LAPORAN RANGKAIAN LOGIKAProses Perancangan Decoder BCD Seven Segment Display Dengan Menggunakan Gerbang Logika Dan Integrated Circuit (IC)

OLEHJORDY APRILLIANZA BUDIANGD41114308

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSARTAHUN 2014/2015

KATA PENGANTAR

Segala puji serta syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah senantiasa memberikan kita berbagai nikmat, sehingga saat ini kita masih diberi kesempatan untuk terus menuntut ilmu dan mengembangkan wawasan kita. Semoga kita dapat mensyukuri segala nikmat yang di berikan-Nya dan menjadikannya sarana untuk selalu beribadah kepada-Nya. Laporan Proses Perancangan Decoder BCD Seven Segment Display Dengan Menggunakan Gerbang Logika Dan Integrated Circuit (IC) ini disusun untuk memenuhi tugas Rangkaian Logika yang didasarakan pada tugas perancangan rangkaian decoder untuk Seven Segment Display.Hambatan atau kesulitan yang penulis lewati sampai terwujudnya laporan ini tidaklah sedikit. Hal ini terjadi karena adanya keterbatasan kemampuan, sarana, dan waktu yang penulis miliki. Hambatan tersebut dapat penulis lewati berkat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang membantu pembuatan laporan ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar dan tepat pada waktunya. Akhir kata semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya, penulis menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih jauh dari sempurna untuk itu penulis menerima saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan terima kasih.

Makassar, 21 April 2015

Penulis

DAFTAR ISI

COVER LAPORAN 1KATA PENGANTAR 2DAFTAR ISI 3A. Perancangan BCD (Binary Code Decimal) 4B. Tabel Kebenaran 11C. Persamaan Aljabar Boole 11D. Penyederhanaan Aljabar Boole menggunakan Karnaugh Map 15E. Gambar Rangkaian 21

A. Perancangan BCD (Binary Coded Decimal)Pada perancangan ini kita akan membuat suatu rangkaian digital dengan menngunakan software Electronic Work Bench. Rangkaian tersebut terdiri dari decoder BCD (Binary Coded Decimal) dengan 3 bit input, yaitu X, Y, dan Z yang kemudian dihubungkan dengan Seven Segment Display yang memiliki 7 buah ruas, yaitu A, B, C, D, E, F, dan G.Rangkain yang dibuat terdiri atas 2, yaitu rangkaian decoder BCD dengan menggunakan Gerbang Logika (Logic Gates) dan rangkaian dcoder BCD dengan menggunakan Integrated Circuit (IC).Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal asukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.Gerbang-gerbang logika merupakan dasar untuk membangun rangkaian elektronika digital. Suatu gerbang logika mempunyai satu terminal keluaran dan satu atau lebih terminal masukan. Keluaran dan masukan gerbang logika ini dinyatakan dalam kondisi HIGH (1) atau LOW (0). Dalam suatu sistem TTL (Transistor Transistor Logic) level HIGH diwakili dengan tegangan 5V, sedangkan level LOW diwakili dengan tegangan 0V. Gerbang Logika dapat diartikan sebagai rangkaian dengan satu atau lebih isyarat masukan tetapi hanya menghasilkan satu isyarat keluaran. Gerbang Logika dapat pula diartikan sebagai elemen pengambil keputusan dan penyiap operasi atau rangkaian rangkaian digital. Gerbang Logika hanya beroperasi pada system bilangan Biner, oleh karena itu disebut juga Gerbang Logika Biner. Terdapat tujuh gerbang logika yaitu AND, OR, NOT (Inverter), NAND, NOR, Exclusive-OR (XOR), dan Exclusive-NOR (XNOR). Namun pada perancangan rangkaian decoder BCD kali ini, kita hanya menggunakan Gerbang Logika Dasar, yaitu AND, OR, dan NOT. Sedangkan 4 gerbang logika sisanya, yaitu NAND, NOR, XOR, dan XNOR merupakan Gerbang Logika Kombinasional dan belum akan digunakan.Integrated Circuit atau disingkat dengan IC adalah komponen elektronika aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bahan utama yang membentuk sebuah Integrated Circuit (IC) adalah Bahan Semikonduktor. Silicon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan dalam Teknologi Fabrikasi Integrated Circuit (IC).Di era teknologi canggih saat ini, peralatan elektronik dituntut agar mempunyai ukuran dan beratnya seringan dan sekecil mungkin, dan hal itu dapat dimungkinkan dengan penggunaannya IC. Teknologi IC (Integrated Circuit) memungkinkan seorang perancang Rangkaian Elektronika untuk membuat sebuah peralatan Elektronika yang lebih kecil, lebih ringan dengan harga yang lebih terjangkau. Konsumsi daya listrik sebuah IC juga lebih rendah dibanding dengan Transistor. Oleh karena itu, IC (Integrated Circuit) telah menjadi komponen Utama pada hampir semua peralatan Elektronika yang kita gunakan saat ini.Selain ukuran dan berat IC yang kecil dan ringan, IC juga memberikan keuntungan lain yaitu bila dibandingkan dengan sirkuit - sirkuit keonvensional yang banyak menggunakan komponen, IC dengan sirkuit yang relatif kecil hanya mengkonsumsi sedikit sumber tenaga dan tidak menimbulkan panas berlebih sehingga tidak membutuhkan pendinginan (cooling system). Pada saat ini, sudah terdapat berbagai macam jenis IC. Namun, pada perancangan kali ini kita akan menggunakan IC Digital. IC Digital pada dasarnya merupakan rangkaian switching yang tegangan Input dan Outputnya hanya memiliki 2 (dua) level yaitu Tinggi dan Rendah atau dalam kode binary dilambangkan dengan 1 dan 0. Dan jenis IC Digital yang digunakan kali, yaitu IC 7408 yang terdiri atas 4 buah gerbang AND dan IC 7432 yang terdiri atas 4 buah gerbang OR.Dalam perancangan ini kita menggunakan bantuan dari software Electronics Workbench (EWB). Electronics Workbench (EWB) adalah salah satu jenis software elektronika yang digunakan untuk melakukan simulasi terhadap cara kerja dari suatu rangkaian listrik. Perlunya simulasi rangkaian listrik adalah untuk menguji apakah rangkaian listrik itu dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan pendekatan teori yang digunakan pada buku-buku elektronika, tanpa harus membuat rangkaian listrik itu secara nyata. Perlu diingat, simulasi yang dilakukan dengan menggunakan EWB adalah simulasi yang menghasilkan keluaran yang ideal. Maksudnya keluaran yang tidak terpengaruh oleh faktor-faktor ketidakidealan seperti gangguan (dikenal dengan noise dalam elektronika) seperti halnya gangguan yang sering terjadi pada rangkaian listrik yang sebenarnya (nyata).

