Aplikasi Counter dan atau Shift Register


1. Pendahuluan [Kembali]

 Perkembangan teknologi elektronika saat ini menuntut efisiensi tinggi dalam penyajian data, termasuk pada sistem informasi papan skor olahraga. Dalam pertandingan bola basket yang dinamis dan bertempo cepat, akurasi pencatatan skor menjadi aspek yang sangat krusial. Sistem papan skor manual dinilai kurang efektif karena memiliki keterbatasan dalam kecepatan update skor dan rentan keliru. Oleh karena itu, diperlukan sebuah sistem papan skor digital otomatis sebagai solusi yang lebih andal.

    Rangkaian digital ini dapat diwujudkan dengan memanfaatkan IC 74192 yang berfungsi sebagai BCD Up/Down Counter. Komponen ini mampu melakukan penghitungan maju ataupun mundur secara presisi sesuai dengan pulsa input yang diterima dari sensor atau operator. Selain akurat, IC 74192 juga sangat mudah diselaraskan dengan rangkaian dekoder dan seven-segment display untuk menampilkan angka skor. Dengan menerapkan sistem berbasis IC 74192 ini, proses pencatatan skor dalam pertandingan bola basket dapat berjalan secara otomatis, meminimalkan kesalahan, dan meningkatkan kualitas jalannya pertandingan.

2. Tujuan [Kembali]

1. Menganalisis cara kerja IC 74192 dalam melakukan perhitungan naik (count up) dan turun (count down) berbasis pulsa masukan.
2. Merancang dan menguji sebuah rangkaian aplikasi sederhana yang memanfaatkan fungsionalitas IC 74192.
3. Mempelajari prosedur pengoperasian, pengondisian pin input/output (seperti Clear dan Load), serta batas operasional IC 74192.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

  - Resistor

    Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. 



Cara menghitung nilai resistor:
Tabel warna



Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau   = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak  = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 


    - Dioda

    Dioda merupakan salah satu bahan semikonduktor yang memiliki fungsi untuk mengalirkan arus dalam satu arah. Maksud dari pemberian arus satu arah adalah apabila diberi bias yang tepat, maka dioda akan berfungsi sebagai pengalir arus terhadap arah yang telah ditentukan. Namun, apabila pemberian bias tidak sesuari dengan karakteristik dioda, maka dioda tidak dapat menghantarkan arus listrik.




    Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

    - Logic State

    Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Pinout: 

    - Infrared Sensor

    Infrared (IR) sensor adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi sinar inframerah dalam lingkungannya. Sensor ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi seperti deteksi objek, pengukuran jarak, dan komunikasi jarak pendek.


Spesifikasi : 
  • Board Power Supply: 5 V 
  • Range: 2cm to 30cm Angle: 35 degrees 
  • Power LED: Illuminates when power is applied 
  • Obstacle LED: Illuminates when obstacle is detected 
  • Distance Adjust: Adjust detection distance. CCW decreases distance. CW increases distance. 

Module interface specification : 
  • VCC : 3V - 12V Power Supply (Can directly connect to 5V or 3.3V micrcontroller) 
  • GND : Connect to GND
  • OUT : Board digital output interface (0 and 1) 
    - Vibration Sensor 

    Vibration sensor adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi getaran atau vibrasi pada suatu objek atau permukaan. Sensor ini bekerja dengan cara merespons perubahan fisik akibat getaran, lalu mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat diproses lebih lanjut oleh sistem elektronik atau mikrokontroler.
    
    Spesifikasi : 
  • Operating Voltage: 3.3V to 5V DC
  • Operating Current: 15mA
  • Using SW-420 normally closed type vibration sensor
  • LEDs indicating output and power
  • LM393 based design
  • Easy to use with Microcontrollers or even with normal Digital/Analog IC
  • With bolt holes for easy installation
  • Small, cheap and easily available
    - Touch Sensor

    Touchpad bekerja dengan cara mendeteksi sentuhan jari-jari manusia melalui sensor capacitance yang terletak pada permukaan dan memanjang membentuk sumbu vertikal dan horizontal. Touchpad tidak dapat mendeteksi sentuhan benda lainnya selain jari manusia karena posisi sentuhan ditentukan melalui kombinasi cara kerja antara sensor capacitance sumbu vertikal dan horizontal.

    Konfigurasi pin :


    Spesifikasi : 

    - Seven Segment

        Seven segment adalah komponen display (penampil) elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka digital 0–9 dan beberapa huruf tertentu. Seven segment terdiri dari 7 buah segmen LED yang disusun membentuk angka, dan masing-masing segmen diberi nama dari a sampai g.


    - Button
        
        Button adalah saklar (switch) sederhana yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik ketika ditekan. Button termasuk komponen input yang paling umum dalam rangkaian digital dan mikrokontroler.

    - IC 74192

    IC 74192 adalah Integrated Circuit yang berfungsi sebagai up/down synchronous decade counter, yaitu penghitung naik (count up) dan turun (count down) yang dapat menghitung dari 0 hingga 9 (sistem desimal atau decade). IC ini termasuk dalam keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic) dan memiliki kemampuan untuk dihitung ke atas atau ke bawah tergantung pada input yang diberikan.

