05 Jam Digital

13
LAPORAN 05 PRAKTIKUM PERANCANGAN SISTEM ELEKTRONIKA JAM DIGITAL Disusun oleh : ABDUL HARIS HERYANI 06502241010 JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2009

Transcript of 05 Jam Digital

Page 1: 05 Jam Digital

LAPORAN 05

PRAKTIKUM PERANCANGAN SISTEM ELEKTRONIKA

JAM DIGITAL

Disusun oleh :

ABDUL HARIS HERYANI

06502241010

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2009

Page 2: 05 Jam Digital

A. Kompetensi

Setelah selesai praktikum mahasiswa dapat:

1. Merancang Jam Digital

2. Mengevaluasi Hasil Pengamatan Dengan CRO, Tujuh Segmen, Lampu indicator, dan

Logic analiser

B. Sub Kompetensi

1. Merancang pembangkit detik, menit, dan jam

2. Menentukan PM/AM indikator

3. Menggunakan CRO

4. Menggunakan logic analiser

C. Dasar Teori

Penurun tegangan menggunakan trafo step down

Pengubah gejala sinus menjadi gejala kotak menggunakan Schmitt-trigger

Pembangkit pulsa detik menggunakan counter modulo 60 sebagai pembagi frekuensi

60Hz: Counter modulo 60 digunakan IC 7490 sebagai pencacah modulo 10 (terdiri

dari pencacah duan dan pencacah limaan )dengan IC7492 sebagai pencaah modulo 6

(IC 7492 terdiri dari pencacah duaan dan pencah enaman)

Pembangkit menit menggunakan counter 60 an dengan masukkan pulsa detik

Pembangkit Jam menggunakan counter 60 an dengan masukkan pulsa menit

Penunjuk AM dan PM menggunakan lampu Indikator dan T FF

Penunjuk Detik, Menit, dan Jam menggunakan tujuh segmen yang sudah didekodekan

Diagram blok jam digital sebagai berikut

D. Alat/Instrumen

1. Sumber gelombang PLN220v/60 Hz

2. CRO

3. NOT Schmitt-trigger Pembangkit pulsa

4. IC 7490

5. IC 7492

PLN Penurun Tegangan

Pembentuk Gelombang

kotak

Pembangkit Detik

(Dua tingkat)

Pembangkit Menit

Pembangkit Jam

(Dua tingkat)Penampil

DetikPenampil

MenitPenampil

Jam

Pembangkit PM/AM

IndikatorPM/AM

Page 3: 05 Jam Digital

6. Logik analiser

7. Lampu Indikator

8. IC Decoded 7 segment

9. IC AND

10. IC JK FF Dengan Reset

11. Trafo Step-down

E. Langkah Kerja

1. Rencanakan Rangkaian Jam digital dengan pulsa klok berasal dari PLN (220v/60 Hz)

yang dapat menampilkan detik, menit, dan jam untuk AM maupun PM.\ sebagai mana

diagarm blok diatas

2. Buatlah diagram pengamatan dalam bentuk gelombang dengan menggunakan CRO/

Logik Analiser pada titik yang penting sesuai dengan kebutuhan

3. Bagaimana penunjukkan seven segment

F. Analisis

1. Merancang Clock Source (Tegangan PLN)

Untuk menghidupkan rangkaian jam digital maupun rangkaian-rangkaian

dasarnya diperlukan clock source sebagai pembangkit gelombangnya. Dalam

pengamatan ini dibutuhkan source atau sumber clock yang berasal dari PLN. Karena

clock dari PLN merupakan tegangan AC/bolak-balik padahal rangkaian digital hanya

dapat hidup jika mendapatkan clock digital/discrete, sehingga untuk mengubah

output clock PLN menjadi sinyal digital dibutuhkan sebuah konverter, yaitu NOT

Schmitt Trigger Gate. Berikut gambarnya :

