Laporan
Tugas Akhir Semester
KALKULATOR BINNARY ADDER DAN INVERTER
SEDERHANA
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat memenuhi Kelulusan Mata
Kuliah
Dasar Sistem Digital
Dosen : Ni’ matul Ma’ muriyah
Oleh :
Nama : M Ilham AshiddiqT
NPM : 1421034
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS INTERNASIONAL BATAM
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat kasih dan rahmat-Nya laporan ataupun makalah ini bisa disusun dengan baik. Dan tidak lupa juga penulis ucapkan rasa terimakasih kepada dosen yang telah membimbing dan semua pihak terkait yang telah membantu proses berjalannya laporan atau makalah ini tepat pada waktunya. Pembuatan makalah ini guna memenuhi tugas akhir sebagai syarat kelulusan pada matakuliah Dasar Sistem Digital.
Dengan semangat dan kerja keras penulis selama ini, akhirnya penulis dapat menyelesaikan makalah “Kalkulator Binnary dengan Adder dan Inverter Sederhana ” ini dengan baik. Laporan ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang bagaimana prinsip kerja kalkulator dengan adder dan inverter secara sederhana yang penulis sajikan berdasarkan percobaan dan pengamatan deri berbagai sumber.
Penulis menyadari bahwa sepenuhnya laporan ini sangat jauh dari kata sempurna, sehingga penulis percaya bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan laporan ini. Untuk itu, penulis sangat berterimakasih jika ada koreksi, kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun demi penyempurnaan pada penulisan laporan kedepan.
Batam,4 januari 2016
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB 1
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan Penulisan 1.4 Landasan Teori BAB 2
PEMBAHASAN 2.1 Analisa Rangkaian BAB 3
PENUTUP 3.1 Kesimpulan 3.2 Saran
DAFTAR GAMBAR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mesin penghitung atau kalkulator secara singkat adalah Alat Bantu untuk Menghitung. Kalkulator Secara Lengkap adalah alat untuk menghitung dari perhitungan sederhana seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian sampai kepada kalkulator sains yang dapat menghitung rumus matematika tertentu. Pada perkembangannya sekarang ini, kalkulator sering dimasukkan sebagai fungsi tambahan daripada komputer, handphone, bahkan sampai jam tangan.
Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi konduktor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil. Dimana untuk membuat kalkulator sederhana yang menggunakan logika digital memerlukan rangkaian gerbang gerbang logika yang mana rangkaian tersebut terdapat dalam IC jenis TTL (Transistor Transistor Logic) dan C-MOS (Complementary with MOSFET).
Dalam penulisan makalah kali ini, penulis akan menjelaskan bagaimana cara membuat sebuah kalkulator penjumlah dan pengurang sederhana menggunakan IC 7486 dan IC 7483 sebagai bagian yang memproses data dan 7447 sebagai input dan decoder seven segment.
5. Bagaimana cara kerja IC decoder, XOR dan Adder ?
1.3 Tujuan Penulisan
1. Memenuhi salah satu tugas dari matakuliah Dasar Sistem Digital.
2. Memahami lebih dalam mengenai bagaimana cara kerja kalkulator digital. 3. Memahami lebih dalam mengenai decoder seven segmen dan cara
kerjanya.
4. Memahami lebih dalam mengenai cara kerja seven segmen katoda dan anoda.
5. Mangetahui cara membuat kalkulator dengan adder dan xor. 6. Memahami cara kerja system digital lebih jauh.
1.4 Landasan Teori
1.4.1 Logika XOR
Gerbang logika adalah suatu logika yang terdapat pada system digital yang berfungsi sebagai pengontrol pada rangkaian elektronik. Gerbang logika OR-eksklusif disebut juga sebagai gerbang “setiap tetapi tidak semua”. Istilah OR-eksklusif sering kali disingkat sebagai XOR. Simbol standard gerbang logika XOR adalah seperti tampak pada gambar di bawah.
Gambar 1.1 lambang XOR
Tabel kebenaran untuk fungsi XOR diberikan pada tabel 1, dari tabel tersebut terlihat bahwa tabel tersebut sama seperti tabel kebenaran gerbang OR, kecuali bila semua masukan adalah tinggi (1), gerbang XOR akan membangkitkan keluaran rendah (0).
