DENGAN TAMPILAN LED 7 SEGMENT

Ada beberapa pertanyaan dan permintaan yang ditujukan kepada ElectronicLab agar membahas rangkaian counter yang akan digunakan untuk berbagai keperluan. Mulai dari aplikasi sederhana penghitung botol di ban berjalan, display nomer antrian di sebuah praktek dokter, display timer untuk lomba renang, sampai yang agak rumit untuk menampilkan jumlah rotasi dalam satu menit putaran mesin. Ada juga pertanyaan yang cukup punya alasan, yaitu permintaan konsultasi dari seorang siswa yang ingin membuat penghitung jumlah orang yang keluar masuk sebuah kelas. Lampu kelas akan segera menyala jika ada orang pertama masuk kelas dan lampu mati dengan sendirinya jika orang terakhir sudah keluar. Pada kesempatan ini, ElectronicLab akan membahas rangkaian counter up/down tersebut secara umum. Pembaca sekalian tentu dapat memodifikasi bagian-bagian tertentu dari rangkaian ini untuk disesuaikan dengan aplikasi yang sedang anda buat.
Komponen-komponen penting pada rangkaian yang akan dibuat adalah 74LS192, lalu ada driver display IC 74LS47 (BCD to 7 segment driver) dan indikator display LED 7 segment common anode. Sebenarnya ada pencacah lain, seperti 4 bit binary counter yang bisa mencacah sampai 16, tetapi di sini yang digunakan adalah pencacah 10 (decade counter) karena yang hendak dibuat adalah alat pencacah bilangan desimal.

Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit. Ada baiknya jika dijelaskan sedikit tentang aturan dari BCD seperti yang ada pada tabel disebelah ini. Pada tabel ini ditunjukkan kode biner 4 bit QD .. QA me-representasikan kode desimal dari 0 hingga 9.

Agar dapat dimengerti oleh orang yang melihatnya, kode biner ini diubah untuk men-drive LED 7 segment dengan menggunakan komponen IC 74LS47. Dengan demikian, rangkaian ini dapat menampilkan angka desimal yang sesuai. Pada rangkaian ini dipakai LED 7 segment Common Anoda, dimana semua anoda dari masing-masing LED segment-nya terhubung menjadi satu dan mendapat suplai Vcc. Untuk menyalakan satu segmentnya, pin LED 7 segment yang bersangkutan harus di-sink (short) ke ground melalui sebuah resistor. Resistor yang digunakan adalah 100 Ohm dan ini sudah cukup terang untuk menyalakan segment LED ini. Untuk lebih jelas, diagram LED 7 segment itu ditunjukkan pada kedua gambar di atas.
IC 74LS192 dilengkapi juga dengan pin keluaran CO (Carry Out) dan BO (Borrow Out) yang masing-masing adalah normally high dan bekerja secara terpisah. Transisi keluaran desimal dari 9 ke 0 (counting up) men-trigger pin CO mengeluarkan pulsa 0 ke 1 (Low to High). Sebaliknya transisi desimal dari 0 ke 9 (counting down), men-trigger pin BO mengeluarkan pulsa 0 ke 1. Dengan demikian kedua keluaran ini dapat dipakai sebagai trigger clock untuk tingkat pencacahan berikutnya. Seperti contoh pada rangkaian-1 di bawah ini, 2 buah IC 74LS192 di-cascade untuk membuat pencacah nilai satuan dan puluhan. Pembaca dengan mudah tentu dapat melanjutkannya jika perlu membuat pencacah tingkat berikutnya untuk nilai ratusan, ribuan dan seterusnya.

rangkaian-1 : pencacah naik dan turun desimal puluhan
Perlu diingat, rangkaian pencacah ini akan bekerja jika pin CLR = 0 (low). Untuk itu port input RESET harus di ground atau diberi logik 0 dalam keadaan normal. Reset (tampilan desimal menunjukkan angka 0) berlaku jika pada pin CLR (pin 14) ada transisi logik dari 0 ke 1. Demikian juga dengan pin UP dan pin DN, akan bekerja (counter naik/turun) hanya jika ada transisi dari 0 ke 1 pada pin ini. Pembaca perlu menambahkan rangkaian saklar (tombol) untuk men-trigger counter (naik/turun) maupun Reset.

rangkaian-2 : tombol saklar penghasil pulsa clock

Pembaca dapat mencoba rangkaian-2 di atas untuk membuat saklar penghasil pulsa clock masing-masing bagi Count Up, Count Down ataupun RESET pada rangkaian-1. Di sini digunakan IC 74LS14 yang tidak lain adalah inverter schmitt trigger yang banyak digunakan untuk menghasilkan pulsa yang bebas bouncing. Dengan tambahan resistor pull up dan kapasitor keramik, dapat dihasilkan pulsa clock yang bebas noise. Ini berguna untuk mencegah counter naik atau turun 2, 3 digit atau lebih, padahal anda hanya menekan tombol saklar ini satu kali saja. Prinsip yang sama tentu bisa saja dilakukan dengan mengganti tombol-tombol ini dengan sensor cahaya, misalnya dengan menggunakan sensor photo-transistor.
Mudah-mudahan penjelasaan ini cukup membantu siswa di atas dengan idenya yang ingin membuat lampu kelasnya menyala jika ada orang yang masuk dan padam otomatis jika semua orang sudah keluar. Rangkaiannya mesti diperiksa dengan teliti jika sekiranya lampu kelasnya itu menyala dan padam sendiri, padahal tidak ada orang yang melintas sensor photo-transistor. Apalagi waktu itu adalah malam jum’at kliwon 🙂

Pulse Generator
Pembangkit detak atau Pulse Generator pada prinsipnya hanyalah sebuah pembangkit detak (oscilator), dengan tambahan pengatur lebar pulsa dan pengatur frekuensi. Untuk membangun sebuah pembangkit detak (oscilator) tidak sulit. Satu IC gerbang ditambah kapasitor dan resistor jadilah oscilator.
Ide dari pulse generator adalah satu pembangkit detakfrekuensi tinggi, pembagi frekuensi dan Pengatur lebar detak. Frekuensi detak 100Khz dibagi 10 untuk mendapatkan keluaran alternatif dan dapat dibagi menurut keperluan. Keluaran yang terpakai di masukan pada blok pelambat (delay) dan keluaran nya akan menjadi masukan bagi rangkaian pengatur lebar detak (Pulse Width Generator), untuk mengatur-atur bentuk gelombang agar didapat frekuensi dan bentuk gelombang yang diperlukan .
Rangkaian dapat dibangun menggunakan Flip-Flop 74HC74 sebagai pembangkit detak (oscilator), decade counter 4017 sebagai pembagi, dan tambahan gerbang NAND atau gerbang OR dapat digunakan untuk pelambat (delay) dan pengatur lebar detak (pulse width generator).
Bangun dan uji rangkaian blok per blok. Awalnya bangun rangkaian pembangkit detak dengan Flip-Flop 74HC74. Setelah jalan, bangunlah rangkain pembagi 4017. Lanjutkan dengan pelambat dan pengatur lebar detak.
BY ASWAN H