TUGAS BESAR
Jam Digital Sederhana
1. Tujuan [Kembali]
- Menyelesaikan tugas besar untuk mata kuliah Sistem Digital yang diberikan oleh Bapak Darwison,M.T.
- Mengetahui cara membuat rangkaian aplikasi sederhana sistem digital
2. Alat dan Bahan [Kembali]
A. Alat
1. Generator Clock
Spesifikasi:
B. Bahan
1. Seven Segment
Spesifikasi seven segment:
2. Gerbang AND
Spesifikasi pin
- Tegangan Suplai 7V
- Tegangan Masukan 5.5V
- Pengoperasian Kisaran Suhu Udara Bebas 0°C hingga +70°C
- Kisaran Suhu Penyimpanan −65°C hingga +150°C
3. IC 74192
Spesifikasi pin:
4. LED (Light Emitting Diode)
Spesifikasi :
5. Switch (SW-SPDT)
3. Dasar Teori [Kembali]
1. Seven segment
Seven Segment merupakan bagian-bagian yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan decimal. Seven segment tersebut terbagi menjadi 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segment ini terdiri dari 1 atau 2 LED (Light Emitting Dioda). Seven segment bisa menunjukan angka-angka desimal serta beberapa bentuk tertentu melalui gabungan aktif atau tidaknya LED penyususnan dalam seven segment.
Supaya memudahkan penggunaannnya biasanya memakai sebuah sebuah seven segment driver yang akan mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan inputan biner yang diberikan. Bentuk tampilan modern disusun sebagai metode 7 bagian atau dot matriks. Jenis tersebut sama dengan namanya, menggunakan sistem tujuh batang led yang dilapis membentuk angka 8 seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Huruf yang dilihatkan dalam gambar itu ditetapkan untuk menandai bagian-bagian tersebut.
Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 bagian, sehingga harus menggunakan decoder BCD (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka. Decoder tersebut terbentuk dari pintu-pintu akal yang masukannya berbetuk digit BCD dan keluarannya berupa saluran-saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.
Suatu rangkaian elektronika yang menggunakan system digital sering memerlukan suatu alat pencacah yang dapat melakukan seperti itu disebut dengan Binary Up Down Counter yang dapat menghitung ke atas dan ke bawah dengan mengatur suatu alat control tertentu. Pencacah seperti ini sering juga disebut dengan pencacah maju mundur. Pencacah maju yaitu pencacah dalam urutan meningkat, yakni urutan cacahnya adalah 0 – 1 – 2 – 3……….n-0. Rangkaian Timer CountDown & CountUp adalah suatu rangkaian digit mulai angka 0 ( nol ) sampai tujuh atau CountUp dan mulai angka tujuh sampai angka 0 atau CountDown. Aplikasi dari rangkaian ini biasa digunakan untuk stopwacth ( CountUP ) dan untuk timer lampu lalu lintas ( CountDown ).
Rangkaian ini memanfaatkan binary 4-bit dari IC 74LS192 yang kemudian output dari IC 74LS192 ini di proses lagi menggunakan IC 74LS47 yang selanjutnya di tampilkan oleh seven segment. Jika menggunakan seven segment decoder, maka IC 74LS47 tidak perlu Digunakan. Jika ingin membuat rangkaian ini, yang perlu diperhatikan adalah pembelian seven segment, yaitu seven segment dengan Common Anode.
Rangkaian counter dengan tampilan seven segment adalah rangkaian elektronika yang sederhana dengan memanfaatkan prinsip kerja IC 555 dan tentunya IC 74LS192 sebagai driver seven segment. Seven segment display biasa tersusun atas 7 bagian yang setiap bagiannya merupakan LED (Light Emitting Diode) yang dapat menyala. Jika 7 bagian diode ini dinyalakan dengan aturan yang sedemikian rupa, maka ketujuh bagian tersebut dapat menampilkan sebuah angka. Seven-segment display membutuhkan 7 sinyal input untuk mengendalikan setiap diode di dalamnya. Setiap diode dapat membutuhkan input HIGH atau LOW untuk mengaktifkannya, tergantung dari jenis seven-segmen display tersebut. Jika Seven-segment bertipe common-cathode, maka dibutuhkan sinyal HIGH untuk mengaktifkan setiap diodenya. Sebaliknya, untuk yang bertipe common-annode, dibutuhkan input LOW untuk mengaktifkan setiap diodenya.
Konfigurasi Pin IC Dekoder BCD Ke 7 Segmen 7448
- Jalur input data BCD, pin input ini terdiri dari 4 line input yang mewakili 4 bit data BCD dengan sebutan jalur input A, B, C dan D
- Jalur ouput 7 segmen, pin output ini berfungsi untuk mendistribusikan data pengkodean ke penampil 7 segmen. Pin output dekoder BCD ke 7 segmen ini ada 7 pin yang masing-masing diberi nama a, b, c, d, e, f dan g
- Jalur LT (Lamp Test) yang berfunsi untuk menyalakan semua led pada penampil 7 segmen, jalur LT akan aktif pad saat diberikan logika LOW pad jalut LT tersebut
- Jalur RBI (Riple Blanking Input) yang berfungsi untuk menahan sinyal input (disable input), jalur RBI akan aktif bila diberikan logika LOW
- Jalur RBO (Riple blanking Output) yang berfungsi untuk menahan data output ke penampil 7 segmen (disable output), jalur RBO ini akan aktif pada sat diberikan logika LOW
2. Gerbang AND
Gerbang AND akan berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1, namun bila salah satu atau semua keluarannya berlogika 0 maka keluarannya berlogika 0.
Perhatikan Tabel kebenaran dibawah untuk menjelaskan gerbang AND
Tabel diatas disebut tabel kebenaran untuk gerbang AND memberikan semua kemungkinan kombinasi masukan dari masukan A dan B. Tabel kebenaran mendefinisikan dengan sangat tepat operasi gerbang AND.
3. IC 74192
IC 74192 di gunakan sebagai counter. Komponen utama IC 74192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan (penghitung) sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di took komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logika. Transisi logic dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD(Binary Code Decimal) QA, QB, QC, dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logika 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit.
74LS192 Pin Description
| Pin No | Pin Name | Description |
| 1 | P1 | Parallel Data Input |
| 2 | Q1 | Flip-Flop Output |
| 3 | Q0 | Flip-Flop Output |
| 4 | CPD | Count Down Clock Pulse Input |
| 5 | CPU | Count Up Clock Pulse Input |
| 6 | Q2 | Flip-Flop Output |
| 7 | Q3 | Flip-Flop Output |
| 8 | GND | Ground |
| 9 | P3 | Parallel Data Input |
| 10 | P2 | Parallel Data Input |
| 11 | PL’ | Asynchronous Parallel Load (Active LOW) Input |
| 12 | TCU’ | Terminal Count-Up (Carry) Output |
| 13 | TCD’ | Terminal Count Down (Borrow) Output |
| 14 | MR | Asynchronous Master Reset (Clear) Input |
| 15 | P0 | Parallel Data Input |
| 16 | VCC | Positive Supply |
Walaupun IC 74192 merupakan pencacah dekade, namun bila kita menginginkan untuk membentuk pencacah MOD-n, dengan n < 10, kita dapat mewujudkannya, seperti diperlihatkan pada gambar rangkaian 3. Adanya kaki Carry Out dan Borrow Out memungkinkan lebih dari satu IC 74192 dirangkai cascade untuk membentuk pencacah 0-99, 0-999, dan seterusnya, seperti diperlihatkan di gambar rangkaian 4. Selain itu IC 74192 juga mempunyai kaki masukan A, B, C, D, dan Load yang memungkinkan kita mempunyai nilai awal pencacah tertentu, tidak harus 0.
4. LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
5. Generator Clock
Pembangkit clock merupakan suatu rangkaian digital yang digunakan untuk menghasilkan pulsa atau clock yang selanjutnya digunakan untuk menggerakan rangkaian digital. Clock diibaratkan nyawa bagi rangkaian digital karna tanpa clock rangkaian digital tidak akan bekerja.
Generator clock adalah jenis sirkuit yang menghasilkan sinyal listrik yang terus menerus dan tersinkronisasi untuk keperluan pengaturan waktu di berbagai perangkat. Karena banyak peralatan elektronik kelas atas mengharuskan sinyal listrik dan perangkat mekanis bekerja sama secara efisien, generator clock sering kali merupakan komponen penting di banyak perangkat untuk memastikan bahwa semua komponen lainnya bekerja secara harmonis.
Generator clock umumnya terbuat dari papan sirkuit piezo-listrik kuarsa atau keramik yang mencakup osilator dan penguat. Saat bahan piezo-elektrik merespons perubahan tekanan, osilator menghasilkan gelombang konstan yang berulang, seperti gelombang persegi, untuk menyinkronkan peristiwa eksternal. Penguat menerima dan membalikkan sinyal ini, meneruskannya ke output, dan mengembalikan sebagian sinyal kembali ke osilator.
Generator clock menguntungkan karena memungkinkan perangkat mekanis tetap tersinkronisasi dengan perangkat digitalnya. Banyak generator jam, yang dikenal sebagai "generator clock yang dapat diprogram," dapat dimodifikasi untuk mengubah sinyal yang mereka hasilkan, memungkinkan pengguna untuk mengubah kecepatan perangkat mekanis dan digital melakukan tugas. Generator clock biasanya berukuran kecil, ringan, dan murah untuk diproduksi, memungkinkannya ditempatkan di perangkat elektronik yang lebih kecil seperti laptop, notebook, dan smartphone.
4. Rangkaian [Kembali]
- Prosedur percobaan
Persiapkan semua komponen yang dibutuhkan.
Susun semua komponen seperti pada gambar rangkaian.
Kemudian hubungkan semua komponen dengan benar dan tepat.
Kemudian jalankan simulasi rangkaiannya.
- Gambar rangkaian
- Prinsip kerja
Pada rangkaian jam digital sederhana ini menggunakan IC 74192 yang pada rangkaian ini berfungsi sebagai counter up yang mencacah bilangan biner 4 bit mulai dari 0000 - 1001 atau dalam decimal 0 - 9. IC 74192 ini dihubungkan ke BCD to seven segment yang bisa langsung mengubah bilangan binary ke bilangan desimal. Pada IC 74192 terdapat 4 buah input yaitu kaki D0, D1, D2, dan D3 dan 4 buah output yaitu kaki Q0, Q1, Q2, dan Q3.
Pada rangkaian terdapat 6 buah display seven segment yang terhubung ke 6 buah IC 74192 yang masing-masingnya terhubung satu per satu.
Pada bagian couter detik dimulai Clock atau pemicu yang memiliki periode 1 detik dari rangkaian terhubung ke pin UP (U1) yang akan melakukan counter pada display dari 00 sampai 59 detik. Pada display seven segment U1 mengcounter dari 0-9 dan akan kembali ke 0, agar display pertama (U1) terhubung ke display kedua (U2) maka hubungkan jalur dari pin TCU ke masukan IC 74192 U2 pada pin Up IC(U2) akan menampilkan data cacahan puluhan, TCU atau Terminal Count Up (Carry), artinya apabila counter sudah mencacah sampai biner 1001 atau 9 dalam desimal maka pin carry akan memberikan detak untuk pencacahan selanjutnya yaitu pada IC puluhan, sehingga IC puluhan akan terpicu mengeluarkan pencacahan data biner selanjutnya, begitu seterusnya hingga mencapai angka 99 dalam desimal dan kembali ke 00. Sedangkan pada display kedua U2 setelah angka 5 akan mereset kembali ke angka 0 atau pada detik ke 60 akan mereset kembali ke 00. Hal ini dapat terjadi karena pada IC 74192 terdapat pin MR yang berfungsi mereset menjadi 00. Pin MR ini akan aktif dalam keadaan aktif high. Untuk dapat mereset ini display U2 dihubungkan pada gerbang logika AND dimana gerbang logika AND ini berprinsip mengalikan yang mana jika salah satu input berlogika 0 maka output akan berlogika 0(low) sedangkan jika kedua input berlogika 1 maka output akan berlogika 1(high). Gerbang logika AND dihubungkan pada kaki ke-1 dan ke-3 dari display seven segment U2, jika pada display menunjukan bit 0101 bit akan diteruskan ke gerbang AND (U4:A) sehingga akan menghasilkan logika high yang kemudian diteruskan ke kaki MR IC kedua (U2). Karna input yang sampai pada kaki MR berlogika high maka display U2 akan otomatis mereset kembali ke angka 00 setelah angka 5.