Gambar 1. PLN Clock source

Untuk Merancang sebuah jam digital seperti halnya jam pada umumnya, maka

diperlukan counter atau pencacah yang digunakan sebagai penghitung jalannya jam

digital. Berikut proses perancangannya :

Page 4: 05 Jam Digital

2. Merancang Rangkaian Pencacah 60 (Pencacah 0 sampai 59)

Gambar 2. Rangkaian Pencacah 60 atau 0 sampai 59 (Pencacah Menit dan Detik)

Rangkaian Counter 60 digunakan sebagai pencacah/penghitung (counter) 0

sampai 59 dalam bilangan biner. Dalam perhitungan jam digital maupun analog, untuk

membangun atau menciptakan detik maupun menit dibutuhkan perhitungan dari 0

sampai 59 dalam 1 kali siklus. Sehingga perancangan rangkaian ini ditujukan untuk

membangun suatu pencacah (counter) yang dapat mencacah detik maupun menit.

Rangkaian ini dapat dibangun dengan susunan IC 7490 sebagai pencacah satuan

dan IC 7492 sebagai pencacah puluhan, dimana IC 7490 ini mencacah/menhitung dari

0 sampai 9 dan IC 7492 mencacah/menghitung dari 0 sampai 5. Pada IC 7492

normalnya menghitung dari 0 sampai 11, namun untuk mencapai hitungan detik

ataupun menit hanya dibutuhkan penghitungan dari 0 sampai 5. Sehingga dengan

metode seperti Gambar 1, yaitu IC 7492 mendapat clock source dari output QD ke

clock B, sedangkan clock A tidak digunakan, maka output hanya diperoleh dari QB, QC,

dan QD untuk membangun pencacah puluhan dalam detik maupun menit. Berikut

hasil analisa dari rangkaian pencacah 60 :

Gambar 3. Grafik Output Rangkaian Pencacah 0 sampai 59 (Pencacah Detik dan Menit).

Page 5: 05 Jam Digital

Dapat dilihat pada grafik tersebut bahwa setiap pencacahan/penghitungan yang

dilakukan oleh IC 7490 (Satuan) telah selesai mencacah dari 0 sampai 9, maka output

QD pada IC 7490 akan mengaktifkan clock B pada IC 7492 sehingga menjadi bekerja

untuk mencacah dari 0 sampai 5. Setelah IC 7492 selesai mencacah, maka

penghitungan akan dimulai kembali dari awal.

3. Merancang Rangkaian Pencacah Jam

Untuk membangun suatu rangkaian pencacah yang dapat mencacah/menghitung

hitungan jam dalam jam digital maupun analog diperlukan pencacah yang

menampilkan angka hitungan 00 sampai 11. Dalam perancangan

pencacah/penghitung jam dapat dibangun seperti gambar berikut :

Gambar 4. Rangkaian Pencacah Jam (Pencacah 0 Sampai 9 dalam Biner) disertai Indikator AM-PM (kiri)

Dapat dilihat pada gambar di atas bahwa IC 7490 memperoleh 2 catu yang dari

tegangan PLN (220 V/60 Hz) ke AND Gate dan output QD pencacah menit (pencacah 0

sampai 59) ke clock A-nya.

Dalam rangkaian ini khususnya pada IC 7490 hanya mempunyai output QA

sampai QD, dengan kata lain hanya dapat memberikan output ke satu seven segment

(Pencacah 0 sampai 9 biner (Satuan)). Karena masih dibutuhkan untuk membangun

Pencacah Puluhan, maka diberikan JK FF active low yang dibuat berbalik outputnya

yang mana input clock-nya didapat dari output QD IC 7490 ini sendiri. Sehingga jika

penghitungan Satuan (0 sampai 9) telah selesai, maka ketika QD IC 7490 berlogika “1”,

maka JK FF akan aktif dan ber-output berkebalikan dari output QD , yaitu jika QD = 0,

maka JK FF = 1, begitu pula sebaliknya. (Lihat Tabel 1 dan Gambar 5)

