TUGAS AKHIR PENGUJI KEBENARAN GERBANG LOGIKA NAND, NOR, DAN NOT, SERTA ENKODER 8 KE 3, PENJUMLAH BINER 4-BIT, DAN JK FLIP-FLOP UNTUK PAPAN UNTAI DIGITAL TEKNIK ELEKTRO

TUGAS AKHIR

  

PENGUJI KEBENARAN GERBANG LOGIKA NAND, NOR, DAN

NOT, SERTA ENKODER 8 KE 3, PENJUMLAH BINER 4-BIT, DAN

JK FLIP-FLOP UNTUK PAPAN UNTAI DIGITAL

TEKNIK ELEKTRO

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Oleh :

  PETRA RYANDITHA EMMANUELA NIM : 055114022

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

FINAL PROJECT

  

THE TRUTH DETECTOR OF NAND, NOR, AND NOT LOGIC

GATES, WITH ENCODER 8-3, 4-BIT BINARY FULL ADDER, AND

JK FLIP-FLOP FOR ELECTRICAL ENGINEERING DIGITAL

LOGIC TRAINER

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Electrical Engineering Study Program PETRA RYANDITHA EMMANUELA

  NIM : 055114022

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  Skripsi ini kupersembahkan untuk… Tuhan Yesus Kristus sumber kekuatan ku Papa, Mama, Adik, dan Keluarga Besar ku yang terkasih

  MOTTO:

“Only a live lived for others is a life worthwhile.”

• Albert Enstein -

  

INTISARI

  Papan untai digital merupakan salah satu alat penting dan sering digunakan saat praktikum. Namun, karena berbagai faktor papan untai digital dapat rusak. Pengecekan kerusakan papan untai digital secara manual membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga dapat mengganggu jalannya praktikum. Alat penguji yang dapat menguji apakah papan untai dalam keadaan baik atau tidak sangat dibutuhkan.

  Alat penguji ini akan dihubungkan dengan masukan dan keluaran gerbang logika atau rangkaian logika pada papan untai digital dengan menggunakan kabel. Masukan dan keluaran papan untai digital dihubungkan sesuai keterangan pada alat tersebut. Gerbang logika atau rangkaian logika yang akan diuji dipilih menggunakan push button. Pilihan gerbang logika dan rangkaian logika, proses pengujian, dan hasil akhir pengujian ditampilkan pada LCD.

  Penguji kebenaran gerbang logika nand, nor, dan not, serta enkoder 8 ke 3, penjumlah biner 4-bit, dan jk flip-flop untuk papan untai digital teknik elektro telah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan cukup baik. Mikrokontroler mampu member masukan dan membaca keluaran dengan baik. Penampil LCD mampu menampilkan data- data yang diinginkan dengan baik. Program pada mikrokontroler mampu mengolah data yang masuk dan mengambil kesimpulan sesuai perancangan.

  

ABSTRACT

Digital logic trainer is one of important device and often used during practical work.

  However, digital logic trainer can be broken due to various factors. Checking digital logic trainer damage manually can take quiet long time, so it will disrupt practical work. Tester that could test whether the digital logic trainer in a good or bad condition are urgently needed.

  This tester will be connected with inputs and outputs of the logic gates or logic circuits on the digital logic trainer using jumper cables. The digital logic trainer inputs and outputs will be connected correspond to description at this device. Logic gates or logic circuits to be tested is selected using the push button. Option of logic gates and logic circuits, the testing process, and the end of the test results displayed on the LCD.

  The truth detector of NAND, NOR, and NOT logic gates, with encoder 8-3, bit binary full adder and jk flip-flop for electrical engineering digital logic trainer have been made successfully and can work well. Microcontroller is able to give input and read output as well. LCD viewer can displayed correctly the desired datas. Program on the microcontroller is able to process incoming data and draw conclusions according to the design.

KATA PENGANTAR

  Syukur dan terima kasih kepada Tuhan atas segala rahmat dan berkat-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “PENGUJI KEBENARAN GERBANG LOGIKA NAND, NOR, DAN NOT, SERTA ENKODER 8 KE 3, PENJUMLAH BINER 4-BIT, DAN JK FLIP- FLOP UNTUK PAPAN UNTAI DIGITAL TEKNIK ELEKTRO

  ” ini dapat diselesaikan dengan baik. Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dengan caranya masing-masing, sehingga tugas akhir ini bisa diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Orangtua tercinta atas doa, kesabaran dan dukungannya.

