LAPORAN PROJECK ELEKTRONIKA 1

MODULO 10 DENGAN PENGAPLIKASIAN

LAMPU LED & SEVEN SEGMENT

Disusun Oleh Kelompok 08 :

Nama / Nim : Ahmad Syariffudin Syifa 11/320460/DPA/04153

Nama / Nim : Eko Prastia 11/320389/DPA/04117

Nama / Nim : Hastuti Sulistya Ningrum 11/320436/DPA/04075

LABORATORIUM D3 ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASISEKOLAH VOKASI

UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA

2012

1. ALAT DAN BAHAN

- Cutter - PCB secukupnya

- Setrika - Jack DC 1 pcs

- Baskom - Lampu Led 4 pcs

- Bor - Kabel (jumper) secukupnya

- Solder - Swicth 1 pcs

- Tang - Resistor 5 pcs

- Atraktor - 7 Segment 1 pcs

- Adaptor - IC 7437 2 pcs

- Tenol/Timah - IC 7447 1 pcs

- FeCl - IC 7400 1 pcs

- Skematik siap cetak (pada kertas glossi)

2. CARA KERJA

Pencacah atau penghitung (counter) merupakan piranti yang penting fungsinya

dalam suatu sistem rangkaian digital. Suatu pencacah akan menghitung jumlah daur

yang dilewati oleh pulsa clock pemicunya. Rangkaian ini tersusun dari beberapa buah

JKFF yang terpicu pada pinggiran positif atau negatif, dengan fungsi-fungsi set dan

clear-nya.

Gambar 2.1 JKFF

Pencacah 4 bit disusun dari 4 buah JKFF dengan keluaran dari setiap FF akan

memicu FF yang ada di belakangnya. Suatu sinyal clock memicu FF A pada saat

pulsa itu tiba. Selanjutnya keluaran FF A akan memicu FF B, dengan keluaran FF B

memicu FF C, yang pada akhirnya keluaran FF C akan memicu FF D.

Cara kerja dari rangkaian ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Misalkan pada keadaan awal semua FF telah direset, sehingga setiap FF

mempunyai keluaran nol. Jadi sebelum datang pulsa clock pertama diperoleh

DCBA = 0000.

2. Ketika pulsa clock pertama tiba (clock=1), maka FF A akan dipicu sehingga

diperoleh A=1, sedangkan FF lainnya belum bekerja dan tetap pada keadaan

awalnya. Untuk daur yang pertama diperoleh keluaran DCBA = 0001.

3. Ketika pulsa clock kedua tiba, maka FF A kembali dipicu sehingga keluarannya

berubah dari menjadi rendah (A=0). Perubahan keadaan pada A merupakan

picuan pada FF B, sehingga menghasilkan B=1. sedangkan FF C dan D tetap pada

keadaan awalnya. Untuk daur ini diperoleh DCBA = 0010.

4. Ketika pulsa clock ketiga tiba, maka FF A akan dipicu kembali sehingga keluaran

A menjadi tinggi. Sedangkan FF lainnya tetap berada pada keadaan terakhirnya.

Dengan demikian pada daur ini diperoleh DCBA = 0011.

5. Untuk pulsa clock keempat, FF A terpicu sehingga keluaran untuk FF ini menjadi

rendah. Perubahan keluaran FF A ini merupakan picuan untuk FF B sehingga

keluaran FF B berayun menjadi rendah (B=0). Perubahan keluaran FF B ini akan

memicu FF C sehingga keluaran dari FF C yang semula rendah menjadi tinggi

(C=1). Karena FF D belum terpicu, maka keluaran pada daur ini DCBA = 0100.

Demikian untuk seterusnya didapatkan bahwa FF A akan selalu terpicu oleh pulsa

clock, sedangkan FF B terpicu oleh keluaran FF A. FF C terpicu keluaran FF B,

dan FF D akan terpicu oleh keluaran FF C. Secara singkat dikatakan bahwa setiap

keluaran dari masing-masing FF akan memicu FF lain yang ada dibelakangnya.

Gambar 2.2 Gelombang FF

Outputan dari flip flop pencacah tak sinkron modulo 10 ini ditampilkan pada 4

buah lampu LED sebagai output DCBA dari FF dan7 segment display dengan counter

up atau mulai menghitung maju dari 0 sampai 9 kemudian dia akan kembali ke

keadaan 0.

Seven segment ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam

decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi

desimal, yang nantinya akan ditampilkan pada 7segment. 7 segment display tersusun

atas 7 bagian yang setiap bagiannya merupakan LED (Light Emitting Diode) yang

dapat menyala. Salah satu cara untuk menghasilkan sinyal-sinyal pengendali dari

suatu 7 segment display yaitu dengan menggunakan sebuah decoder yang sesuai

fungsinya yaitu IC 7447 (untuk seven segment common-annode). 7 segment decoder

membutuhkan 4 input sebagai angka berbasis heksadesimal yang dinyatakan dalam

bahasa mesin (bilangan berbasis biner) kemudian sinyal-sinyal masukan tersebut akan

“diterjemahkan” decoder ke dalam sinyal -sinyal pengendali 7 segment display. 4

inputan ini berasal dari mod10 yaitu input ABCD. Sinyal-sinyal pengendali berisi 7

sinyal yang setiap sinyalnya mengatur aktif-tidaknya setiap LED. Maka outputan dari

FF seperti di atas masuk ke 4 inputan decoder seperti di bawah, dan selanjutnya

hingga display menyala.

Gambar 2.3 Decoder dan 7 segment

3. RANGKAIAN ELEKTRONIK

Gambar 3.1 Rangkaian Digital

4. DESAIN PCB

Gamabar 4.1 Desain Board Pada PCB

5. HASIL

Gambar 5.1 Alat

Setelah dilakukannya pembuktian maka, pada 7 segment keluar angka 0-9

namun outputan ini keluar secara acak atau mengalami “bounching”. Seharusnya dari

alat ini memiliki data hasil dan outputan yang sebagai berikut :

Clock qD qC qB qA a b c d e F g output

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1

0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0

0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0

0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0

0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

Hal ini dikarenakan clock yang digunakan, yang menyebabkan bounching.

Dimana dalam satu kali clock ia masih meninggalkan gelombang pulsa untuk

dilanjutkan pada clock berikutnya. Sehingga angka yang keluar pada 7 segment

menjadi acak atau melompat-lompat.

Gambar 5.2 Ilustrasi Bouncing

6. PEMBAHASAN

Pencacah atau counter merupakan rangkaian logika sekuensial yang berfungsi

mencacah atau menghitung jumlah pulsa clock yang masuk. Pencacah dibangun dari

beberapa flip-flop. Sebuah flip-flop mempunyai keadaan 0 (rest) dan keadaan 1 (set),

sehingga sederetan n buah flip-flop mempunyai 2n keadaan yang berbeda. Di dalam

penggunaannya sebagai pencacah pulsa, setiap satu keadaan dari 2n keadaan,

digunakan untuk menyatakan jumlah pulsa yang masuk pencacah. Dengan demikian

hubungan antara flip-flop yang satu dengan yang lain sedemikian rupa sehingga

keadaannya akan berubah secara berurutan setiap kali ada pulsa masuk.

Pencacah terdiri dari asynchronous counter (pencacah tak sinkron) dan

synchronous counter (pencacah sinkron). Disini kami menggunakan pencacah tak

sinkron, ini dikarenakan Operasi pada pencacah tak sinkron dapat dimodifikasi

sedemikian rupa sehingga flip-flop dapat didetaki secara serempak oleh pulsa-pulsa

masukan. Operasi ini dikenal sebagai mode sinkron yang mengurangi waktu tunda

propogasi pada pencacah sehingga meningkatkan frekuensi operasinya. Frekuensi

maksimum dari pulsa masukan dibatasi tunda propogasi pada pencacah di setiap flip-

flop seperti di setiap pengendali sistem.

Untuk pencacah modulo 10, maka pencacah ini dapat disusun dengan

memodifikasi pencacah modulo 16. Caranya dengan mereset semua FF pada urutan

cacahan yang kesepuluh. Artinya pada urutan cacahan yang kesepuluh, semua FF

akan direset sehingga diperoleh DCBA = 0000. Maka angka yang akan muncul

menghitung dari 0 sampai 9. Pada hitungan 10 (1010), counter kembali reset menjadi

0 (0000). Agar Qd dan Qb bersama-sama mencapai nilai 0,maka harus di-NANkan,

dan hasilnya diberikan kepada input Clear dari seluruh Flip-Flop.

Gambar 2.2 Gelombang FF

Qa = ½ frekuensi sinyal clock

Qb = ½ frekuensi Qa = ¼ frekuensi sinyal clock

Qc = ½ frekuensi Qb = 1/8 frekuensi sinyal clock

Qd = ½ frekuensi Qc = 1/16 frekuensi sinyal clock

Dalam elektronika digital seringkali diperlukan penyimpanan data sementara

sebelum data diolah lebih lanjut. Elemen penyimpanan dasar ialah flip-flop. Setiap

flip-flop menyimpan sebuah bit data, sehingga untuk menyimpan n-bit data

diperlukan n-buah flip-flop yang disusun sedemikian rupa dalam bentuk register.