Elemen-elemen yang dibutuhkan dalam perancangan rancangan ini, yaitu: +Vcc+Vcc atau catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan atau sebagai sumber penghasil aliran listrik pada rangkaian yang dibuat..

SwitchSwitch atau sakelar berfungsi sebagai penghubung dan pemutus aliran listrik ke rangkaian. Apabila Switch dalam keadaan ON atau terhubung pada rangkaian, maka aliran listrik akan mengalir pada rangkaian. Sedangkan apabila Switch dalam keadaan OFF atau tidak terhubung ke rangkaian, maka aliran listrik akan mengalir menuju Ground sehingga tidak ada listrik yang mengalir dalam rangkaian. Posisi Switch ON mengisyaratkan sinyal input 1 dan posisi Switch OFF mengisyaratkan sinyal input 0.

GroundGround atau hubung tanah berfungsi sebagai tujuan mengalirnya aliran listrik pada saat tidak terhubung dengan rangkaian. Ground bertujuan untuk menetralkan aliran listrik yang tidak terhubung dengan rangkaian dengan cara mengalirkan aliran listrik menuju permukaan bumi.

NOT GateGerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (-) di atas Variabel Inputnya. Dalam rangkaian yang menggunakan gerbang logika dibutuhkan 16 buah gerbang NOT, sedangkan dalam rangkaian dengan menggunakan IC hanya dibutuhkan 3 buah gerbang NOT. Pada rangkaian IC, 3 buah gerbang NOT dapat diganti dengan menggunakan sebuah IC 7404 (Hex INVERTER) yang tersusun dari 6 buah gerbang NOT.

AND GateGerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (.) atau tidak memakai tanda sama sekali. Contohnya : Z = X.Y atau Z = XY. Dalam rangkaian yang menggunakan gerbang logika dibutuhkan 17 buah gerbang AND, sedangkan dalam rangkaian dengan menggunakan IC, kita menggunakan IC 7408 (Quad 2-In AND) yang terdiri atas 4 buah gerbang AND sebagai pengganti gerbang AND.

OR GateGerbang OR memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran (Output) 1 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.Simbol yang menandakan Operasi Logika OR adalah tanda Plus (+). Contohnya : Z = X + Y. Dalam rangkaian yang menggunakan gerbang logika dibutuhkan 14 buah gerbang OR, sedangkan dalam rangkaian dengan menggunakan IC, kita menggunakan IC 7432 (Quad 2-In OR) yang terdiri atas 4 buah gerbang OR sebagai pengganti gerbang OR.

Seven Segment DisplaySeven Segment Display(7 Segment Display) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Layar Tujuh Segmen adalahkomponen Elektronikayang dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya.Seven Segment Displaypada 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 .Salah satu jenis Seven Segment Display yang sering digunakan oleh para penghobi Elektronika adalah 7 Segmen yang menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya. LED 7 Segmen ini umumnya memiliki 7 Segmen atau elemen garis dan 1 segmen titik yang menandakan koma Desimal. Jadi Jumlah keseluruhan segmen. Cara kerjanya pun boleh dikatakan mudah, ketika segmen atau elemen tertentu diberikan arus listrik, maka Display akan menampilkan angka atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan. Seven Segment Displaymemiliki 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 Displayjuga dapat menampilkan Huruf Hexadecimal dari A sampai F. Dan untuk menampilkan semuanya diperlukan 4-bit masukan. Namun, pada rangakaian ini kita hanya menggunakan 3-bit masukan sehingga angka yang tampil hanya angka 1-7.

IC 7404IC 7404 (Hex INVERTER) merupakan salah satu IC Digital yang tersusun atas 6 buah gerbang NOT. IC 7404 berfungsi sebagai pengganti gerbang NOT. Dalam rangkaian ini, 3 buah gerbang NOT dapat digantikan dengan sebuah IC 7404.

IC 7408IC 7408 (Quad 2-In AND) merupakan salah satu IC Digital yang tersusun atas 4 buah gerbang AND yang memiliki 2 masukan (input) dan 1 keluaran (output). IC 7408 berfungsi sebagai pengganti gerbang AND. Dalam rangkaian ini, kita menggunakan 3 buah IC 7408 yang dapat menggantikan 17 buah gerbang AND.

IC 7432IC 7432 (Quad 2-In OR) merupakan salah satu IC Digital yang tersusun atas 4 buah gerbang OR yang memiliki 2 masukan (input) dan 1 keluaran (output). IC 7432 berfungsi sebagai pengganti gerbang OR. Dalam rangkaian ini, kita menggunakan 4 buah IC 7432 yang dapat menggantikan 14 buah gerbang OR.

B. Tabel KebenaranDengan menggunakan 3 bit input, yaitu X, Y, dan Z, maka akan terdapat 8 buah pola yang terbentuk. Karena menggunakan Seven Segments Display, sehingga akan terdapat 7 buah output, yaitu A, B, C, D, E, F, dan G. Dengan ketentuan, jika outputnya bernilai 1, maka lampu pada Seven Segments Display akan menyala. Sedangkan jika outputnya bernilai 0, maka lampu pada Seven Segments Display tidak akan menyala/padam. Berikut adalah tabel kebenarannya:InputOutputAngka

XYZABCDEFG

00011111100

00101100001

01011011012

01111110013

10001100114

10110110115

11010111116

11111100007

C. Persamaan Aljabar BooleUntuk mendapatkan nilai output yang diinginkan, maka terlebih dahulu kita harus menentukan Persamaan Aljabar Boole atau fungsi logikanya. Cara yang paling mudah untuk menentukan persamaan Aljabar Boolenya, yaitu dengan menggunakan teorema Minterm atau Maxterm. Pada teorema Minterm, pola pola input yang di ambil adalah pola yang memiliki output bernilai 1. Sedangkan pada teorema Maxterm, pola pola input yang di ambil adalah pola yang memiliki output bernilai 0. Namun, pada percobaan kali ini yang kita diganakan adalah teorema Minterm.

Output AInputOutput

XYZA

0001

0010

0101

0111

1000

1011

1101

1111

Output BInputOutput

XYZB

0001

0011

0101

0111

1001

1010

1100

1111

Output C

InputOutput

XYZC

0001

0011

0100

0111

1001

1011

1101

1111

Output D

InputOutput

XYZD

0001

0010

0101

0111

1000

1011

1101

1110

Output E

InputOutput

XYZE

0001

0010

0101

0110

1000

1010

1101

1110

Output F

InputOutput

XYZF

0001

0010

0100

0110

1001

1011

1101

1110

Output G

InputOutput

XYZG

0000

0010

0101

0111

1001

1011

1101

1110

D. Penyederhanaan Persamaan Aljabar Boole dengan Karnaugh MapDengan menggunakan teorema Minterm, kita telah mendapatkan persamaan Aljabar Boole dari setiap output (A, B, C, D, E, F, dan G). Namun persamaan yang didapatkan masih belum sederhana dan masih sangat rumit sehingga apabila di rancang akan membutuhkan sangat banyak Gerbang Logika (Logic Gates). Hal ini mengakibatkan proses perancangan menjadi lebih rumit dan membutuhkan biaya yang lebih mahal. Selain itu, kegiatan pemrosesan suatu input akan memakan waktu yang lebih lama dikarenakan banyaknya Gerbang Logika yang harus dilalui. Oleh karena itu, persamaan Aljabar Boole di atas harus di ubah ke dalam bentuknya yang paling sederhana. Untuk menyederhanakannya, kita akan menggunakan bantuan Peta Karnaugh (Karnaugh Map).

Karnaugh Map Output A

XYZ00011110

0111

1111

Karnaugh Map Output B

XYZ00011110

0111

1111

Karnaugh Map Output C

XYZ00011110

0111

11111

Karnaugh Map Output D

XYZ00011110

0111

111

Karnaugh Map Output E

XYZ00011110

0111

1

Karnaugh Map Output F

XYZ00011110

0111

11

Karnaugh Map Output G

XYZ00011110

0111

111

E. Gambar Rangkaian Rangkaian BCD Seven Segments Display dengan menggunakan Gerbang Logika (Logic Gates)

Rangkaian BCD Seven Segments Display dengan menggunakan IC/Integrated Circuit ( IC 7407, IC 7408 dan IC 7432)

Rangkaian BCD Seven Segments Display dengan menggunakan IC/Integrated Circuit ( IC 7408 dan IC 7432)

1