  2. Bapak Martanto,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing.

  3. Teman

• – teman yang telah banyak membantu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Rangga yang terus mengingatkan dan bersedia membantu saat dibutuhkan, Terry yang mau menjadi teman senasib seperjuangan; Esti, Anggi dan Tari yang selalu memberi semangat; Chris yang mau meminjamkan peralatan dan pikiran; Tina yang bersedia meminjamkan kamera; juga semua teman-teman teknik elektro yang ikut memberi semangat dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

  4. Seluruh dosen dan laboran program studi teknik elektro yang telah membagi ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama kuliah.

  Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

  Yogyakarta, 2 Juli 2012

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INDONESIA ……………………...... HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS ………………………….... HALAMAN PERSETUJUAN ………………………………………………….... HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………………..... PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ………………………………………...... HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ……………………...... LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  2.4 Aritmatika Digital ……………………..………………………………….... i ii iii iv v vi vii viii ix x xi xii xv xvii

  7

  7

  6

  5

  5

  4

  4

  4

  3

  2

  2

  1

  1

  2.3.1 Enkoder 8 ke 3 ……………..……………………………………….

  ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS …………………………......

  2.3 Konverter ……………………………..…………………………………….

  2.2.3 Gerbang NOR …………………………….………………………...

  2.2.2 Gerbang NAND ………………………..…………………………...

  2.2.1 Gerbang NOT …………………………………………………….....

  ……………………………………………….....

  2.2 Gerbang Logika Dasar ......

  2.1 Sistem Bila ngan Biner …………………………..………………………….

  BAB II DASAR TEORI …………………………....……………………………..

  1.4 Metodologi Penelitian ……………...……..…..……………...……..……...

  1.3 Batasan Masalah …………………….....……..……………………..……...

  1.2 Tujuan dan Manfaat …………………..…....……………………...………..

  1.1 Latar Belakang ……………........…..…….....………………………..……..

  BAB I PENDAHULUAN ……………..…………………………………………..

  INTISARI …..……………………………………………………………………... ABSTRACT ……..………………………………………………………………... KATA PENGANTAR …………..………………………………………………... DAFTAR ISI ……………………..……………………………………………….. DAFTAR GAMBAR ……………..………………………………………………. DAFTAR TABEL …………………..……………………………………………..

  8

  2.5 Flip-Flop ……………………...………….……………………………..…..

  25

  15

  15

  17

  18

  19

  20

  20

  21

  21

  24

  25

  26

  12

  27

  28

  29

  34

  35

  35

  37

  37

  39

  41

  47

  47

  13

  4.3.1 Percobaan Pengujian Gerbang NAND …………………………….

  2.5.1 JK Flip- Flop …………………………………………………..…….

  3.1.2 Push Button ………………………………………………….……..

  2.6 Mikrokontroler AVR …………………………………………………..…...

  2.6.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATmega8535 …………………..….

  2.6.2 Peta Memori ………………………...…………………………..….

  2.7 LCD M1632 ……………………………………………………………..….

  2.7.1 DDRAM (Display Data RAM), CGROM (Character Generator ROM), dan CGRAM (Character Generator RAM ............................

  2.7.2 Register Perintah ………………………………………….………..

  2.7.3 Register Data ……………………...…………………………..…....

  BAB III RANCANGAN PENELITIAN ....

  ………………………………..……..

  3.1 Perancangan Perangkat Keras …...…………………………………..……..

  3.1.1 Mikrokontroler ATmega8535 ……………………………….……..

  3.1.3 Konektor ke Papan Untai Digital dan Konektor dari Papan Untai Digital ……………………………………………...…………..…...

  4.3 Pembahasan Hasil Percobaan Pada Alat Penguji Kebenaran ……………...

  3.1.4 Penampil LCD ……………………………………………...…..…..

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak ………………………………………….….

  3.2.1. Pilih Menu ………………………………………….…………..…...

  3.2.2. Pengujian Gerbang Logi ka dan Rangkaian Logika ……………..….

  3.2.3. Menampilkan Hasil Akhir Pengujian ………………………....….....

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………….....

