Laporan Tugas Akhir Semester KALKULATOR

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
2015

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

penulis

2

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

3

DAFTAR TABEL

4

DAFTAR GAMBAR

5

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.

1.2 Rumusan Masalah
1.
2.
3.

4.
5.
6.

Apa itu gerbang XOR ?
Apa itu Gerbang OR ?
Apa itu Adder ?
Apa itu Dekoder ?
Bagaimana cara kerja IC decoder, XOR dan Adder ?
Bagaimana cara pembuatan kalkulator penjumlah dan pengurang
menggunakan IC Adder dan XOR ?

6

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).

7

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 elektronika digital 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 masingmasing 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.
3. Jika A=1 dan B=1 dijumlahkan, hasilnya S (Sum) = 0. Dengan
nilai pindahan Cy (Carry Out) = 1.
8

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

9

2. Full Adder.
Merupakan rangkaian elektronik yang bekerja melakukan perhitungan
penjumlahan sepenuhnya dari dua buah bilangan binary, yang masingmasing 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.
Untuk menghitung carry out pada full adder digunakan sebuah gerbang
OR yang menghubungkan penghitung carry out dari half adder pertama
dan kedua. Maksudnya bahwa entah paruh pertama atau kedua yang
menghasilkan carry out maka akan dianggap sebagai carry out, dan
dianggap satu meski kedua gerbang AND yang digunakan untuk
menghitung carry out sama-sama bernilai satu.
10

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.
11

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
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 masingmasing Kaki Katoda Segmen LED.

12

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

13

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.

Gambar 1.8 Rangkaian Dekoder

14

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

15

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
Pada bagian ini XOR diletakkan pada salah satu nilai inputan sebagai
pengurang dalam rangkaian kalkulator dimana saat inputan memberikan
nilai 0 dan 1, High dan Low fungsi dari XOR membuat logika tersebut
menjadi kebalikan dari nilai input yang sebenarnya sehingga saat fungsi
XOR digunakan maka ic akan memproses sebagai pengurang

16

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)

17

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.
9. Test terlebih dahulu menggunakan power supply gunakan sesuai masukan
arus dan tegangan

18

BAB III
PENUTUP
3.1
3.2

Kesimpulan
Saran

19