RANGKAIAN PENGHITUNG DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN IC JENIS TTL TIPE SN74LSXX

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Monday, 27 April 2015 Published Date Written by Sodikin Susaat

RANGKAIAN PENGHITUNG DIGITAL IC JENIS TTL SN74LSXX DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE LIVEWIRE DAN EWB

 

Oleh: Sodikin Susa’at

Widyaiswara Madya P4TK BOE/VEDC Malang
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

ABSTRAK:

Pengemasan rangkaian elektronik digital hampir semuanya sudah dalam bentuk rangkaian terpadu (IC: Integrated Circuits). Sebagai contoh  rangkaian  penghitung digital (counter) jenis TTL (Transistor Transistor Logic) seri 74LS90, 74LS92, dan 74LS93 tergolong kemasan MSI (Medium Scale Integration) . Sedangkan IC logika yang termasuk  jenis CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sebagai counter lengkap dengan decoder 7-segment, contohnya CD4026 . Untuk mempermudah penjelasan  prinsip dan proses kerjanya IC counter ini digunakan bantuan software elektronik, yaitu  Live wire dan EWB.    Software EWB (Elektronic Work Bench ) dan software Livewire atau padanan software  lain Electronic Circuit Wizard  adalah  software  yang biasa digunakan untuk mesimulasikan  rangkaian elektronik digital ataupun analog. Simulasi  rangkaian  elektronik dimaksudkan untuk mempermudah dalam  proses  pelatihan  atau  pembelajaran    dari  materi diklat elektronik digital maupun analog. Semua kondisi logika high “1” dan low “0” bisa ditampilkan dengan  tampilan display lampu mupun  7-segment  yang  riil. Ilustrasi  logika digital dan analog mudah direpresentasikan secara aktif, sehingga tampak angka-angka atau tampilan nyata sebelum dilakukan praktek atau eksperimennya, misalkan logika  1000; 0100; 0010; dan 0001 dan seterusnya bisa direpresentasikan dengan menggunakan lampu LED (light emitting diode) atau  menggunakan sevent-segment.Demikian juga untuk representasi analog, misalkan untuk arah gerakan motor listrik dc (direct current) arah jarum jam atau kekanan (cw:: clockwise) , maupun arah kekiri (ccw: counter clockwise).

 

Kata kunci: simulasi, counter,  software livewire, EWB. 

 

1.   RANGKAIAN PENGHITUNG (COUNTER CIRCUITS)

Rangkaianpenghitung atau pencacah digital (Counter) merupakan rangkaian “clock” sekuensial yang hampir sama, yaitu terdiri dari gerbang flip-flop dan gerbang kombinasi dengan sistem sambungan umpan balik (feedback) adalah suatu istilah yang biasa digunakan pada elektronika digital dalam menghitung bilangan logika. Counter atau penghitung atau pencacah dalam bahasa kita, merupakan penghitung yang dimaksud dalam teknik digital merupakan bagian register yang terpenting, karena keberadaannya merupakan sebuah penentu awal dari kondisi sekuensial biner. Gerbang-gerbang logika di dalam counter dihubungkan pada masing-masing saluran untuk memproduksi penjelasan gambaran awal dari kondisi sekuensial biner. Oleh karena itu counter adalah merupakan register khusus, yang mempunyai kesamaan, maka yang membedakan hanya dalam pemberian nama saja.

 

Counter secara teori maupun praktek, dalam melakukan penghitungan bias bersifat naik, dan turun (up-down counter), serta bisa di-reset sesuai dengan yang dikehendaki. Karena merupakan rangkaian yang komprehensif dengan komponen analog lain, maka jenis komponen IC digital yang digunakan adalah merupakan pengembangan dari komponen teknik digital pada pembelajaran elektronika dasar, artinya tidak lagi menggunakan IC Flip-flop dasar dalam menyusun rangkaian counter, tetapi lebih cenderung mengaplikasikan IC counter yang tersedia. Contoh IC counter jenis TTL dengan seri tipe 74LS90, 74LS92, dan IC tipe 74LS93. IC tipe seri 74LS90 merupakan IC yang berfungsi sebagai pengubah “BCD to Decimal”, 74LS92 berfungsi sebagai “BCD to Duodecimal”, dan 74LS93 merupakan IC yang berfungsi sebagai pengubah “BCD to Hexadecimal”. Sehingga dalam aplikasinya rangkaian counter yang akan dibangun dalam simulasi nantinya merupakan kombinasi komponen digital dengan komponen analog. dipenghitung naik dan penghitung turun (up-down counter), fungsi sistem reset, dan aplikasi sistem kontrol ON/OFF sederhana yang dikombinasikan  dengan rangkaian analog driver yang telah dipelajari pada semester sebelumnya. Di sini, peserta didik akan diajarkan aplikasi komponen elektronika pasif, komponen aktif, dan komponen digital terutama jenis TTL dan analog yang dijadikan satu unit kesatuan rangkaian yang komprehensif dalam aplikasi rangkaian sistem kontrol digital ON/OFF sederhana. Gambar berikut merepresentasikan blok diagram rangkaian counter digital.