  4.1 Perangkat Keras Alat Penguji Kebenaran ………………………………….

  4.2 Perangkat Lunak Alat Penguji Kebenaran ………………………………....

  4.2.1 Program Utama ……………………………………………………..

  4.2.2 Pilih Menu ………………………………………………………….

  4.2.3 Pengujian Gerbang Logika dan Rangkaian Logika ………………...

  4.2.4 Hasil Akhir Pengujian ……………………………………………...

  48

  4.3.5 Percobaan Pengujian Penjumlah Biner 4-

  64 bit ………………………

  4.3.6 Percobaan Pengujian JK flip-

  70 flop ………………………………….

  86 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………………………………………….

  5.1

  86 Kesimpulan ………………………………………………………………...

  5.2

  86 Saran ……………………………………………………………………….

  87 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….……...

  LAMPIRAN

  88 ……………………………………………………………….……...

  DAFTAR GAMBAR

  13

Gambar 3.9 Diagram Alir Sub Rutin Pilih Menu Penjumlah Biner …………….Gambar 3.10 Diagram Alir Sub Rutin Pengujian Gerbang Logika dan Rangkaian

  5

  6

  7

  8

  9

  9

  10

  11

  11

  11

  13

Gambar 3.7 Blok Rangkaian Penampil LCD …………………………………...

  14

  16

  17

  18

  19

  21

  23

  24

  25

  26

  26

  27

Gambar 3.8 Diagram Alir Program Utama Enkoder 8 ke 3 ……………..……...Gambar 3.5 Blok Rangkaian Konektor (a) ke Papan Untai Digital (b) dari Papan Untai Digital ………………………………………..Gambar 2.1 Simbol Logika Gerbang NOT ……………………………………..Gambar 2.12 Simbol JK Flip- Flop [1] …………………………………………...Gambar 2.2 Simbol Logika Gerbang NAND …………………………………...Gambar 2.3 Simbol Logika Gerbang NOR ……………………………………..Gambar 2.4 Konfigurasi Pin IC 74148 [1] ……………………………………...Gambar 2.5 Penjumlahan Biner 1-bit [4] ……………………………………….Gambar 2.6 Penjumlahan Biner 2- bit [2] ……………………………………….Gambar 2.7 Rangkaian Logika Half Adder

  [2] …………………………………

Gambar 2.8 Rangkaian Logika Full Adder [4] ………………………………….Gambar 2.9 Diagram Blok (a) Half Adder (b) Full Adder [2] ………………….Gambar 2.10 Simbol Logika IC 7483 [8] ………………………………………...Gambar 2.11 (a) Clock Aktif Tinggi (b) Clock Aktif Rendah (c) Clock Pinggiran

  Positif (d) Clock Pinggiran Negatif [1] ……………………………

Gambar 2.13 Simbol JK Flip- Flop [1] …………………………………………...

  ………………………………………

Gambar 2.14 Konfigurasi Pin ATmega8535 [6

  ] …………………………………

Gambar 2.15 (a) Peta Memori Data (b) Peta Memori Program [5] ……………...Gambar 2.16 Konfigurasi Pin HD44780

  …………………………………………

Gambar 2.17 Alamat DDRAM pada LCD 16x2 [7] ……………………………..Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Keseluruhan ………………………………..

  Gambar 3.2

  Layout Port

  I/O Papan Untai Digital ………………………………

Gambar 3.3 Blok Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535

  ……………………

Gambar 3.4 Blok Rangkaian Push Button

  29

Gambar 4.1 Rangkaian Keseluruhan Alat Penguji Kebenaran ………………….

  bit ………………………………………...

  79

  47

  46

  46

  41

  40

  40

  37

  36

  35

Gambar 4.11 Timing Diagram dari Hasil Percobaan Pengujian JK Flip-Flop pada Penjumlah Biner 4-Gambar 4.2 Skema Port Mikrokontroler untuk Konektor Masukan danGambar 4.10 Timing Diagram dari Hasil Percobaan Pengujian JK Flip-Flop yang dalam Keadaan Baik ………………………………………….Gambar 4.9 Tampilan Hasil Akhir Pengujian (a) yang Berhasil, (b) yang Gagal

  (b) Gerbang NOR, (c) Gerbang NOT, (d) Enkoder 8 ke 3, (e) Penjumlah Biner 4-bit, (f) JK flip- flop …………………………

Gambar 4.8 Tampilan LCD pada Proses Pengujian (a) Gerbang NAND,

  Program …………………………………………………………….

