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.