FIGURE 10.18
Digital Clock Project
1. Pendahuluan[kembali]
Jam digital merupakan salah satu aplikasi nyata dari sistem digital yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Proyek jam digital tidak hanya berfungsi sebagai penunjuk waktu, tetapi juga menjadi sarana pembelajaran penting dalam memahami prinsip kerja rangkaian logika, pencacah (counter), serta sistem sinkronisasi berbasis sinyal clock. Dalam pengembangan proyek ini, diperlukan suatu sistem yang mampu menghitung dan menampilkan waktu secara akurat mulai dari detik, menit, hingga jam, serta mampu membedakan format waktu AM dan PM.
2. Tujuan[kembali]
- Menerapkan konsep pencacahan sinkron dalam sistem digital, khususnya untuk menghitung jam dalam format 12 jam menggunakan IC counter 74160.
- Merancang dan memahami logika pengaturan waktu pada bagian jam (hours) agar dapat mencacah dari 1 hingga 12 secara otomatis dan berulang dengan tepat.
- Mengimplementasikan sistem penanda waktu siang dan malam (AM/PM) melalui penggunaan flip-flop JK yang dikendalikan oleh sinyal logika dari pencacah satuan dan puluhan jam.
3. Alat dan Bahan[kembali]
- IC 74161
IC 74161 adalah 4-bit synchronous binary counter (pencacah biner sinkron 4-bit) yang dapat menghitung secara naik (count up) dan mendukung fitur preset (load). IC ini umum digunakan dalam rangkaian logika digital, terutama untuk aplikasi pencacahan seperti jam digital, pembagi frekuensi, dan sistem kontrol.
Logic state atau keadaan logika adalah istilah dalam elektronika digital yang mengacu pada kondisi atau nilai logika dari suatu sinyal dalam sistem digital. Sistem digital bekerja berdasarkan dua level tegangan utama yang merepresentasikan dua keadaan logika, yaitu:
1). Logic LOW (0)
Disebut juga logika nol atau logika rendah
Biasanya diwakili oleh tegangan rendah, contohnya:
0 Volt dalam sistem TTL (Transistor-Transistor Logic)
Tegangan antara 0–0.8V tergantung pada jenis logika
Diartikan sebagai bilangan biner 0
2). Logic HIGH (1)
Disebut juga logika satu atau logika tinggi
Biasanya diwakili oleh tegangan tinggi, contohnya:
+5 Volt dalam sistem TTL
Bisa juga +3.3V atau lainnya dalam sistem CMOS modern
Diartikan sebagai bilangan biner 1
Logic probe adalah alat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi dan menampilkan status logika (HIGH atau LOW) dari sinyal digital pada suatu rangkaian. Alat ini sangat berguna dalam perbaikan, pengujian, dan analisis rangkaian digital, karena memberikan informasi instan mengenai keadaan logika dari sebuah titik pengujian.
4. Dasar Teori[kembali]
1. Sistem Pencacah (Counter) dalam Elektronika Digital
Pencacah atau counter adalah rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung pulsa clock secara bertahap. Dalam sistem jam digital, pencacah berperan untuk menghitung waktu mulai dari detik, menit, hingga jam. Counter dapat dibedakan menjadi counter sinkron dan counter asinkron, tergantung pada bagaimana pulsa clock dikendalikan terhadap flip-flop internalnya.
Dalam konteks proyek jam digital, counter digunakan untuk menghitung jam secara berurutan dari 1 hingga 12. Ketika pencacahan mencapai angka maksimum (misalnya 12), counter akan kembali ke 1 dan secara bersamaan mengubah status AM/PM.
2. IC 74161
IC 74161 adalah pencacah biner sinkron 4-bit (4-bit synchronous binary counter) yang dapat menghitung secara naik (count up) dari 0 hingga 15 (0000 sampai 1111 dalam biner). Counter ini termasuk dalam keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic) dan banyak digunakan dalam berbagai aplikasi logika digital, termasuk sistem pencacahan waktu seperti jam digital, pembagi frekuensi, dan penghitung event.