Gambar 4.7 Tabel Pengujian Gerbang NAND untuk Look-Up Table PadaGambar 4.6 Tampilan LCD setelah Pemilihan ………………………………….

  Gambar 4.5 Tampilan Pilih Menu ………………………………………………

Gambar 4.4 Tampilan Awal Pilih Menu ………………………………………...Gambar 4.3 Layout Penguji Kebenaran Papan Untai Digital …………………...

  Konektor Keluaran …………………………………………………

  85

  DAFTAR TABEL

  30

  6

  6

  8

  10

  10

  12

  14

  14

  22

  30

  4

  30

  31

  31

  32

  48

  49

  49

  50

  51

  52

  5

Tabel 4.7. Tabel Hasil Pengujian Gerbang NOR yang Baik ..................................

  Halaman Tabel 2.1. Nilai Bit Bilangan Biner ........................................................................

Tabel 3.1. Tabel Jumlah Masukan dan Keluaran Gerbang Logika dan Rangkaian Logika ...................................................................................................Tabel 2.2. Tabel Kebenaran Gerbang NOT [2] ......................................................Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NAND [2] ..................................................Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Gerbang NOR [2] .....................................................Tabel 2.5. Tabel Fungsi IC 74148 [1] ....................................................................Tabel 2.6. Tabel Penjumlahan LSB [2] ..................................................................Tabel 2.7. Tabel Penjumlahan MSB [2] .................................................................Tabel 2.8. Tabel Kebenaran IC 7483 [8] ................................................................Tabel 2.9. Tabel Kebenaran JK Flip-Flop [4] ........................................................Tabel 2.10. Tabel Kebenaran IC 7476 [4] ................................................................Tabel 3.2. Tabel Pengujian Gerbang NAND .........................................................Tabel 4.6. Tabel Perbandingan Keluaran Gerbang NOR yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran .............................................Tabel 3.3. Tabel Pengujian Gerbang NOR ............................................................Tabel 3.4. Tabel Pengujian Gerbang NOT .............................................................Tabel 3.5. Tabel Pengujian Enkoder 8 ke 3 ...........................................................Tabel 3.6. Tabel Pengujian Penjumlah Biner 4-bit ................................................Tabel 3.7. Tabel Pengujian JK flip-flop .................................................................Tabel 4.1. Tabel Pengujian Gerbang NAND .........................................................Tabel 4.2. Tabel Perbandingan Keluaran Gerbang NAND yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran .............................................Tabel 4.3. Tabel Hasil Pengujian Gerbang NAND yang Baik ..............................Tabel 4.4. Tabel Data Pengujian Gerbang NAND pada Gerbang NOR ................Tabel 4.5. Tabel Pengujian Gerbang NOR ............................................................

  52

Tabel 4.10. Tabel Perbandingan Keluaran Gerbang NOT yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran .............................................

  55

  72

  71

  70

  68

  67

  65

  65

  64

  61

  58

  58

  56

  56

  55

Tabel 4.11. Tabel Hasil Pengujian Gerbang NOT yang Baik ..................................Tabel 4.25. Tabel Data Pengujian JK Flip-Flop pada Penjumlah Biner 4-bit ..........Tabel 4.24. Tabel Hasil Pengujian JK Flip-Flop yang Baik ....................................Tabel 4.23. Tabel Perbandingan Keluaran JK Flip-Flop yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran .............................................Tabel 4.22. Tabel Pengujian JK Flip-Flop ...............................................................Tabel 4.21. Tabel Data Pengujian Penjumlah Biner 4-bit yang dalam Keadaan Rusak .....................................................................................................Tabel 4.20. Tabel Perbandingan Keluaran Penjumlah Biner 4-bit yang Rusak pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran ..........................Tabel 4.19. Tabel Hasil Pengujian Penjumlah Biner 4-bit yang Baik .....................Tabel 4.18. Tabel Perbandingan Keluaran Penjumlah Biner 4-bit yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran ..................................Tabel 4.17. Tabel Pengujian Penjumlah Biner 4-bit ................................................Tabel 4.16. Tabel Data Pengujian Enkoder 8 ke 3 pada Penjumlah Biner 4-bit .....Tabel 4.15. Tabel Hasil Pengujian Enkoder 8 ke 3 yang Baik ................................Tabel 4.14. Tabel Perbandingan Keluaran Enkoder 8 ke 3 yang Baik pada Papan Untai dengan Keluaran Tabel Kebenaran .............................................Tabel 4.13. Tabel Pengujian Enkoder 8 ke 3 ...........................................................Tabel 4.12. Tabel Data Pengujian Gerbang NOT pada Gerbang NAND ................