Gerbang XOR hanya akan terbuka bila muncul satuan bilangan ganjil pada masukan. Baris 2 dan 3 dari tabel kebenaran mempunyai satuan bilangan ganjil, oleh karena itu keluaran akan terbuka dengan level logika tinggi (1). Baris 1 dan 4 dari tabel kebenaran tersebut berisi satuan bilangan genap (0 dan 2), oleh karena itu gerbang XOR tidak terbuka dan akan muncul logika rendah (0) pada keluaran, rangkaian dari XOR dapat dilihat dibawah ini.
Gambar 1.2 Rangkaian XOR
1.4.2 Decoder
Penjumlah atau Adder adalah komponen elektronikadigital yang dipakai untuk menjumlahkan dua buah angka dalam sistem bilangan biner.
Dalam komputer dan mikroprosesor, Adder biasanya berada di bagian ALU (Arithmetic Logic Unit). Sistem bilangan yang dipakai dalam proses penjumlahan, selain bilangan biner, juga 2 complement untuk bilangan negatif, bilangan BCD (binary-coded decimal), dan excess-3. Jika sistem bilangan yang dipakai adalah 2 complement, maka proses operasi penjumlahan dan operasi pengurangan akan sangat mudah dilakukan.
Pembicaraan mengenai Adder biasanya dimulai dari Half-Adder, kemudian Full-Adder, dan yang ketiga adalah Ripple-Carry-Adder.
1. Half Adder.
Rangkain half adder merupakan dasar bilangan biner yang masing-masing hanya terdiri dari satu bit, oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap.
1. Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. 2. Jika A=0 dan B=0 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 1.
Dengan demikian, half adder memiliki dua masukan (A dan B), dan dua keluaran (S dan Cy).
Half-Adder, berdasarkan dua input A dan B, maka output Sum, S dari Adder ini akan dihitung berdasarkan operasi XOR dari A dan B. Selain output S, ada satu output yang lain yang dikenal sebagai C atau Carry, dan C ini dihitung berdasarkan operasi AND dari A dan B. Pada prinsipnya output S menyatakan penjumlahan bilangan pada input A dan B, sedangkan output C menyatakan MSB (most significant bit atau carry bit) dari hasil jumlah itu.
Gambar 1.3 Half Adder
Pada gambar 1.3 adalah diagram untuk half adder yang terdiri dari satu gerbang XOR dan satu gerbang AND. Gerbang XOR ini berfungsi untuk menghitung operasi Sum dari dua input A dan B yang menghasilkan output S. selain output S, ada satu lagi output yaitu C atau carry yang dihasilkan dari operasi gerbang AND. Pada gambar 2 adalah salah satu rangkaian yang bisa digunakan untuk rangkaian half adder dengan IC 7486 ( gerbang logika XOR ) untuk operasi penjumlahan dan IC 7408 ( gerbang logika AND ). Sehingga dari gabungan dua gerbang logika tersebut dapat didapatkan tabel kebenaran untuk half adder seperti pada tabel 2.
Table 2. Table Logika Half Adder
2. Full Adder.
Merupakan rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan penjumlahan sepenuhnya dari dua buah bilangan binary, yang masing-masing terdiri dari satu bit. Rangkaian ini memiliki tiga input dan dua buah output, salah satu input merupakan nilai dari pindahan penjumlahan, kemudian sama seperti pada half adder salah satu outputnya dipakai sebagai tempat nilai pindahan dan yang lain sebagai hasil dari penjumlahan.
Rangkaian ini dibuat dengan gabungan dua buah half adder dan sebuah gerbang OR. Logika utama rangkaian gerbang full adder adalah bahwa ketika menjumlahkan dua bilangan biner maka ada sebuah carry yang juga mempengaruhi hasil dari penjumlahan tersebut, karenanya rangkaian ini bisa melakukan penjumlahan secara sepenuhnya.
Gambar 1.4 Full Adder
Ketika dua masukan menghasilkan nilai satu pada half adder atau paruh dari full adder pertama, hasilnya akan kembali dijumlahkan dengan carry yang ada. Jika carry bernilai satu maka ia akan menghasilkan keluaran akhir bernilai nol, namun menghasilkan carry out yang bernilai satu, dan jika carry in bernilai nol maka ia akan menghasilkan keluaran akhir satu dengan carry out bernilai nol.
