Pembuatan Jam Digital

RANGKAIAN JAM DIGITAL

I.       Pendahuluan

Tidak dapat dipungkiri lagi dalam kehidupan kita ini sangat dipengaruhi oleh waktu. Dalam perkembangan peradaban manusia selalu diikuti dengan perkembangan penunjuk waktu. Banyak referensi yang digunakan manusia sebagai penunjuk waktu, dan mungkin yang tertua adalah matahari.

Jam digital pada dasarnya adalah sebuah pencacah naik yang bekerja secara asinkron. Jam digital yang dirancang adalah sebuah jam dengan penunjukan dengan ketelitian bilangan dari jam, menit sampai detik, dengan sistem 24 jam.

Sumber detak merupakan sebuah pembangkit pulsa yang menghasilkan detak 1 getaran per detik (1 Hz). Pencacah I digunakan untuk penunjukan bilangan detik dengan penunjukan maksimum 59 dan ketika hendak berubah ke 60, pencacah akan kembali menjadi 00 dan memicu pencacah II untuk memulai cacahannya. Pencacah II digunakan untuk penunjukan bilangan menit dengan prinsip kerja yang sama dengan pencacah I. Sedangkan pencacah III digunakan untuk penunjukan bilangan jam dengan penunjukan maksimum 23 atau 11 dan ketika hendak berubah ke 24 atau 12, pencacah akan direset kembali menjadi 00.

Dari perencanaan di atas dapat dilihat bahwa jam digital ini adalah sebuah rangkaian digital sederhana dengan memanfaatkan prinsip kerja dari pencacah naik yang bekerja secara asinkron, dimana pencacah yang paling ujung ( yang digunakan untuk penunjukan bilangan satuan dari “detik” ) masukan clocknya berasal dari sumber detak sedangkan pencacah-pencacah selanjutnya dipicu oleh pencacah sebelumnya.

I.       Spesifikasi Teknis

Komponen yang digunakan dalam rangkaian jam digital ini adalah :

Sumber detak

Sumber detak yang digunakan adalah sebuah pembangkit pulsa yang menghasilkan detak 1 getaran per detik (1 Hz) untuk memperoleh hitungan detik.

Catu daya

Semua yang membutuhkan masukan “high” pada IC dihubungkan dengan positif catu daya dan sebaliknya semua yang membutuhkan masukan “low” dan input NC dihubungkan pada negative catu daya dan bukannya diambangkan untuk menghindari hasil yang tidak dapat diprediksikan.

IC 7490

IC ini adalah sebuah decade counter yang mencacah empat bit dari 0000 (desimal 0) sampai 1001 (desimal 9).  Rangkaian dalamnya terdiri dari empat buah flip-flop berderet dan gerbang-gerbang khusus yang digunakan untuk mereset flip-flop. Gambar rangkaian dalam, tabel kebenaran, tabel fungsi reset / count dan spesifikasi  lain dari IC 7490 dapat dilihat pada lampiran datasheet.

IC 7492

IC ini adalah sebuah decade counter yang mencacah empat bit dari 0000, digunakan uny=tuk pembagi 12 ( 2,6,dan 12). Rangkaian dalamnya terdiri dari empat buah flip-flop berderet dan gerbang-gerbang khusus yang digunakan untuk mereset flip-flop. Gambar rangkaian dalam, tabel kebenaran, tabel fungsi reset / count dan spesifikasi  lain dari IC 7492 dapat dilihat pada lampiran datasheet.

IC 7493

IC ini adalah sebuah decade counter yang mencacah empat bit dari 0000 (desimal 0) sampai 1111 (desimal 15) digunakan pembagi 15 ( 3,5 dan 15).  Rangkaian dalamnya terdiri dari empat buah flip-flop berderet dan gerbang-gerbang khusus yang digunakan untuk mereset flip-flop. Gambar rangkaian dalam, tabel kebenaran, tabel fungsi reset / count dan spesifikasi  lain dari IC 7493 dapat dilihat pada lampiran datasheet.

IC 7447

IC ini terdiri dari dua rangkap rangkaian JK flip-flop majikan budak dengan dua keluaran. Rangkaian dalam, tabel kebenaran, dan spesifikasi lain dari IC 7447 dapat dilihat pada lampiran datasheet.

Indikator

Indikator yang digunakan adalah enam buah seven segment, yang digunakan untuk menampilkan angka-angka cacahan dalam bentuk bilangan desimal.

I.             Gambar Rangkaian

Sumber detak merupakan suatu pembangkit pulsa yang menghasilkan detak 1 getaran per detik ( 1 Hz ). Pencacah I dan pencacah II akan mencacah dari 00 (0000 0000) hingga 59 (0101 1001) yang kemudian akan digunakan pada penunjuk detik dan menit. Sedangkan pencacah III merupakan pencacah dari 00 (0000 0000) hingga 23 (0010 0011) y

ang digunakan pada penunjuk jam.