  79

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Kurikulum program pendidikan Strata-1 (S-1) di Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma menitikberatkan pada konsentrasi teknik elektronika dengan peminatan kendali dan telekomunikasi. Selain teknik elektronika, dalam kurikulum ini juga diberikan materi matematika dasar serta materi lanjutan dan aplikasinya. Materi matematika dasar diberikan pada mata kuliah bidang kalkulus, sedangkan materi lanjutan dan aplikasinya diberikan pada mata kuliah lain, seperti sistem linear, mata kuliah bidang elektronika analog dan digital, mata kuliah kendali dasar, serta mata kuliah peminatan.

  Mata kuliah bidang elektronika digital yang diberikan pada tahun pertama perkuliahan adalah teknik digital dan praktikum teknik digital. Materi pada mata kuliah teknik digital antara lain konsep digital, bilangan dan sandi, gerbang logika dasar, register, flip-flop, dan teknologi IC. Materi yang diberikan tersebut akan dipraktekkan di praktikum teknik digital. Praktikum dilakukan menggunakan sebuah alat yang disebut papan untai digital (Digital Logic Trainer).

  Papan untai digital merupakan piranti elektronika yang memiliki berbagai fungsi logika digital, antara lain gerbang logika dasar, konverter, flip-flop, dan penjumlah biner. Papan untai digital juga dilengkapi dengan pin masukan dan pin keluaran, indikator LED, penampil 7-segment, dan tombol masukan. Setiap fungsi logika digital pada alat ini diimplementasikan menggunakan IC. Alat ini dioperasikan dengan cara menghubungkan pin masukan dan pin keluaran dengan pin masukan dan pin keluaran dari rangkaian yang dibutuhkan, menggunakan kabel penghubung.

  Papan untai digital selalu digunakan dalam setiap praktikum teknik digital, sehingga alat harus selalu dalam keadaan baik. Pemakaian yang tidak hati-hati, kekurangtelitian saat pembuatan, juga faktor waktu, dapat menyebabkan kerusakan alat. Kerusakan yang sering terjadi antara lain pada kabel penghubung, pin masukan, pin

  Penelitian ini dilakukan berdasarkan kebutuhan akan sebuah alat pendeteksi yang dapat mendeteksi kondisi setiap gerbang logika dan rangkaian logika pada papan untai digital dengan tepat dan lebih cepat dibanding pengecekan secara manual. Alat pendeteksi ini dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler. Gerbang logika atau rangkaian logika yang ingin dideteksi kondisinya dipilih dengan push button. Kemudian mikrokontroler akan melakukan pengujian terhadap gerbang logika atau rangkaian logika tersebut. Papan untai digital akan mendapat masukan dari mikrokontroler, dan keluaran dari papan untai digital menjadi masukan mikrokontroler. Keluaran dari papan untai digital ini kemudian dibandingkan dengan tabel pengujian yang sudah tersimpan dalam memori mikrokontroler. Hasil akhir dari perbandingan inilah yang nantinya akan menentukan kondisi dari gerbang logika atau rangkaian logika.

  1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai melalui penelitian ini adalah menghasilkan sebuah alat yang ringkas dan mudah dipakai, untuk mendeteksi kondisi gerbang logika dan rangkaian logika yang terdapat pada papan untai digital dengan cepat dan tepat.

  Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai alat bantu dalam mendeteksi kerusakan papan untai digital.