Page 6: 05 Jam Digital

Tabel 1. Output JK FF terhadap output QD pada IC 7492

Out QD InOut JK FF

J K1 1 1 00 1 1 1

Selanjutnya agar rangkaian pencacah jam ini dapat menampilkan jam 12 atau 00

dan kembali lagi menampilkan dari jam 01 dan seterusnya, maka dibutuhkanlah reset

agar ketika hitungan ke 11 dapat kembali menghitung dari 00. Untuk membangun

reset ini dibutuhkan logika “1” pada pin R0(1) dan R0(2). Berikut ini adalah tabel

kebenaran pencacah jam (decade counter) :

Tabel 2. Kebenaran Decade Counter

Reset in OutputR0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Qd Qc Qb Qa

1 1 0 X 0 0 0 01 1 X 0 0 0 0 0X X 1 1 1 0 0 1X 0 X 0 count0 X 0 X count0 X X 0 countX 0 0 X count

Dapat dilihat dari tabel di atas bahwa jika R0(1) dan R0(2) mendapati logika “1”,

maka output pada QA sampai QD akan berlogika “0”. Sehingga dibutuhkan AND Gate

yang outputnya dijadikan input reset bagi R0(1) dan R0(2) ini. Agar AND Gate dapat

mereset setelah tampilan dari seven segmen menunjukkan angka 11, maka AND Gate

ini diberikan input dari QB IC 7490, output JK FF (Pencacah Puluhan), dan PLN source.

Berikut ini tabel kebenaran AND Gate :

Tabel 3. Kebenaran AND Gate Dengan 3 Input

In OutQJK FF QB PLN (clock) X

0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 1

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa ketika QB, Q JK FF, dan Clock dari PLN ber-

output “1/high”, maka AND Gate akan ber-output “1” pula, sehingga rangkaian

pencacah jam akan tereset.

Berikut di bawah ini adalah output dari rangkaian pencacah jam.

Page 7: 05 Jam Digital

Gambar 5. Output Rangkaian Pencacah 0 sampai 11 dalam biner (Jam)Dari grafik output tersebut dapat dibuktikan bahwa pada grafik Puluhan

(Pencacah Puluhan) akan aktif jika pencacahan / penghitungan dari output Pencacah

Satuan telah selesai mencacah sampai 9 biner, maka Pencacah Puluhan baru mulai

aktif sampai adanya reset, kemudian pencacahan dimulai dari 00 kembali. Di sini 00

merupakan pencitraan dari jam 12.

4. Merancang Indikator AM-PM

Rangkaian indikator AM-PM dapat dibuat seperti gambar di bawah ini :

Gambar 6. Rangkaian Indikator AM (kanan) dan PM (kiri)

Untuk menampilkan karakter huruf pada seven segmen, pada led dalam seven

segmen diberikan logika “1” untuk menghidupkannya. Untuk menampilkan karakter

AM, pin/kaki seven segmen dihubungkan ke Q JK FF dan untuk PM, seven segmen

dihubungkan ke Q’ JK FF.

Dapat dilihat pada gambar 6 bahwa pin input clock pada JK FF didapat dari output

JK FF Pencacah Puluhan. Sehingga ketika JK FF Pencacah Puluhan berlogika “1”, maka

indikator akan ber-output PM. Begitu pula sebaliknya jika JK FF Pencacah Puluhan

berlogika “0”, maka indikator akan ber-output AM.

Page 8: 05 Jam Digital

5. Merancang Rangkaian Driver

Rangkaian driver adalah IC konverter BCD ke seven segmen, yaitu IC 7448. IC ini

dirangkai seperti gambar di bawah ini, dimana input A, B, C, D didapat dari QA, QB, QC,

QD dari rangkaian pencacah jam, menit, maupun detik yang kemudian output dari IC

7448 ini terdapat 7 output (0A sampai 0G) yang dihubungkan ke seven segmen

sehingga output dari masing-masing pencacah dapat ditampilkan melalui seven

segmen.