Dari hasil sistem perencanaan di atas dapat dilihat bahwa pada dasarnya pencacah I dan pencacah II merupakan jenis pencacah yang sama, pada pengaplikasiannya digunakan pencacah 10 (decade counter) yaitu IC 7490, pencacah 12 yaitu IC 7492 dan pencacah 15 yaitu IC 7493 sehingga bilangan dipecah menjadi dua yaitu penunjukan satuan dan puluhan .

Pada pencacah bilangan satuannya diinginkan mencacah sampai decimal 9 (1001)

artinya IC reset pada cacahan ke 10 (1010). Untuk melakukan reset ini dapat diperhatikan rangkaian dalam dari IC 7490  dan IC 7493 berikut :

Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwa fungsi reset dilakukan oleh masukan input Ro(1) dan Ro(2) yang merupakan masukan dari sebuah gerbang NAND yang terhubung pada reset flip-flop pada IC yang aktif low, artinya diinginkan kedua masukan Ro(1) dan Ro(2) dalam keadaan high supaya dihasilkan keluaran low untuk meresetnya.

 

Pada pencacah satuan, untuk memperoleh reset pada cacahan 1010, masukan Ro(1) dan Ro(2) diambil dari keluaran QB dan QD IC 7492. Sedangkan untuk pencacah puluhan yang diinginkan reset pada cacahan 6 (0110), masukan Ro(1) dan Ro(2) diambil dari keluaran QB dan QC IC pencacahnya.

Pada pencacah III yang digunakan untuk menunjukkan jam, digunakan IC 7490 untuk bilangan satuan dengan modus 10 dan IC 7476 untuk bilangan puluhan dengan modus 3. Cacahan pada penunjukan jam adalah dari 00 (0000 – 0000) sampai 23 (0010 0011).

Pada pencacah bilangan satuannya akan mengalami dua keadaan reset. Reset pertama dilakukan saat cacahan beralih dari keadaan 9 (1001) ke 10 (1010). Reset kedua saat cacahan beralih dari 3 (0011) ke 4 (0100) saat cacahan pada pencacah puluhan sudah mencapai 2 (0010). Reset kedua ini adalah reset yang terjadi bersamaan antara pencacah untuk bilangan satuan dan bilangan puluhan.

Untuk reset pertama, digunakan fungsi reset IC 7490 dengan menarik masukan untuk Ro(1) dan Ro(2) dari keluaran QB dan QD –nya.

Pada pencacah bilangan puluhannya digunakan IC 7476. IC ini adalah flip-flop JK rangkap dua. Digunakan 7476 dan bukannya 7490 karena cacahan maksimal yang diinginkan adalah 2 (0010) yaitu 2 bit saja sehingga dapat menggunakan pencacah yang dibangun dari dua buah flip-flop JK biasa.

Seperti dikatakan sebelumnya, reset untuk pencacah puluhan adalah reset yang dilakukan bersamaan dengan reset kedua pencacah satuannya. Oleh karena itu digunakan gerbang AND untuk melakukan fungsi reset bersamaan jika cacahan telah sampai 23. Dimana masukan gerbang AND ditarik dari keluaran QC pencacah bilangan satuan (agar reset pada cacahan 4 (0010) dan keluaran Q2 dari IC 7476.

Sistem pencacahan bilangan jam dapat digambarkan  sebagai berikut:

 

Diagram blok sistem cacahan bilangan jam pada jam digital

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada rangkaian dalam IC 7476 berikut yang merupakan penggabungan dari keluaran IC 7490 dan menjadi masukan bagi sebuah gerbang AND yang digunakan sebagai reset.

 

Rangkaian dalam IC 7447 dan sebuah gerbang AND

Sistem pendukung yang akan mereset kedua pencacah adalah sebuah gerbang AND yang diberi input dari pencacah satuan dan pencacah puluhan.

Untuk menampilkan data biner menjadi bilangan desimal pada tampilan seven segment jam digital digunakan IC 7447. IC ini adalah sebuah decoder yang mengkodekan BCD ke seven segment dengan tabel kebenaran sebagai berikut :

Koordinasi pengkodean sudah built-in dalam IC 7447 ini, sehingga cukup menghubungkan keluaran dari IC pencacah ke masukan IC 7447 dan keluaran dari 7447 dihubungkan dengan kaki-kaki seven segment.

Total jumlah IC decoder dan seven segment adalah 12 buah, mulai dari penampil detik, menit dan jam.

Gambar Rangkaian Jam Digital