  1.3 Batasan Masalah

  Penelitian akan dibatasi pada pembuatan alat untuk menguji kebenaran gerbang logika NOT, NAND, dan NOR, serta enkoder 8 ke 3, penjumlah biner 4-bit, dan JK flip- flop pada papan untai digital di laboratorium Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma, dengan menggunakan mikrokontroler ATmega8535. Spesifikasi alat yang akan dibuat adalah: a. Menggunakan mikrokontroler ATmega8535.

  b. Penampil LCD 2x16 sebagai penampil masukan ke papan untai digital, penampil keluaran dari papan untai digital, dan penampil hasil akhir pengujian.

  c. Dua buah push button sebagai masukan ke mikrokontroler.

  d. Menggunakan bahasa pemrograman BASCOM.

1.4 Metodologi Penelitian

  Metode yang akan diterapkan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

  a. Studi pustaka. Pada tahap ini akan dilakukan pengumpulan dan pembelajaran bahan referensi berupa buku, jurnal, maupun internet yang mendukung penelitian.

  b. Perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perancangan dilakukan berdasarkan informasi yang didapat dari studi pustaka, dan dengan mempertimbangkan faktor permasalahan dan kebutuhan, sehingga menghasilkan model sistem yang optimal. Perancangan ini meliputi perancangan rangkaian dan pembuatan diagram alir perangkat lunak.

  c. Persiapan alat dan bahan penelitian. Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan semua alat dan bahan yang dibutuhkan sesuai dengan perancangan.

  d. Pembuatan perangkat keras dan pembuatan perangkat lunak. Proses pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak berdasarkan perancangan, serta pengujian sistem keseluruhan.

  e. Pengambilan data.

  f. Analisa dan penarikan kesimpulan penelitian.

BAB II DASAR TEORI

  2.1 Sistem Bilangan Biner

  Elektronika digital dikembangkan dari prinsip bahwa transistor dapat dengan mudah dibuat dan dirancang untuk menghasilkan satu dari dua level tegangan pada keluarannya, berdasar level tegangan masukan [2]. Dua level tersebut (biasanya +5 volt dan 0 volt) adalah TINGGI dan RENDAH, juga dapat diwakili oleh 1 dan 0 [2]. Angka 1 dan 0 yang digunakan untuk mewakili dua level tegangan ini disebut sistem bilangan biner.

  Bilangan biner adalah sistem bilangan berbasis 2, memilliki 2 digit angka yaitu 0 dan 1 yang disebut sebagai bit. Sebuah bilangan biner dapat memiliki bit lebih dari satu. Nilai setiap bit tergantung pada posisi bit tersebut dalam susunan bilangan biner. Tabel 2.1 menunjukkan nilai bit berdasarkan posisinya. Bit pertama yang terletak pada bagian paling kiri memiliki nilai paling kecil, yaitu 1 (2 ), dan disebut sebagai Least Significant Bit (LSB). Bit yang terletak pada bagian paling kanan disebut sebagai Most Significant Bit (MSB), dan memiliki nilai paling besar.

Tabel 2.1. Nilai Bit Bilangan Biner

  Bit ke- n

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1 ……

  n-1

  6

  5

  4

  3

  2

  1 Bobot

  2

  2

  2

  2

  2

  2

  2

  2 ……

  Nilai

  64

  32

  16

  8

  4

  2

  1 ……

  2.2 Gerbang Logika Dasar

  Gerbang logika adalah blok bangunan dasar untuk membentuk rangkaian elektronika digital, yang digambarkan dengan simbol-simbol tertentu yang telah ditetapkan [1]. Gerbang logika memiliki satu atau lebih masukan, dan satu keluaran. Gerbang logika memiliki 2 keadaan keluaran, yaitu TINGGI (1) atau RENDAH (0), tergantung pada masukan yang diberikan. Gerbang exclusive-OR (X-OR) dan exclusive-NOR (X-NOR) adalah gerbang logika hasil kombinasi dari gerbang AND, OR, dan NOT.

2.2.1 Gerbang NOT

  Gerbang NOT yang sering disebut inverter (pembalik) memiliki satu masukan dan satu keluaran. Gerbang ini berfungsi untuk membalikkan sinyal digital. Jika masukan yang diberikan RENDAH (0), maka keluaran yang dihasilkan adalah TINGGI (1). Sebaliknya, jika masukannya TINGGI (1), maka keluarannya adalah RENDAH (0).