Gambar 7. Rangkaian Driver Converter BCD ke Seven Segment

6. Membuat Subcircuit

Subcircuit ini digunakan agar rangkaian dapat ditampilkan pada EWB secara

ringkas serta lebih enak dipandang oleh pengguna.

Caranya yaitu dari rangkaian tersebut di atas dapat dibuat bentuk rangkaian yang

lebih sederhana agar dalam penggabungan ke rangkaian lainnya lebih mudah, yaitu

dengan me-replace-nya dengan metode Create Subcircuit. Sehingga hasilnya seperti

gambar di berikut.

(a) (b) (c) (d) (e)

Gambar 8. Subcircuit Counter/Pencacah 60 (a), detik (b), menit (c), jam (d), dan

driver BCD ke seven segment (e)

Page 9: 05 Jam Digital

7. Hasil Perencanaan Rangkaian Jam Digital

Gambar 9. Rangkaian Akhir Jam Digital

Di atas adalah rangkaian akhir dari jam digital yang merupakan penggabungan

dari rangkaian :

a. counter60, merupakan subcircuit dari rangkaian pencacah 0 sampai 59.

Rangkaian ini digunakan untuk mengantisipasi adanya penghitungan yang terlalu

cepat pada rangkaian awal (rangkaian penerima clock PLN) dikarenakan clock

dari PLN adalah sebesar 60 Hz dimana clock ini begitu cepat atau setara pencacah

60 kecepatannya.

b. Detik, merupakan subcircuit dari rangkaian pencacah 0 sampai 59. Rangkaian ini

digunakan untuk mencacah hasil pencacahan rangkaian counter60, sehingga

output yang dikeluarkan menjadi hitungan detik.

c. Menit, merupakan subcircuit dari rangkaian pencacah 0 sampai 59. Rangkaian ini

digunakan untuk mencacah hasil pencacahan rangkaian Detik, sehingga output

yang dikeluarkan menjadi hitungan Menit.

d. Jam, merupakan subcircuit dari rangkaian pencacah 0 sampai 59. Rangkaian ini

digunakan untuk mencacah hasil pencacahan rangkaian Menit, sehingga output

yang dikeluarkan menjadi hitungan Jam. Untuk perakitan rangkaian jam digital

dapat dilihat pada gambar

Page 10: 05 Jam Digital

G. KESIMPULAN

Untuk merancang jam digital yang bersumber dari clock PLN yang dapat menampilkan pula AM-PM diperlukan :1. Rangkaian clock PLN sebagai pembangkit gelombang yang menghidupkan

rangkaian jam digital, yaitu sebesar 220 V/60 Hz.

2. NOT schmitt trigger Gate sebagai pengubah sinyal clock AC dari PLN ke sinyal

digital(discrete) untuk dijadikan suplai clock ke rangkaian counter60.

3. Rangkaian counter60 sebagai penyetabil kecepatan clock yang didapat dari clock

PLN. Rangkaian ini mencacah dari 0 sampai 59 dalam biner.

4. Rangkaian pencacah detik sebagai pencacah 0 sampai 59 biner yang input clocknya

didapat dari QD IC 7492 rangkaian pencacah/counter60.

5. Rangkaian pencacah menit sebagai pencacah 0 sampai 59 biner yang input

clocknya didapat dari QD IC 7492 rangkaian pencacah detik.

6. Rangkaian pencacah jam sebagai pencacah yang dapat menampilkan

angka/karakter 00 sampai 11.

7. Rangkaian driver (converter BCD to seven segment) sebagai pengubah kode-kode

BCD dari rangkaian pencacah jam, manit, detik, dan counter60 ke kode-kode

karakter sehingga dapat ditampilkan pada seven segment.

8. Rangkaian indikator AM-PM sebagai penampil karakter AM dan PM ketika

rangkaian jem digital berjalan.