Prinsip kerja pada rangkaian counter menit sama seperti pada rangkaian counter detik, perbedaannya pulsa pemicu yang memiliki periode 60 detik dari rangkaian counter detik terhubung ke pin UP U5 berarti keluaran IC 74192 (U3) akan berbentuk bilangan biner 4 bit naik dari 0000 sampai 1111, karena pin MR dihubungkan ground atau diberi sinyal rendah maka keluaran IC 74LS192 (U3) hanya akan melakukan counter dari 0000 sampai 1001. Setelah keluaran bit 1001 tercapai maka TCU (U3) akan memberikan pulsa tinggi 1 kali pada pin UP di 74192 (U5), sehingga terjadi counter up pada U5 dari 0000 menjadi 0001. IC (U3) terus melakukan counter naik berulang dari 0000 sampai 1001, dan setelah mencapai keluaran 1001 akan memicu atau meberikan clock lagi pada U5 sebanyak satu kali. Kejadian ini terus berulang sampai keluaran pada U5 menjadi 0110. Setelah U5 memiliki keluaran 0110 maka keluaran gerbang AND menjadi 1 dan akan mengaktifkan MR sehingga U5 akan mereset atau kembali memiliki keluaran 0000.
Pada bagian jam ini akan mengcounter dengan desimal 24 jam. Prinsip kerja pada rangkaian counter jam sama seperti pada rangkaian counter menit dan detik, perbedaannya pulsa pemicu yang memiliki periode 3600 detik dari rangkaian counter menit terhubung ke pin UP U7 berarti keluaran IC 74192 (IC7) akan berbentuk bilangan biner 4 bit naik. Pada display kelima input gerbang logika AND dihubungkan keduanya pada kaki ke-3 dari display seven segment U7, jika pada display menunjukan bit 0100 bit akan diteruskan ke gerbang AND (U4:B) sehingga akan menghasilkan logika high yang kemudian diteruskan ke kaki input gerbang AND (U4:C), yang mana gerbang AND (U4:C) juga dihubungkan pada display ke-6 (U8) yang akan mereset jika menunjukan bit 0010. Keluaran ini akan mengaktifkan MR dari IC U7 dan U8 sehingaa akan mereset atau kembali memiliki keluaran 0000.
Switch 1 dan Switch 2 berfungsi untuk mempercepat counter naik untuk mengatur Jam sesuai dengan keinginan kita sehingga keluaran IC U3 dan IC U5 dapat berubah berdasarkan clock atau pemicu waktu tanpa perlu menunggu counter dari waktu detik atau menit.
6. File Download [Kembali]
- Download file HTML [klik disini]
- Download file rangkaian [klik disini]
- Download Video rangkaian [klik disini]
- Download datasheet gerbang logika AND [klik disini]
- Download datasheet seven segment [klik disini]
- Download datasheet IC 74192 [klik disini]
- Download datasheet LED [klik disini]
- Download datasheet generator clock [klik disini]
- Download datasheet Switch [klik disini]
Komentar
Posting Komentar