LAPORAN AKHIR MODUL 4

SHIFT REGISTER DAN SEVEN SEGMEN

PRATIKUM RLTD

NAMA : AGHA IKRAM ARRAHMAN

NO. BP : 1110951015

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami prinsip kerja dari Shift Register

2. Mengetahui cara kerja dari Shift Register dan Seven Segment

3. Mengetahui aplikasi dari Shift Register dan Seven Segment

II. ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Panel DL 2203D

2. Panel DL 2203C

3. Panel DL 2203S

4. Jumper

III. DASAR TEORI

A. Shift Register

Dalam elektronika digital seringkali diperlukan penyimpan data sementara

sebelum data diolah lebih lanjut. Elemen penyimpan dasar adalah flip-flop.

Setiap flip-flop menyimpan sebuah bit data. Sehingga untuk menyimpan data

n-bit, diperlukan n buah flip-flop yang disusun sedemikian rupa dalam

bentuk register. Suatu memori register

menyimpan data 1001 dapat ditunjukkan secara blok diagram seperti gambar dibawah ini.

1 0 0 1

Blok diagram register memori 4-bit

Data biner dapat dipindahkan secara seri atau parallel

Transfer data (a) mode seri , dan (b) mode paralel

Dalam metode seri, bit-bit dipindahkan secara berurutan satu per satu : b0,

b1, b2, dan seterusnya. Dalam mode paralel, bit-bit dipindahkan secara

serempak sesuai dengan cacah jalur paralel (empat jalur untuk empat bit)

secara sinkron dengan sebuah pulsa

clock. Ada empat cara dimana register dapat digunakan untuk

menyimpan dan memindahkan data dari satu bagian ke bagian sistem yang lain :

1. Serial input paralel output ( SIPO )

2. Serial input serial output ( SISO )

3. Paralel input parallel output ( PIPO )

4. Paralel input serial output ( PISO )

Beberapa tipe flip-flop dapat digunakan untuk membuat suatu register.

Jika D FF digunakan untuk membentuk register memori 4-bit, susunannya

dapat dilihat pada gambar berikut.

Rangkaian register memori 4-bit

Pada gambar diatas ditunjukkan sebuah register memori 4 bit yang

terdiri dari 4 buah D FF. Data input dimasukkan secara paralel pada terminal

A, B, C, dan D. Data pada input akan di transfer ke output setiap ada pulsa

clock secara paralel juga. Karena data input masuk secara paralel dan output

juga secara paralel maka rangkaian di atas disebut sebagai Paralel Input dan

Paralel Output (PIPO).

Data yang disimpan pada rangkaian tidak dapat digeser dari satu D FF

ke D FF yang lainnya. Jika output QA dihubungkan ke input B, data akan di

geser dari kiri ke kanan yang dikenal sebagai shift register, seperti ditunjukkan

pada gambar berikut.

Shift Register 4-bit

Misalkan QA dan QB diset awal ke 0. Bit pertama dimasukkan ke input

flip-flop A, jika ada clock pertama, bit tersebut akan di transfer ke output

QA. Bit pertama sekarang telah tersambung ke input B, dan bit ke dua dari data

input terhubung ke input flip-flop A. Jika ada pulsa clock kedua, bit pertama

berpindah ke output QB dan bit kedua berpindah ke output QA. Proses

perpindahan data akan berlanjut sampai 4-bit. Data dapat dibaca secara paralel

dari QA, QB, QC, dan QD secara simultan, dikenal sebagai Serial Input Serial

Output (SISO).

Shift register juga dapat disusun dari SR FF atau JK FF, dengan penambahan

fasilitas Preset dan Clear. Rangkaian dapat digunakan untuk serial input maupun

paralel input. Untuk paralel input dan paralel output dapat ditunjukkan pada

gambar berikut.

Register paralel input paralel output

B. Peraga 7-segmen

Peraga 7-segmen berfungsi untuk menampilkan angka 0 sampai 9. Segmen-

segmen diberi label : a, b, c, d, e, f dan g.

Dengan menyalakan segmen tertentu maka dapat ditampilkan karakter

0 sampai dengan karakter 9.

Seven segment terdiri dari 2 jenis konfigurasi yaitu katoda bersama atau

common cathoda (CC) dan anoda bersama atau common anoda (CA) .

Dari gambar diatas sudah dapat langsung dibedakan antara common cathoda

dan common anoda. Jika common cathoda, dimana sisi katoda pada LED tiap

segmennya digabungkan (common) sehingga sering disebut katoda bersama.