Tabel 2.2 merupakan tabel kebenaran gerbang NOT, dengan A sebagai masukan, dan X sebagai keluaran. Persamaan 2.1 adalah persamaan boolean untuk gerbang NOT.

  Garis diatas huruf A adalah tanda komplemen, sehingga dibaca NOT A. Gambar 2.1 memperlihatkan simbol logika gerbang NOT.

Tabel 2.2. Tabel Kebenaran Gerbang NOT [2]

  A

  X

  1

1 X = (2.1)

  A

  X Gambar 2.1. Simbol Logika Gerbang NOT

   Gerbang NAND

2.2.2 Gerbang NAND adalah gabungan gerbang AND dan NOT. Gerbang ini memiliki

  dua atau lebih masukan, dan satu keluaran. Keluaran gerbang NAND akan RENDAH (0) jika semua masukan yang diberikan TINGGI (1). Jika salah satu atau semua masukan gerbang NAND RENDAH (0), maka keluaran yang dihasilkan akan TINGGI (1).

  Tabel kebenaran untuk gerbang NAND dengan dua masukan ditunjukkan tabel 2.3, dengan A dan B sebagai masukan, dan X sebagai keluaran. Persamaan 2.2 adalah

Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NAND [2]

  A B

  X

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 X = (2.2) ∙

  A

  X B

Gambar 2.2. Simbol Logika Gerbang NAND

   Gerbang NOR

2.2.3 Gerbang NOR adalah gabungan dari gerbang OR dan NOT. Gerbang NOR, sama

  seperti gerbang NAND, memiliki dua atau lebih masukan dan satu keluaran. Keluaran gerbang NOR merupakan komplemen dari keluaran gerbang OR. Jika salah satu dari masukan yang diberi TINGGI (1), maka keluaran gerbang NOR adalah RENDAH (0). Keluaran gerbang ini akan TINGGI (1) jika semua masukan yang diberikan RENDAH (0).

Tabel 2.4 merupakan tabel kebenaran gerbang NOR untuk dua masukan, dengan A dan B sebagai masukan, dan X sebagai keluaran. Persamaan 2.3 adalah persamaan boolean

  untuk gerbang NOR. Tanda plus (+) pada di persamaan 2.3 menandakan fungsi OR , sehingga A+B dibaca A OR B, dan dibaca NOT (A OR B). Gambar 2.3 memperlihatkan simbol logika gerbang NOR.

Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Gerbang NOR [2]

  A B

  X

  1

  1

  1

  1

  1 A

  X B

Gambar 2.3. Simbol Logika Gerbang NOR

2.3 Konverter

  Informasi atau data, yang digunakan oleh peralatan digital berasal dari banyak format [2]. Berbagai kode-kode khusus digunakan untuk mewakili angka, huruf, tanda baca, dan kontrol karakter [4]. Perangkat konversi khusus, yang disebut enkoder dan dekoder, berfungsi untuk mengubah sistem bilangan tertentu menjadi sistem bilangan lain [1].

  Enkoder adalah perangkat konversi yang akan mengubah bilangan numerik pada masukan, menjadi bilangan tersandi pada bagian keluaran. Dekoder adalah perangkat konversi yang akan mengubah bilangan tersandi pada masukan, menjadi bilangan numerik sebagai keluaran. Enkoder dan dekoder memiliki masukan dan keluaran lebih dari satu, sesuai jumlah digit pada sistem bilangan yang akan diubah dan yang ingin dihasilkan. Enkoder hanya akan mengaktifkan satu jalur masukan pada waktu tertentu, sedangkan dekoder hanya akan mengaktifkan satu jalur keluaran pada waktu tertentu.

   Enkoder 8 ke 3

2.3.1 Enkoder oktal ke biner, yang juga dikenal dengan sebutan enkoder 8 ke 3, adalah

  alat yang mengubah bilangan oktal ke biner. Enkoder ini memiliki 8 masukan, yang mewakili bilangan oktal, dan 3 keluaran yang mewakili 3-bit bilangan biner.

  IC TTL untuk enkoder 8 ke 3 adalah 74148. Gambar 2.4 memperlihatkan konfigurasi pin IC 74148. Semua masukan dan keluaran IC 74148 adalah aktif RENDAH (0). Selain itu IC 74148 ini juga merupakan enkoder prioritas [2]. Jadi saat dua atau lebih masukan aktif pada saat yang bersamaan, hanya masukan dengan prioritas yang lebih tinggi yang akan diubah ke keluaran, dengan sebagai masukan dengan prioritas paling tinggi.

