingga rangkaian dekoder untuk ruas C adalah sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas C
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas D
Sehingga rangkaian dekoder untuk ruas D adalah sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas D
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas E
Sehingga rangkaian dekoder 7 segment untuk ruas E sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas E
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas F
Sehingga rangkaian dekoder 7 segment untuk ruas F sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas F
Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas G
Sehingga rangkaian dekoder 7 segment untuk ruas G sebagai berikut.
Gambar Dekoder BCD Ke 7 Segmen Ruas G
Untuk membangun dekoder BCD ke 7 segment secara utuh maka rangkaian-rangkaian
dekoder tiap ruas diatas di hubungkan menjadi 1 untuk sisi inputnya dan sisi outputnya
merupakan jalur untuk penampil 7 segment.
7 Segment Display
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 Digital dan juga Panel
Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital. Seven Segment
Display pertama diperkenalkan dan dipatenkan pada tahun 1908 oleh Frank. W. Wood dan
mulai dikenal luas pada tahun 1970-an setelah aplikasinya pada LED (Light Emitting Diode).
Seven Segment Display memiliki 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 jenis Seven Segment Display, diantaranya adalah Incandescent
bulbs, Fluorescent lamps (FL), Liquid Crystal Display (LCD) dan Light Emitting Diode (LED).
Terdapat 2 Jenis LED 7 Segmen, diantaranya adalah “LED 7 Segmen common Cathode”
dan “LED 7 Segmen common Anode”.
LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)
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 masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.
Gambar 7 Segment Display Cathode
LED 7 Segmen Tipe Common Anode (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.
Gambar 7 Segment Display Cathode
3. IMPLEMENTASI
Alat dan komponen yang digunakan adalah
1. Prototype Board
2. Timer 555
3. IC 7805
4. 2 IC 7474
5. IC 7447
6. 5 Lampu LED
7. Baterai 9v
8. Kabel Jumper
9. 2 Resistor 10 K
10. 6 Resistor 1 K
11. Kapasitor 22 microfarad
12. Baterai 9V
13. Connector 9V
Di bawah ini merupakan tampilan rangkaian yang telah dibuat.
Gambar Rangkaian 4-bit Counter Up IC 7474
4. Hasil Implementas
Di bawah ini gambar dari hasil implementasi.
Gambar Index ke 0
Gambar Index ke 1
Gambar Index ke 2
Gambar Index ke 3
Gambar Index ke 4
Gambar Index ke 5
Gambar Index ke 6
Gambar Index ke 7
Gambar Index ke 8
Gambar Index ke 9
Gambar Index ke 10
Gambar Index ke 11
Gambar Index ke 12
Gambar Index ke 13
Gambar Index ke 14
Gambar Index ke 15
Tabel Hasil Implementasi
Index A B C D 7 Segment Display
a b c d e f g
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
2 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1
3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
6 0 1 1 0 0 0 f f f f 0
7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
9 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1
10 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1
11 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1
12 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1
13 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1
14 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
15 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0
5. Kesimpulan
Kesimpulan yang di dapat dari hasil implementasi adalah hasil output dari 7 segment display
sesuai dengan input berupa biner yang dihasilkan dari IC 7474 menggunakan prinsip D Flip
Flop yang diterjemahkan oleh IC 7447.