Pencacah asinkron mempunyai sifat kerja saling menunggu,maka akan terjadi

penundaan antara respon dari tiap-tiap Flip-flop. Pada Flip-flop modern penundaan ini

sangat kecil (10-40 ns), tapi dalam beberapa hal penundaan ini dapat menyulitkan

karena cara bekerjanya. Jenis pencacah ini juga umum dikenal sebagai ripple counter.

Nah inilah yang mengakibatkan keluaran dari inputan itu menjadi acak atau

melompat-lompat dari angka yang seharusnya muncul.

Outputan dari flip flop pencacah tak sinkron modulo 10 ini ditampilkan pada 4

buah lampu LED sebagai output DCBA dari FF dan7 segment display dengan counter

up atau mulai menghitung maju dari 0 sampai 9 kemudian dia akan kembali ke

keadaan 0. Seven segment ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke

dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi

desimal, yang nantinya akan ditampilkan pada 7segment. 7 segment display 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 heksadesimal. 7

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. Pada alat ini 7

segment yang digunakan yaitu yang bertipe common-annode, yang membutuhkan

input LOW untuk mengaktifkan setiap diodenya, semua common-annode dalam 7

segment diparallel dan semua itu dihubungkan ke VCC dan kemudian led

dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak led, menggunakan

resistor supaya tegangan yang masuk ke seven segment common-annode terlebih

dahulu ditahan oleh resistor sehingga common-annode tersebut tidak cepat rusak.

Karena dihubungkan ke VCC , maka common-annode ini berada pada kondisi aktif

low, (led akan menyala/aktif bila diberi logika 0).

Salah satu cara untuk menghasilkan sinyal-sinyal pengendali dari suatu 7

segment display yaitu dengan menggunakan sebuah decoder yang sesuai fungsinya

yaitu IC 7447 (untuk seven segment common-annode). 7 segment decoder

membutuhkan 4 input sebagai angka berbasis heksadesimal yang dinyatakan dalam

bahasa mesin (bilangan berbasis biner) kemudian sinyal-sinyal masukan tersebut akan

“diterjemahkan” decoder ke dalam sinyal -sinyal pengendali 7 segment display. 4

inputan ini berasal dari mod10 yaitu input ABCD. Sinyal-sinyal pengendali berisi 7

sinyal yang setiap sinyalnya mengatur aktif-tidaknya setiap LED. Maka outputan dari

FF seperti di atas masuk ke 4 inputan decoder seperti di bawah, dan selanjutnya

hingga display menyala.

7. KESIMPULAN

1. Counter up adalah rangkaian yang tersusun dari beberapa FF dan berfungsi untuk

pengkonfersidar biner ke desimal (dari output lampu ke7-segment ), outputnya

dari 0-9. Untuk pencacah tak sinkron modulo 10, digunakan 4 buah JK Flip Flop.

2. Input clock pada masing - masing flip - flop pada rangkaian pencacah tak sinkron

tidak sama dengan pencacah sinkron. Flip - flop pertama terhubung dengan clock

dari luar, lalu flip - flop yang lain terhubung dengan output dari flip - flop yang

terintegrasi satu dengan lainnya.

3. Perubahan bit terjadi pada saat clock pada posisi efektif, yaitu pada saat clock sisi

turun (1 ke 0).

4. Bounching dimana dalam satu kali clock ia masih meninggalkan gelombang pulsa

untuk dilanjutkan pada clock berikutnya. Sehingga angka yang keluar pada 7

segment menjadi acak atau melompat-lompat.

5. Modulo 10 ini dapat diaplikasikan menjadi traffic light sederhana, yang

disambungkan dengan ic 555 sebagai timer. Jadi timer ini digunakan untuk

pemberian pulsa clock secara otomatis.

6. Seven segment ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam

decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi

desimal, yang nantinya akan ditampilkan pada 7segment.

Lampiran Pembagian Tugas :

1. Nama / Nim : Ahmad Syariffudin Syifa 11/320460/DPA/04153

- Merencanakan alat

- Membuat skematik

- Merakit alat

2. Nama / Nim : Eko Prastia 11/320389/DPA/04117

- Merakit alat

- Membuat Lapotan dalam format PPT

3. Nama / Nim : Hastuti Sulistya Ningrum 11/320436/DPA/04075

- Membuat Desain PCB

- Merakit alat

- Membuat laporan dalam format dokumen