  Pada pin masukan IC 74148 terdapat pin tambahan yang disebut masukan enable (

  ). IC hanya dapat bekerja hanya jika pin ini dalam keadaan aktif (RENDAH). Jika pin

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin IC 74148 [1]

  X X L H L L H L H L

  Fungsi penting dari sistem digital dan komputer adalah penyelesaian operasi aritmatika [2]. Semua penyelesaian operasi aritmatika dilakukan secara binary (menggunakan bilangan biner). Operasi aritmatika dasar, seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian dapat di implementasikan menggunakan

  X L H H H H H H H H L L H L L H H H H H H H H H H L H

  X X L H H H H H H L H L H L

  X L H H H H H L L L H L

  X X

  X X L H H H L H H L H L

  X X

  X L H H L H L L H L

  X X

  X X

  X X

Tabel 2.5. Tabel Fungsi IC 74148 [1]

  X X

  X L L L L L H L

  X X

  X X

  X X

  X X H H H H H L H H H H H H H H H H H H L L

  X X

  X X

  X X

  Masukan Keluaran H

2.4 Aritmatika Digital

   Penjumlahan Biner

2.4.1 Penjumlahan dalam bilangan biner pada dasarnya sama dengan penjumlahan

  bilangan desimal, hanya saja bilangan biner memiliki 2 digit angka, yaitu 0 dan 1. Hasil penjumlahan 0+0 dalam bilangan biner adalah 0, dan hasil penjumlahan 0+1 adalah 1. Hasil dari 1+1 Pada penjumlahan bilangan desimal adalah 2, yang dalam bilangan biner ditulis 10, sehingga hasil penjumlahan 1+1 dalam bilangan biner adalah 0 dengan carry 1.

Gambar 2.5 menunjukkan penjumlahan biner 1-bit.

  1

  1

  1

  1

• 0 + 0 + 1
• 1

  1

  1

  carry 1 carry 1

Gambar 2.5. Penjumlahan Biner 1-bit [4]

  Penjumlahan biner lebih dari 1-bit memiliki cara kerja yang sama seperti penjumlahan biner 1-bit. Gambar 2.6 menunjukkan contoh penjumlahan biner 2-bit. A dan B adalah 2 bilangan biner yang ingin dijumlahkan. C adalah carry hasil penjumlahan,

  out dan menjadi C yang akan ikut dijumlahkan pada penjumlahan bit selanjutnya. in

  ∑ adalah hasil penjumlahan setiap bit.

  C C

  in in

  A A

  1

• B B

  1

  ∑

  

1 ∑

• C C

  

out out

Gambar 2.6. Penjumlahan Biner 2-bit [2]

  Penjumlahan biner 2-bit diatas dapat dijabarkan menjadi 2 tabel penjumlahan berdasar penjumlahan pada bagian LSB dan bagian MSB. Tabel 2.6 adalah tabel

Tabel 2.6. Tabel Penjumlahan LSB [2]

  Masukan Keluaran A B C

  ∑ out

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 Tabel 2.7. Tabel Penjumlahan MSB [2] Masukan Keluaran

  A B C C

  1

1 in ∑

1 out

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 Jika tabel penjumlahan LSB dan MSB digunakan sebagai tabel kebenaran, maka akan didapat rangkaian yang mewakili logika penjumlahan biner. Gambar 2.7 menunjukkan rangkaian logika penjumlahan LSB, yang disebut dengan rangkaian half

  . Gambar 2.8 menunjukkan rangkaian logika penjumlahan MSB, yang disebut

  adder

  dengan rangkaian full adder. Gambar 2.9 adalah diagram blok untuk rangkaian half adder dan full adder. Pada penjumlahan biner lebih dari 2-bit, logika penjumlahan MSB juga digunakan untuk menjumlahkan bit kedua hingga MSB.

  A = ∑ B C _{in 1} ∑ A ₁ B ₁ C _out

Gambar 2.8. Rangkaian Logika Full Adder [4]

  A B A B C in

  HA FA

  C C _{out out} ∑ ∑

  (b) (a)