Lain halnya ketika kedua masukan pada paruh full adder pertama menghasilkan nilai nol karena inputnya sama-sama satu, maka carry out untuk paruh pertama half adder adalah satu, penjumlahan paruh pertama yang menghasilkan nol akan kembali dijumlahkan dengan carry in yang ada, yang jika bernilai satu maka hasil penjumlahannya adalah satu dan memiliki carry out satu dari penjumlahan input pertama.
Table 3. Table Full Adder
3.Parale Adder.
Rangkaian Parallel Adder adalah rangkaian penjumlah dari dua bilangan yang telah dikonversikan ke dalam bentuk biner. Anggap ada dua buah register A dan B, masing-masing register terdiri dari 4 bit biner : A3A2A1A0 dan B3B2B1B0.
Rangkaian Parallel Adder terdiri dari Sebuah Half Adder (HA) pada Least Significant Bit (LSB) dari masing-masing input dan beberapa Full Adder pada bit-bit berikutnya. Prinsip kerja dari Parallel Adder adalah sebagai berikut : penjumlahan dilakukan mulai dari LSB-nya. Jika hasil penjumlahan adalah bilangan desimal “2” atau lebih, maka bit kelebihannya disimpan pada Cout, sedangkan bit di bawahnya akan dikeluarkan pada Σ. Begitu seterusnya menuju ke Most Significant Bit (MSB)nya.
Tugas lain dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi sesuai dengan instruksi program yaitu operasi logika (logical operation). Operasi logika meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika.
1.4.3 Seven segment
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.
Gambar 1.5 seven segment
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).
1.Common Anoda
Gambar 1.6 common anoda
2. common 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 1.7 common katoda
1.4.4 Dekoder
Pengertian Decoder adalah alat yang di gunakan untuk dapat mengembalikan proses encoding sehingga kita dapat melihat atau menerima informasi aslinya. Pengertian Decoder juga dapat di artikan sebagai rangkaian logika yang di tugaskan untuk menerima input input biner dan mengaktifkan salah satu outputnya sesuai dengan urutan biner tersebut. Kebalikan dari decoder adalah encoder.
Fungsi Decoder adalah untuk memudahkan kita dalam menyalakan seven segmen. Itu lah sebabnya kita menggunakan decoder agar dapat dengan cepat menyalakan seven segmen. Output dari decoder maksimum adalah 2n. Jadi dapat kita bentuk n-to-2n decoder. Jika kita ingin
merangkaian decoder dapat kita buat dengan 3-to-8 decoder menggunakan 2-to-4 decoder. Sehingga kita dapat membuat 4-to-16 decoder dengan menggunakan dua buah 3-to-8 decoder.
Beberapa rangkaian decoder yang sering kita jumpai saat ini adalah decoder jenis 3 x 8 (3 bit input dan 8 output line), decoder jenis 4 x 16, decoder jenis BCD to Decimal (4 bit input dan 10 output line) dan decoder jenis BCD to 7 segmen (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk pengertian decoder jenis BCD to 7 segmen mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder decoder lainnya, di mana kombinasi setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output linenya.
Salah satu jenis IC decoder yang umum di pakai adalah 74138, karena IC ini mempunyai 3 input biner dan 8 output line, di mana nilai output adalah 1 untuk salah satu dari ke 8 jenis kombinasi inputnya. Jika kita perhatikan, pengertian decoder sangat mirip dengan demultiplexer dengan pengecualian yaitu decoder yang satu ini tidak mempunyai data input. Sehingga input hanya di gunakan sebagai data control.
Pengertian decoder dapat di bentuk dari susunan gerbang logika dasar atau menggunakan IC yang banyak jual di pasaran, seperti decoder 74LS48, 74LS47, 74LS46, 74LS155 dan sebagainya. Dengan menggunakan IC, kita dapat merancang sebuah decoder dengan jumlah bit dan keluaran yang di inginkan. Contohnya adalah dengan merancang sebuah decoder 32 saluran keluar dengan IC decoder 8 saluran keluaran.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Analisis Rangkaian
Analisa rangkaian pada makalah ini adalah analisa dari rangkaian kalkulator penjumlahan dan pengurangan sederhana yang dapat diwakilkan oleh diagram alur atau flowchart dibawah ini.