4. Dasar Teori [Kembali]

IC 74ALS164 adalah sebuah shift register jenis serial-in/parallel-out (SIPO) berukuran 8-bit yang bekerja berdasarkan sinyal clock. Shift register merupakan rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan dan menggeser data dalam bentuk bit-bit biner. Pada 74ALS164, data dimasukkan secara serial melalui dua input data (A dan B) yang digabungkan dengan gerbang AND, dan kemudian disimpan ke dalam flip-flop D yang tersusun berurutan. Setiap flip-flop merepresentasikan satu bit dan akan meneruskan datanya ke flip-flop berikutnya setiap kali ada perubahan dari low ke high (rising edge) pada sinyal clock.

    Output dari setiap flip-flop dapat diakses secara paralel melalui pin Q0 hingga Q7, sehingga data yang dimasukkan secara serial dapat dibaca secara bersamaan di delapan jalur keluaran. IC ini juga dilengkapi dengan pin Clear (CLR) aktif-rendah yang berfungsi untuk mereset seluruh isi register menjadi nol, tanpa menunggu clock. Karena bekerja secara sinkron terhadap clock dan mampu menyimpan serta menggeser data secara efisien, IC 74ALS164 sering digunakan dalam sistem digital untuk fungsi buffering, serial-to-parallel data conversion, serta dalam rangkaian kontrol atau tampilan (display shifting) dalam perangkat elektronik.

5. Example [Kembali]

EXAMPLE 1

Diketahui:
• IC 74ALS164 dalam kondisi awal setelah MR diaktifkan, sehingga seluruh output bernilai 0.
• Input A = 1 dan B = 1.
• Data dimasukkan selama 4 pulsa clock.

Pertanyaan:
Bagaimana kondisi output Q0 sampai Q7 setelah 4 pulsa clock?

Jawaban:

Karena A AND B = 1, maka data serial yang masuk selalu 1.

Keadaan register:

Pulsa ke-1
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 0 0 0 1

Pulsa ke-2
0 0 0 0 0 0 1 1

Pulsa ke-3
0 0 0 0 0 1 1 1

Pulsa ke-4
0 0 0 0 1 1 1 1

Output akhir:
Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0 = 00001111

EXAMPLE 2

Diketahui:
Keadaan awal seluruh output = 00000000.

Input diberikan sebagai berikut:

Clock 1 : A=1 B=1
Clock 2 : A=1 B=0
Clock 3 : A=1 B=1
Clock 4 : A=0 B=1

Pertanyaan:
Tentukan isi register setelah 4 clock.

Jawaban:

Hasil gerbang AND:

Clock 1 = 1

Clock 2 = 0

Clock 3 = 1

Clock 4 = 0

Data serial yang masuk:
1 → 0 → 1 → 0

Perubahan register

Clock 1
00000001

Clock 2
00000010

Clock 3
00000101

Clock 4
00001010

Output akhir:
Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0 = 00001010

6. Problem [Kembali]

PROBLEM 1

Soal

Kondisi awal register

00000000

Input A = 1
Input B = 1

Clock diberikan sebanyak 6 kali.

Berapakah keadaan output akhir?

Jawaban

Setelah enam clock

Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

0 0 1 1 1 1 1 1


PROBLEM 2

Soal

Kondisi awal register

11111111

Kemudian pin MR diaktifkan (aktif LOW).

Apa yang terjadi pada seluruh output?

Jawaban

Seluruh flip-flop di-reset sehingga

Q7 sampai Q0 = 00000000

7. Latihan [Kembali]

LATIHAN PILIHAN GANDA 1

IC 74ALS164 merupakan jenis shift register...

A. Parallel In Parallel Out

B. Serial In Parallel Out

C. Parallel In Serial Out

D. Universal Counter

Jawaban

B. Serial In Parallel Out


LATIHAN PILIHAN GANDA 2

Pada IC 74ALS164, jika input A = 1 dan input B = 0, maka data serial yang masuk ke flip-flop pertama adalah...

A. 1

B. 0

C. Toggle

D. Tidak dapat ditentukan

Jawaban

B. 0

Karena data serial dibentuk oleh gerbang AND.

1 AND 0 = 0

8. Percobaan [Kembali]

 a. Prosedur

  • Buka aplikasi Proteus
  • Cari dan siapkan komponen yang dibutuhkan
  • Rangkailah komponen menjadi rangkaian yang diinginkan
  • Jika sudah, simulasikan rangkaian.
  • Amati rangkaian yang telah dibuat
  • Jika terjadi error, ganti komponen yang salah atau nilai komponen yang salah tersebut.

    b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

        Gambar Rangkaian :

9. Download File [Kembali]

 rangkaian [Klik]

 datasheet resistor [Klik]

 datasheet dioda [Klik]

 datasheet sensor touch [Klik]

 datasheet sensor infrared [Klik]

 datasheet sensor vibration [Klik]

 datasheet seven segment [Klik]

 datasheet button [Klik]

 datasheet IC 74192 [Klik]

 library sensor touch [Klik]

 library sensor infrared [Klik]

 library sensor vibration [Klik]

Komentar

Posting Komentar