 Oleh karena itu, bagian input/output dari apikasi rangkaian counter ini akan dikombinasikan dengan rangkaian komponen analog lainnya sebagai driver, buffer, dan bahkan sebagai pengaman rangkaian elektronik. Komponen-komponen analog yang sering digunakan dalam kombinasi rangkaian digital tersebut adalah komponen pasif (seperti: resistor, kapasitor, dan induktor), sedangkan komponen aktif biasanya menggunakan bahan semikonduktor (seperti: Dioda, Transistor, Mosfet, dan SCR dan lain-lainnya), sehingga merupakan satu kesatuan rangkaian elektronik counter digital yang aplikatif.

Jadi aplikasi rangkaian counter adalah merupakan suatu rangkaian yang komprehensif, yaitu perpaduan dari IC counter digital yang tersedia untuk dikombinasikan dengan komponen digital dasar sebagai dekoder (seperti gerbang AND, OR, NOT, NAND, NOR, ataupun EXOR), dan komponen analog (seperti, dioda, transistor) yang dibentuk dalam satu unit kesatuan rangkaian kontrol digital sedrhana.

Ada dua jenis penghitung (counter), yaitu: (1) penghitung sinkron (synchronous counters); (2) penghitungasinkron (asynchronous counters). Penghitung asinkron sering disebut juga  sebagai penghitung deret (series counters) atau juga kadang-kadang disebut ripple counters. Sedangkan penghitung sinkron merupakan penghitung yang bagian input toggle atau clock yang lain adalah paralel, outputnya dikopelkan ke bagian input counter yang lain dengan didekoder, agar mencapai urutan penghitungyang sempurna. Sedangkan menurut karakteristiknya suatu counter dibedakan berdasar : (a) seberapa modulo dari counter (seberapa banyak dapat menghitung); (b) sifatnya menghitung maju (up-counter) ataukan mundur (down-counter); (c) dapat berjalan sendiri (free running), ataukah dapat berhenti sendiri (self-stopping).

Pada simulasi menggunakan software elektronik ini digunakan  IC counter  jenis TTL tipe 74LS90 yang merupakan IC pengubah “BCD to Decimal”, dan IC tipe 74LS92 yang  berfungsi sebagai “BCD to Duodecimal”, serta IC tipe 74LS93  sebagai  IC pengubah “BCD to Hexadecimal”, dan jenis CMOS CD4026. Untuk itu, maka akan diuraikan satu persatu secara tabel fungsi reset  dan cara menghubungkan rangkaian counter tersebut sampai menjadi rangkaian yang aplikatif.

Dari ketiga tipe IC counter  masing-masing ini mempunyai fungsi yang hampir sama, yaitu masing-masing sebagai pengubah BCD (Binary Code Decimal)  ke fungsi  decimal (010-910), duodecimal (010 - 1110), dan hexadecimal (010 - 1510 atau 016 - F10). Untuk memahami ini semua secara jelas, lihat dan pahami teknik digital dasar sebelumnya, yaitu tentang rangkaian Flip-flop, dan dasar-dasar penghitung digital menggunakan Flip-flop. Untuk itu, agar dapat memahami IC counter secara keseluruhan, maka akan digambar secara blok diagram dari fungsi dan kedudukan sistem counter tersebut pada rangkaian elektroniknya.Berikut, ditunjukkan bentuk fisik, isi secara blok,  tabel fungsi dan diagram pulsa dari IC counter tipe 74LS90, 74LS92, dan IC 74LS93.

 

1.      PRINSIP KERJA

Rangkaian Clock generator merupakan rangkaian pembangkit pulsa sebagai sumber pembangkit pulsa yang berfungsi sebagai detak jantung dari counter 4-bit blok berikutnya, tentunya IC counter  harus tersambung sumber catu daya (power supply) dc sebesar 5V untuk IC counter jenis TTL, dan 15V untuk IC counter jenis C-MOS.