Gambar 2.1 Diagram Alur rangkaian Kalkulator sederhana
a. Input switch atau activator
Pada bagian pertama dalam proses kalkulator sederhana diperlukan switch atau activator yang berfungsi sebagai masukan awal atau input yang berupa logika 1 dan 0 yang nantinya akan dimasukkan kedalam seven segmen yang melalui decoder 7447 yang mana decoder tersebut digunakan untuk seven segmen anoda lalu inputan tersebut juga di hubungkan ke komponen adder pada proses input ini terdapat du inputan yang akan diproses oleh adder terdiri dari 4 inputan A dan B
b. Decoder input dan output
Pada bagian input dibutuhkan dua buah IC 7447 sebagai decoder untuk display pada seven segmen Anoda yang mana decoder tersebut digunakan untuk merubah nilai biner ke decimal sehingga saat kita menekan switch maka akan tampil display pada seven segmen, pada bagian output diperlukan satu seven segmen dimana saat hasil penjumlahan dan
pengurangan oleh Adder dan Xor dilakukan maka seven segmen melalui decoder akan menampilkan hasil yang mana memberikan hasil maksimal output 9 ketika nilai angka 9 keatas maka seven segmen akan mengeluarkan angka atau digit yang tidak wajar.
Gambar 2.2 dekoder 7 segmen
c. Adder sebagai fungsi penjumlah
Pada bagian ini adder berfungsi sebagai penjumlah dalam rangkaian kalkulator dimana data yang di proses berupa BCD (Binary Coded Decimal) adder pada rangkaian ini memproses dua masukan input yang terdiri dari empat switch yang mana saat menjumlahkan kode binary tersebut dimulai dari sisi kanan terlebih dahulu dimana nilai terkecil atau (LSB) dan dilanjutkan dengan menjumlahkan kolom berikutnya dengan memperhatikan apakah ada nilai pindah (carry) yang harus dijumlahkan.
d. XOR sebagai fungsi pengurang
e. Gambar rangkaian
Pada perencanaan pembuatan kalkulator sederhana menggunakan Adder dan Xor dapat dilihat melalui skematik yang telah di buat pada aplikasi eagle dibawah ini.
Gambar 2.3 Rangkaian Skematik Kalkulator
Setelah gambar rangkaian skematik telah selesai lalu langkah selanjutnya yaitu merubah rangkaian skematik kedalam board yang mana untuk meminimalisir terjadinya jumper diperlukan dua bagian yaitu atas dan bawah, dibawah ini adalah tampilan atas.
Gambar 2.4 Rangkaian Board Kalkulator (Atas)
Lalu gambar bagian bawah dari board dapat dilihat dibawah.
Gambar 2.5 Rangkaian Board Kalkulator (Bawah)
2.2 Cara Kerja Alat
Rangkaian kalkulator sederhana ini bekerja bila battery telah masuk kedalam seluruh rangkaian dan inputan berupa switch yang mana switch tersebut digunakan untuk memberikan nilai input berupa biner yang mana nantinya akan diproses pada adder. Pada kalkulator ini terdapat dua inputan berupa input yang langsung masuk ke adder dan input yang terlebih dahulu di proses pada gerbang XOR dan di teruskan ke adder, pada inputan pertama nilai yang dihasilkan dari switch akan langsung diproses oleh IC Adder dan akan dijumlahkan dengan nila kedua yang mana pada nilai kedua ini nilai telah diproses oleh XOR terlebih dahulu sehingga nilai display tampilan dapat diatur dengan tombol switch yang mana untuk memberi masukan kepada logika XOR yang nanti hasilnya akan menjumlah atau mengurang bilangan biner dan ditampilkan kedalam bentuk display decimal.
2.3 Cara Pembuatan Kalkulator
1. Sediakan 9 buah switch, 3 seven segmen, 3 IC 7447, 1 IC XOR, 1 IC Adder, 2 PCB polos, timah, kertas foto, solder, Bor tangan dan alat-alat lain yang diperlukan.
2. Gambar desain pada aplikasi eagle bias menggunakan skematik terlebih dahulu lalu di converting ke board, bias juga langsung di desain di board. 3. Print desain rangkaian yang telah selesai, print menggunakan kertas foto. 4. Gunakan FeCl3 untuk melarutkan tembaga yang melapisi PCB.
5. Bor lubang pada rangkaian menggunakan bortangan. 6. Pasang komponen sesuai letak rangkaian.
7. Solder dengan timah tiap kaki rangkaian. 8. Pastikan rangkaian tidak ada short.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.2 Saran