Sedangkan jika common anoda, pada sisi anoda pada LED tiap segmennya

digabungkan sehingga sering disebut katoda bersama.

Antara CC (common cathoda) dan  CA (common anoda) mempunyai

perbedaan yang mendasar yaitu cara untuk mengaktifkan/menyalakan tiap

segmennya. Untuk CC agar segmennya dapat menyala harus diberi logika HIGH

(misalnya 5V), sedangkan untuk CA agar segmennya dapat menyala harus diberi

logila LOW (GND).

Berikut adalah cara untuk menampilkan angka pada CA dan CC, disini akan

ditampilkan angka 7 (tujuh).

Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa untuk menampilkan  angka 7 pada

CA harus menyalakan segment a (bit0), b (bit1) dan c (bit2) dengan memberikan

logika LOW (GND).

Sedangkan untuk CC merupakan kebalikan dari CA, dimana untuk

menampilkan angka 7 harus menyalakan segment a (bit0), b (bit1) dan c (bit2)

dengan memberikan logika HIGH (5V atau VCC).

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Percobaan 1Tujuan : Mencek operasi dari Serial In /Serial Out dan Serial In/Paralel-Out Shift register dengan kapasitas 4 bit.

Prosedur Percobaan:

1. Buatlahrangkaiansepertipadagambar 1 rangkaianpercobaandibawahini.

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

H3 H2 H1 H0parallel out

&

1serial outserial in

B1

B0

B2

CLK1

H

Gambar4.1 Shift Register Serial In/Serial Out

2. Cek output yang terjadidenganmenset switch S0,S1,S2padalogika 1.3. Cekpengaruhdari S0,S1,S2terhadap output denganmemvariasikansetiap switch yang ada. Analisahasil yang didapat.

2. Percobaan 2Tujuan :Mencek operaasi logika dari Righ Paralel In/ Paralel Out Shift Register dengan Asyncronous Paralel input data.

Prosedurpercobaan:1. Rangkairangkaiansepertigambar 2.2. Set switch S6 denganlogika 0 dan switch S4 denganlogika 1. Cek output

yang terjadisambilmemvariasian switch S5. Berikesimpulanandatentangpengaruh switch S5 tersebut.

3. Set Switch S6 dan S5 denganlogika 1, switch S4 denganlogika 0, sedangkan switch S0,S1,S2,S3denganbilangan/Set tertentu. Kemudian set switch S4 padalogika 1, setelahitu switch S6 padalogika 0. Cek output yang terjadi.

4.

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

&

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

&

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

&

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

&

&

1

B3

B6

B5

serial in

B4__B6

CLK1

H H3 H2 H1 H0

parallel out

B0B1B2

parallel in

Gambar4.2 Serial In,Paralel In / Paralel Out

5. Variasikan switch S4,S5,S6. Perhatikanpengaruhdarisetiapvariasiterhadap output pada LED H0 sampai H3. Analisa dan simpulkan out put yang di dapat dari pengaruh masing-masing switch.

3. Percobaan 3Tujuan :

Memeriksa fungsi display 7-segments.

Prosedur Percobaan:1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3 rangkaian dibawah ini.

7xR270

R 270

+5V

DP2(B7)

a b c d e f g(B6 - B5 - B4 - B3 - B2 - B1 - B0)

Gambar4.3 Display common-anode

2. Variasikan Switch S0 sampaidengan Switch S6. Berikesimpulanandaterhadaptampilan seven segment.

1. Lakukanhal yang samauntuk seven segment common katoda.

4. Percobaan 4

Tujuan :

Memeriksa fungsi switch binary rotating.

Prosedur Percobaan:1. Buatlahrangkaiansepertipadagambar 4.1 rangkaiandibawahini.

C11A3

1A2

1A1

1A0

+5V

H3

H2H1

H0

Gambar 4.4 switch binary rotating pada C1= +5V

2. Set switch binary rotatingdalamsepuluh digit decimal dancatat output H0 s/d H3 dalamtabel.

3. Ulangilangkah 2 untukgambar 4.2

C1 1A3 1A2 1A1 1A0

R1 R2 R3 R4

1

1

1

1

+5V

H3

H2

H1

H0

Gambar 4.5 switch binary rotating pada C1 = 0V

5. Percobaan 5Tujuan :Memeriksaoperasi decoder BCD Prosedur Percobaan:1. Buatlahrangkaiansepertipadagambar 5.1 rangkaiandibawahini.

+5V

20,21abcdefg4

3

2

1

`

CT=0 ----V20

& G21

1BIN/7SEG__ ___

BI/RB0

___RBI

__LT

A

B

C

D

MSB

B1

B2

B0

B6

B5

B4

B3

Gambar4.6 IC decoder BCD 7447

2. Variasikan switch S0 sampai S6 sesuaidenganjurnalcekout put yang terjadi.

3. Ulangi langkah 1 & 2 untuk rangkaian gambar 5.2.

Gambar4.7 IC decoder BCD 7448

6. Percobaan 6Tujuan :

Memeriksa operasi counter decimal dari rangkaian decoding dan display.

Prosedur Percobaan:1. Buatlahrangkaiansepertipadagambar 6.2. Set S0 dan S1 berlogika 1 dan set rotaringconterpada decimal yang di

inginkan. Selanjutnya S1 berlogika 1 cekout put yang terjadi.

Gambar4.8 counter desimaldenganmensetnilai start counting

3. Buatlahkesimpulansetelahpercobaanrangkaianini.

7. Percobaan 7Tujuan :

Merealisasikan suatu counter yang menunjukkan perbedaan frekuensi

counting.

Prosedur Percobaan:1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 7 rangkaian dibawah ini.

&PRE1

PRE2

CLK1

CLK2

CTR

{0

2

+

+ DIV2

DIV5

QA

QB

QC

QD

&R

R6/S7

7

6

6

CLR1

CLR2

20,21abcdefg4

3

2

1

`

CT=0 ----V20

& G21

1BIN/7SEG__ ___

BI/RB0

___RBI

__LT

A

B

C

D

1

&CLR1

CLR2

CLK1

CLK2

CTR

{CT

0

2

+

+ DIV2

DIV8

QA

QB

QC

QD

20,21abcdefg4

3

2

1

`

CT=0 ----V20

& G21

1BIN/7SEG__ ___

BI/RB0

___RBI

__LT

A

B

C

D

&S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

&

&

1

& &S

1J

C1

1K

R

Q

_Q

B0MSB

+5V

‘1’ ‘1’

MSB

+5V

1

B3

B4ff1

B4

‘1’ B3

CLK1 1

2

Gambar 4.9 counter yang menunjukkan perbedaan frekuensi counting

2. Buatlah kondisi Swith S0 berlogika 1 untuk meng-clear counter-counter.Dan set switch S4 berlogika 1 sedangkan switch S3 diberi logika 0 sesaat untuk meng-clear FF-FF.

3. Set CLK1 pada frekuensi rendah, untuk jelas diamati pada display.4. Set switch S0 berlogika 0 untuk melewatkan counter jalan.5. Cek kedua counter ?beri kesimpulannya.

8. Percobaan 8Tujuan :

Mengetahui sejauh mana kemampuan mahasiswa dalam membuat suatu

rangkaian dari bahan praktikum ini.

Prosedur Percobaan:

1. Bebas / sesuai tujuan suatu aplikasi oleh kelompok-praktikan

V. JURNAL

VI. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Percobaan 1

Switch Variasi Keadaan yang terjadiS0 0 Mati

1 Semua LED hidup, SISOS1 0 SISO

1 SISOS2 0 SIPO

1 SIPOPercobaan 1 ini bertujuan untuk mengecek operasi dari Serial In / Serial Out

dan Serial In / Paralel-Out Shift register dengan kapasitas 4 bit, sehingga dapat

diketahui pengaruh dari menvariasikan switch terhadap keluaran (output).

Pertama kita mengecek pengaruh variasi switch S0, dimana swicth S0

tehubung ke masukan J dan K pada JK flip-flop. Pada percobaan ini didapatkan

hasil pada saat S0 = 1, maka data 1 terus masuk dan bergeser secara serial kekiri

(SISO)sehingga semua LED menjadi hidup, sedangkan pada saat S0 = 0, data 0

terus masuk dan bergeser secara serial kekiri, sehingga semua LED menjadi mati.

Hal ini disebabkan pada rangkaian tersebut S0 dihubungkan pada masukan J dan

K flip-flop, dimana masukan J dan K flip-flop ini berfungsi sebagai masukan shift

register.

Kemudian kita akan mengecek pengaruh variasi switch S1, pada rangkaian

ini switch S1 terhubung pada kaki reset JK flip-flop, sehingga pada saat S1=0,

data 0 terus masuk dan bergeser secara serial kekiri(SISO) seharusnya maka

register dalam keadaan reset dan saat S1 benilai 1 maka shift register kembali

bekerja(SISO).

Selanjutnya kita akan meliahat pengaruh variasi S2, pada percobaan yang

dilakukan saat S2 benilai 0, SIPO seharusnya shift register berhenti bekerja.

Sedangkan pada saat shift register bernilai 1 shift register kembali bekerja(SIPO).

Hal ini disebabkan karena S2 digunakan sebagai pengendali clock masuk, dimana

keluaran S2 dan clock dihubungkan pada masukan NAND, sehingga pada saat S2

benilai 0 clock tidak dilewatkan dan saat S2 benilai 1 maka clock dilewatkan.

Percobaan 2

Kondisi Output yang terjadiS6 logika 0, S4 logika 1, S5 variasi

Reset

S6 dan S5 logika 1, S4 logika 0, S0 – S3 nilai tertentu

PIPO

S4 logika 1, S6 logika 0

Reset

P a d a p e r c o b a a n i n i k i t a a k a n m e n g e t a h u i p e n g a r u h S 4 , S 5 d a n S 6 t e r h a d a p

keluaran. Pada saat S4 berlogika 1 ,S6 berlogika 0 dan S5 don’t care maka lampu

akan mati.Sedangkan switch S5 tidak berpengaruh, artinya walaupun S5

divariasikan berapapun maka keluran akan tetap.

Pada saat S4 berlogika 0 ,S5 dan S6 berlogika 1 dan S0-S3 nilai tertentu maka

terjadi PIPO.Sedangkan switch S0-S3 tidak berpengaruh, artinya walaupun S0-S3

divariasikan berapapun maka keluran akan tetap.

Pada saat S4 berlogika 1 ,S6 berlogika 0 maka lampu akan mati.

Prinsip kerja PIPO & PISO

PIPO Masukan diumpan secara serentak ke semua flip flop sehingga

keluarannya serentak.

PISO Clock diumpankan secara serentak kesemua flip flop . Sinyal

pendetak akan menggerakkan pergeseran data flip flop. Karena mode operasi

bergerak berubah dari positif ke negatif, flip flop akan menanggapi untuk

masukan sinyal kendali J dan K, pada setiap pulsa negatif. Setiap kali flip flop

menanggapi akan terjadi pergeseran posisi kekanan

Pada percobaan ini, dapat kita simpulkan, yaitu :

Switch Variasi Output yang terjadiS4 0 Reset

1 SISOS5 0 Reset

1 SIPOS6 0 Pause shift register

1 Continuous Shift Register

S6 = 1 maka yang akan terjadi adalah register akan berhenti. S6 = 0 maka

register akan jalan.

S5 = tidak mempengaruhi karena multivibrator JK.

S4 berfungsi sebagai RESET. Jika S4 = 1 maka register akan hidup

(SISO)sedangkan jika S4 = 0 maka register akan mati.

Percobaan 3

Tampilan

S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6

1 0 1 1 0 0 0 02 1 1 0 1 1 0 13 1 1 1 1 0 0 14 0 1 1 0 0 1 15 1 0 1 1 0 1 16 0 0 1 1 1 1 17 1 1 1 0 0 0 08 1 1 1 1 1 1 19 1 1 1 0 0 1 10 1 1 1 1 1 1 0

Bilangan Desimal

H0 H1 H2 H3

1 1 0 0 02 0 1 0 03 1 1 0 04 0 0 1 05 1 0 1 06 0 1 1 07 1 1 1 08 0 0 0 19 1 0 0 10 0 0 0 0

Bilangan Desimal

H0 H1 H2 H3

1 1 0 0 02 0 1 0 03 1 1 0 04 0 0 1 05 1 0 1 06 0 1 1 07 1 1 1 08 0 0 0 19 1 0 0 1

0 0 0 0 0

Swicth binary adalah sebuah alat yang dapat menghasilkan keluran binary.

Sebagai contoh pada saat bilangan desimal 7 maka keluaran swicth binary adalah

0111. Pada percobaan a C1 diumpankan ke 5V, sehingga keluran pada swtich

binary saat logika aktif adalah 5 volt. Sedangkan pada percobaan b C2

diumpankan ke 0V atau GND, sehingga keluran pada swtich binary saat logika

aktif adalah 0 volt. Namun pada keluran switch binary diumpankan ke gerbang

not, sehingga 0 volt (logika 0) dibalik menjadi 1. Oleh karena itu hasil percobaan

a dan b sama.

Percobaan 5

Percobaan a

Tampilan

S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6

1 1 X 1 1 0 0 02 1 X 1 0 1 0 03 1 X 1 1 1 0 04 1 X 1 0 0 1 05 1 X 1 1 0 1 06 1 X 1 0 1 1 07 1 X 1 1 1 1 08 1 X 1 1 1 1 19 0 X 1 1 0 0 10 1 X 1 0 0 0 0Percobaan bTampilan

S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6

1 1 X 1 1 0 0 02 1 X 1 0 1 0 03 1 X 1 1 1 0 04 1 X 1 0 0 1 05 1 X 1 1 0 1 06 1 X 1 0 1 1 07 1 X 1 1 1 1 08 1 X 1 0 0 0 19 1 X 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 0 0

Percobaan ini bertujuan untuk memeriksa cara kerja dari decoder BCD to 7-

segmen. Pada percobaan ini S0 diumpankan ke BI/RBO, dimana berfungsi untuk

mematikan output sehingga output dari decoder selalu tidak aktif. Untuk

menampilakn tampilan pada 7-segmen BI/RBO tidak boleh diaktifkan oleh karena

itu BI/RBO harus diberi masukan 1 (aktif rendah) agar tidak aktif. Kemudian kaki

S1 diumpankan ke RBI, dimana RBI berfungsi untuk memberikan logika nol pada

input, fungsi dari RBI menjadi tidak aktif(dont care) saat ada masukan biner pada

decoder. Selanjutnya switch S2 diumpankan kekaki LT, kaki LT merupakan

fungsi Light Test dari dekoder, sehingga saat LT aktif maka semua output akan

aktif. . Untuk menampilakn tampilan pada 7-segmen LT tidak boleh diaktifkan

oleh karena itu LT harus diberi masukan 1 (aktif rendah) agar tidak aktif.

Kemudian masukan S3-S6 merupakan masukan biner dimana S3 bit terendah dan

S6 merupakan bit tertinggi. Nilai dari S3 dan S6 ini pada percobaan diset untuk

menampilkan digit desimal pada 7-segmen.

Perbedaan antara percobaan a dan b adalah pada output decoder dimana

pada percobaan a outputnya aktif rendah dimana decoder ini digunakan untuk 7-

segmen common katroda. Sedangkan pada percobaan b outputnya aktif tinggi

dimana decoder ini digunakan pada 7-segmen common anoda.

Percobaan 6

Kondisi Variasi Output yang terjadiS0 0 Counter down

1 ResetS2 0 Membaca masukan biner

1 Counter downPerocobaan ini bertujuan untuk memeriksa operasi counter decimal dari

rangkaian decoding dan display. Pada praktikum ini, kita akan mengecek

pengaruh variasi S0 dan S2. Pada percobaan ini S0 diumpankan pada kaki reset

counter(aktif tinggi), sehingga saat diberi nilai 0 maka fungsi reset tidak aktif dan

kondisi couter adalah counter down. Sedangkan pada saat S0 diberi nilai 1, fungsi

reset counter aktif dan keluaran pada 7-segmen adalah nol. Kemudian S2

diumpankan kekaki LOAD counter. Dimana kaki load ini berfungsi membaca

masukan biner dari counter. Saat diberi masukan 0 fungsi LOAD dari counter

aktif sehingga keluaran pada 7-segmen sama dengan binary swtich rotary.

Sedangkan saat diberi logika 1 fungsi load tidak aktif dan kondisi counter kembali

pada kondisi counter down.

VII. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari Praktikum yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Shift Register dibentuk dari D-flip flop

2. Pada shift register serial in serial out, terjadi keluaran hidup mati LED

secara berurutan.

3. Pada shift register serial ini parallel out terjadi keluaran yang serentak.

4. Ada 2 macam 7-segmen yaitu common cathoda dan common anoda

5. Switch binary rotating berfungsi untuk membuat keluaran biner sesuai

denagn tampilan desimal pada Switch binary rotating

6. IC 7447 dan 7448 berfungsi sebagai decoder dari bner ke display 7-

segmen.

7. Dengan menggabungkan switch binary rotating IC TTL 74192 dan

display seven segment data diperiksa operasi counter desmal.

B. Saran

Diharapkan praktikan lebih berhati-hati dalam merangkai rangkaian

percobaan, karena dapat mengakibatkan kesalahan data hasil praktikum.

Kemudian praktikan juga diharapkan lebih jeli dalam melihat hasil percobaan

DAFTAR PUSTAKA

Mano, Morris.1997.Logic and Computer Design Fundamentals.New

Jersey:Prentice Hall

Tokheim, Roger.1995.Elektronika Digital Edisi Kedua.Jakarta:Erlangga

Wasito, S.Vedelum.Elektronika Edisi Kedua.Jakarta:Gramedia Pustaka Utama.