Jika counter sudah mendapatkan input pulsa clock dari clock generator, dan telah terhubung dengan power supply 5V dc, maka output IC counter akan menghitung naik terus sampai batas tertinggi sesuai dengan fungsi dari IC counter yang digunakan masing-masing. Tentu saja untuk dapat menghitung naik atau turun sampai batas tertentu atau sampai batas yang sesuai fungsi dari masing-masing jenis counter, ada persyaratan dan tabel fungsi reset dan aturan tabel fungsi kebenaran yang harus dilakukan, karena setiap industri pembuat IC counter tersebut selalu menyertakan buku manual berupa data sheet berupa tabel kebenaran, tabel fungsi reset, dan tabel diagram pulsa, serta spesifikasi data sebagai petunjuk teknis untuk kelengkapan perancangan rangkaian aplikasi dari setiap IC tersebut.

Secara blok diagram rangkaian counter  4-bit (DCBA atau 8421) ini adalah suatu rangkaian sistem penghitung yang disusun dari IC counter 74LS90 dengan masukan 4-bit secara berurutan dari bit tertinggi sampai ke bit terendah, yaitu DCBA atau sama dengan bobot nilai bilangan berbasis desimal (...10) =  8 4 2 1,  atau sama dengan bobot nilai bilangan berbasis biner/ dua-an (...2) 23 22 21 20, dimana secara berurutan bobot nilai bit tertinggi adalah input D dengan bobot  nilai delapan (810) = 23 , dan masukan bit berikutnya C dengan bobot nilai empat (410) = 22, lalu masukan bit selanjutnya B dengan bobot nilai dua (2) atau 21, dan masukan bit yang terendah A dengan bobot nilai satu (1) atau 20.   

 

Gambar 1.3 Rangkaian gerbang dalam IC Counter 74LS90, 74LS92, dan 74LS93

 

1.   SIMULASI APLIKASI  RANGKAIAN COUNTER IC 74LS90

 

IC penghitung (counter) digital yang paling sederhana adalah IC 74LS90 berfungsi sebagai pembagi 2 dan 5 (devided by two and  five) atau biasa disebut juga berfungsi sebagai BCD (Binary Code to Desimal) artinya jika dihubungkan menjadi rangkaian penghitung, bisa menghitung mulai dari angka 0 sampai 9 (decimal). Berikut blok diagram urutan rangkaian counter dengan penampil 7-segment.

 Gambar 1.4 Block diagram Urutan Rangkaian Counter 74LS90

 

 

Gambar 1.5 Simulasi Rangkaian Counter up 74LS90 dengan 74LS47 sebagai
                     Decoder to-7 segment dengan menggunakan Software Livewire

 

 

Gambar 1.8 Simulasi Rangkaian Counter up 74LS90 dengan 74LS48 sebagai
              Decoder to-7 segment dengan menggunakan Software EWB

 

 

 

 

 

 

KESIMPULAN

1.      Hasil simulasi dengan bantuan software Livewire dari rangkaian elektronika digital maupun analog sangat membantu untuk mempermudah dalam menerangkan prinsip dan proses kerja suatu rangkaian counter elektronik.

2.      Keunggulan sofware livewire lebih mudah digunakan dalam penyambungan rangkaian elektronik digital dan analog dibandingkan dengan software EWB.

3.      Library komponen elektronik analog pada software Livewire lebih banyak dibandingkan EWB, namun untuk pengguna simulasi pemula lebih mudah menggunakan EWB, karena software EWB biasanya mempaketkan komponen decoder dan display  sekalian, sedangkan di software Live wire semua komponen terpisah sendiri-sendiri.

4.      Gambar library IC digital pada software EWB lebih merepresentasikan bentuk sebenarnya, sedangkan pada software Livewire  lebih merepresentasikan dalam bentuk gambar teknik.

 

DAFTAR PUSTAKA

 1. Leonhardt, Erich. 1984.Grundlagen der Digitaltechnik. Berlin: VEB Verlag Technik,                              Berlin,Deutschland.

 2.  Texas Instruments. 1973. Das TTL-Kochbuch-herausgegeben von Texas Instruments:
      Aplikationslabor. Deutschland: Texas Instruments Deutschland, GmbH.

3.   Texas Instruments. 1985. The TTL Data Book  for EngineersVolume 1. Standard TTL, Low-Power          Schottky, Schottky. USA: Texas Instruments.