Karakteristik Utama:
-
Sinkronisasi Clock:
Semua flip-flop internal pada IC 74161 bekerja secara sinkron terhadap tepi naik (rising edge) sinyal clock. Ini memungkinkan pencacahan lebih stabil dan cepat dibandingkan counter asinkron. -
Parallel Load (Preset):
IC ini memiliki kemampuan memuat nilai awal dari input A, B, C, dan D. Ketika sinyal LOAD\ (aktif rendah) diaktifkan, nilai input akan langsung dimuat ke dalam counter, tanpa menunggu clock. -
Clear Asinkron (CLR):
Input CLR (aktif rendah) digunakan untuk mereset counter ke 0000 secara langsung, tanpa memerlukan sinyal clock. -
Enable Inputs (ENP dan ENT):
Counter hanya akan menghitung bila kedua input enable (ENP dan ENT) dalam kondisi HIGH. Hal ini memungkinkan kontrol pencacahan yang fleksibel, terutama saat digunakan dalam sistem yang lebih besar. -
Ripple Carry Output (RCO):
Output RCO akan bernilai HIGH ketika counter mencapai nilai maksimum (1111). Sinyal ini sering digunakan untuk menghubungkan beberapa IC 74161 dalam konfigurasi cascading, sehingga memungkinkan pencacahan lebih dari 4 bit.
IC 74109 merupakan rangkaian flip-flop ganda (dual) tipe JK yang bekerja secara sinkron terhadap clock, dan memiliki fitur asinkron untuk preset dan clear. Flip-flop JK adalah salah satu jenis flip-flop bistabil, yang dapat digunakan untuk menyimpan satu bit data serta beroperasi dalam mode set, reset, hold, maupun toggle, tergantung pada kondisi input J dan K.
IC ini termasuk dalam keluarga logika TTL dan digunakan secara luas dalam rangkaian sekuensial digital, seperti sistem penghitung (counter), pembagi frekuensi, dan pengendali logika.
Karakteristik Utama IC 74109:
Dual JK Flip-Flop:
IC ini berisi dua buah flip-flop JK independen dalam satu kemasan, masing-masing memiliki input J, K, Clock, Clear (CLR), dan Preset (PRE).Preset dan Clear Asinkron:
PRE\ (Preset Aktif Rendah): Menetapkan output Q ke logika 1 secara langsung, tanpa menunggu clock.
CLR\ (Clear Aktif Rendah): Mengatur output Q menjadi logika 0 secara langsung.
Operasi Sinkron terhadap Clock:
Ketika PRE\ dan CLR\ tidak aktif (HIGH), maka perubahan output Q hanya terjadi pada tepi naik (rising edge) sinyal clock, sesuai dengan nilai input J dan K.
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
- Siapkan segala komponen yang di butuhkan
- Susun rangkaian sesuai panduan
- Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga
- Hidupkan rangkaian
- Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian ini merupakan bagian dari sistem jam digital yang berfungsi untuk menghitung dan menampilkan waktu dalam format 12 jam, serta menentukan status siang atau malam (AM/PM). Rangkaian ini terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu pencacah sinkron IC 74161 sebagai penghitung satuan jam (units of hours), flip-flop JK dari IC 74109 sebagai penentu puluhan jam (tens of hours) dan status AM/PM, serta beberapa gerbang logika (AND dan NOT) sebagai pengatur kondisi pencacahan dan pembalik AM/PM.
IC 74161 (U1) berfungsi sebagai pencacah 4-bit biner yang menghitung nilai jam dari 1 hingga 12. Pencacahan terjadi setiap kali sinyal clock masuk, dan output dari counter (Q0–Q3) merepresentasikan nilai jam dalam bentuk biner. Ketika pencacahan mencapai nilai tertentu seperti 10, 11, dan 12, sinyal-sinyal ini akan digunakan oleh rangkaian logika untuk mengatur perubahan status waktu. Output RCO dari IC 74161 akan aktif (HIGH) saat pencacahan mencapai angka 9, dan sinyal ini digunakan sebagai syarat untuk mengaktifkan bagian berikutnya dalam pencacahan jam.
Sementara itu, flip-flop JK pertama dari IC 74109 (U6A) digunakan sebagai penghitung tens of hours, dengan output Q menunjukkan apakah jam sudah mencapai atau melewati angka 10. Output dari flip-flop ini akan dikombinasikan dengan output dari pencacah utama menggunakan gerbang AND dan NOT untuk mendeteksi kondisi tertentu, seperti saat jam menunjukkan angka 11 dan akan menuju ke 12. Pada saat inilah sinyal logika akan mengaktifkan clock dari flip-flop JK kedua (U6B), yang berfungsi sebagai penanda AM/PM. Flip-flop ini akan toggle (membalik status) setiap kali terjadi transisi dari jam 11 ke 12, sehingga secara otomatis mengganti status dari AM ke PM atau sebaliknya.
Setelah jam mencapai angka 12, logika akan mengatur ulang pencacah agar kembali ke 1, dan siklus pencacahan dimulai kembali. Dengan demikian, rangkaian ini mampu mencacah waktu dari 1 hingga 12 secara berulang dan mengatur status AM/PM dengan akurat. Semua komponen bekerja secara sinkron terhadap sinyal clock, menjadikan sistem ini cocok untuk implementasi pada proyek jam digital 12 jam.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar