FIGURE 9.10 (a) Method for driving an LCD segment; (b) driving a 7-segment display
1. Pendahuluan[kembali]
Dalam sistem elektronika digital, tampilan visual dari data sangat penting untuk mempermudah pengguna dalam memantau dan memahami keluaran dari suatu sistem. Salah satu metode paling umum yang digunakan adalah menggunakan tampilan 7-segment untuk menampilkan angka desimal. Metode ini sering digunakan dalam alat hitung digital, stopwatch, penghitung barang otomatis, dan perangkat digital lainnya. Untuk mengontrol tampilan 7-segment, dibutuhkan suatu rangkaian pengendali seperti IC dekoder BCD to 7-segment (misalnya IC 74LS47) yang berfungsi untuk menerjemahkan data biner menjadi pola penyalaan segmen yang membentuk angka yang sesuai.
Selain itu, metode penggerakan tampilan juga dapat diterapkan pada teknologi LCD, walaupun memiliki prinsip kerja yang berbeda. Dalam rangkaian digital yang lebih kompleks, gerbang logika seperti AND dan OR sering digunakan untuk memanipulasi atau menyaring sinyal sebelum dikirim ke display. Dengan demikian, perancangan dan simulasi rangkaian ini tidak hanya menunjukkan bagaimana sebuah angka dapat ditampilkan dari input biner, tetapi juga bagaimana sistem kontrol logika bekerja untuk memastikan bahwa hanya kondisi tertentu yang akan mengaktifkan segmen-segmen tampilan. Pendekatan ini sangat bermanfaat dalam memahami dasar-dasar pengendalian tampilan digital dalam sistem elektronik modern.
2. Tujuan [kembali]
Untuk mengetahui konsep dasar IC 74LS47 sebagai decoder BCD ke 7-segment dan
Untuk memahami bagaimana sinyal biner diterjemahkan ke dalam bentuk angka.
Untuk memahami cara kerja IC 74LS47 sebagai decoder BCD ke 7-segment
Untuk merancang rangkaian IC 74LS47 sebagai decoder BCD ke 7-segment
3. Alat dan Bahan [kembali]
1. Logic state
Berfungsi untuk memberikan keterangan logika 1 atau 0
B. Bahan
1. LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
2. Gerbang XOR
Gerbang logika XOR (Exclusive OR) adalah gerbang logika yang menghasilkan keluaran tinggi (1) hanya jika salah satu dari masukannya tinggi (1), tetapi tidak keduanya. Jika kedua masukannya sama (keduanya tinggi atau keduanya rendah), maka keluarannya rendah (0). Gerbang XOR juga dikenal sebagai gerbang "satu tapi bukan keduanya".
3. Seven Segment
Seven segment display adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk menampilkan angka dan beberapa karakter lain seperti huruf (A-F). Terdiri dari 7 segmen LED yang disusun membentuk angka 8, dan dapat menampilkan berbagai angka desimal dan beberapa karakter lainnya. Terdapat dua jenis konfigurasi utama yaitu common anode dan common cathode.
4. IC 74HC511
Merupakan IC utama (Priority Encoder), komponen inti dalam rangkaian ebagai dekoder BCD to 7-segment.
4. Dasar Teori [kembali]
1. Seven Segment
.jpg)
2. Figure 9.10
Liquid Crystal Display (LCD) adalah jenis tampilan visual yang menggunakan sifat optik dari kristal cair untuk mengontrol transmisi atau pantulan cahaya. Tidak seperti Light Emitting Diode (LED) yang menghasilkan cahaya secara langsung dengan arus DC, LCD tidak menghasilkan cahaya sendiri, melainkan bekerja dengan mengatur cahaya yang melewati atau dipantulkan oleh lapisan kristal cair. Oleh karena itu, LCD memerlukan tegangan bolak-balik (AC) sebagai sinyal penggerak, bukan tegangan searah (DC). Tegangan AC digunakan untuk mencegah degradasi dan efek elektroplating pada kristal cair yang dapat merusak layar jika diberikan tegangan DC dalam waktu lama. Sinyal AC ini biasanya berupa gelombang persegi dengan frekuensi rendah, sekitar 25–60 Hz, untuk memastikan tidak ada flicker yang terlihat oleh mata manusia.
Pada sistem tampilan numerik, seperti 7-segment display, LCD dapat dikendalikan menggunakan sinyal AC dan logika digital. Untuk mengaktifkan atau menonaktifkan segmen tertentu, dibutuhkan perbedaan tegangan antara segmen dan backplane LCD. Backplane berfungsi sebagai referensi umum yang diberi sinyal AC 40 Hz. Jika segmen mendapatkan sinyal yang sama dengan backplane, maka tidak ada beda potensial, dan segmen akan mati. Sebaliknya, jika segmen diberi sinyal berlawanan fase dari backplane, akan timbul beda potensial yang menyebabkan segmen menyala.
Untuk menciptakan kondisi ini, digunakan gerbang logika XOR (Exclusive-OR). Gerbang XOR memiliki sifat bahwa jika kedua input sama, output akan LOW (0); jika berbeda, output akan HIGH (1). Dalam konteks ini, salah satu input berasal dari sinyal AC (40 Hz), sedangkan input lainnya adalah sinyal logika kontrol (HIGH atau LOW). Bila kontrol logika HIGH, maka output XOR akan menjadi sinyal AC dengan fase terbalik (invert), menciptakan beda tegangan terhadap backplane. Bila kontrol logika LOW, output XOR sama dengan input AC, tidak ada beda tegangan, segmen tetap OFF.
Sebagai penghasil pola angka yang ditampilkan di LCD, digunakan IC 74HC4511, yaitu BCD to 7-segment decoder/driver. IC ini mengubah input biner 4-bit (BCD) menjadi tujuh output yang sesuai dengan pola angka 0–9 pada segmen a–g. Output dari IC ini kemudian dikombinasikan dengan sinyal AC melalui gerbang XOR, seperti dijelaskan sebelumnya, sehingga hanya segmen yang logikanya aktif yang menyala.
5. Soal [kembali]
a) Example[kembali]
Misalkan input BCD (D, C, B, A) ke driver 74HC4511 adalah 0101 (desimal 5). Segmen mana yang akan menyala pada LCD?
Jawaban: Segmen yang akan menyala pada LCD untuk menampilkan angka '5' adalah a, f, g, c, dan d.
Pertanyaan:
Bagaimana cara kerja gerbang XOR (74HC86) dalam mengatur nyala/matinya segmen LCD pada rangkaian tersebut?
Jawaban:
Gerbang XOR akan membandingkan sinyal segment (dari IC 74HC4511) dengan sinyal backplane (40 Hz). Jika segmen seharusnya menyala, maka input XOR akan berbeda (HIGH dan 40 Hz), sehingga outputnya adalah sinyal berkedip 40 Hz, menciptakan beda tegangan antara segment dan backplane. Hal ini menyebabkan segmen menyala. Namun jika segmen seharusnya mati, input XOR akan sama (keduanya LOW atau sama dengan sinyal 40 Hz), sehingga tidak ada beda tegangan dan segmen tetap mati.
b) Problem [kembali]
Problem 1:
Apa yang terjadi jika input BCD adalah 0001 (desimal 1)?
Jawaban:
IC 74HC4511 akan mengaktifkan segmen b dan c, sehingga LCD akan menampilkan angka "1".
Problem 2:
Mengapa digunakan sinyal 40 Hz pada backplane dan input XOR?
Jawaban:
Digunakan sinyal AC (40 Hz) untuk menghindari polarisasi permanen pada segmen LCD. Hal ini menjaga umur LCD dan mencegah kerusakan akibat arus DC yang terus-menerus.
c) Pilihan Ganda [kembali]
1. Fungsi utama dari IC 74HC4511 dalam rangkaian ini adalah untuk:
a. Mengubah sinyal AC menjadi DC.
b. Mengubah tegangan menjadi arus.
c. Mendekode input BCD menjadi format 7-segmen.
d. Membangkitkan sinyal 40 Hz.
2. Apa yang terjadi jika input ke gerbang XOR dan backplane memiliki sinyal yang sama?
A. Segmen menyala terus
B. Segmen akan menyala redup
C. Tidak ada beda potensial, segmen tidak menyala
D. Segmen meledak
6. Percobaan [kembali]
a) Prosedur[kembali]
1. Buka aplikasi proteus 2. Pilih komponen yang dibutuhkan 3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan 4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan 5. Jalankan simulasi rangkaian
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
Rangkaian ini dirancang untuk mengendalikan tampilan LCD 7-segment menggunakan sinyal AC (bolak-balik) berfrekuensi rendah, yaitu 40 Hz, guna mencegah polarisasi permanen yang dapat merusak kristal cair pada LCD. Rangkaian terdiri dari beberapa komponen utama: IC 74HC4511 sebagai BCD to 7-segment decoder/driver, beberapa gerbang XOR (74HC86), dan tampilan LCD 7-segment yang berlabel a sampai g.
Setiap output segmen dari IC 74HC4511 masuk ke salah satu input dari gerbang XOR, sedangkan input lainnya adalah sinyal 40 Hz. Output dari XOR kemudian dihubungkan ke masing-masing segmen LCD.
Ketika 74HC4511 mengaktifkan sebuah segmen (misalnya, untuk menampilkan angka '5', ia akan mengaktifkan segmen a, f, g, c, d), outputnya untuk segmen tersebut akan menjadi HIGH. Gerbang XOR yang bersangkutan akan menerima sinyal 40 Hz dari backplane pada satu input, dan sinyal HIGH dari 74HC4511 pada input lainnya. Sifat gerbang XOR adalah jika salah satu inputnya berosilasi (40 Hz) dan input lainnya HIGH, outputnya akan menjadi invers dari sinyal berosilasi tersebut. Ini berarti tegangan pada pin segmen akan berlawanan fase dengan tegangan pada backplane. Perbedaan fase inilah yang menciptakan tegangan AC bolak-balik yang diperlukan melintasi segmen, menyebabkan segmen LCD menjadi transparan dan tampak "menyala".
Sebaliknya, jika 74HC4511 tidak mengaktifkan sebuah segmen (misalnya, segmen 'b' untuk menampilkan angka '5'), outputnya untuk segmen tersebut akan LOW. Gerbang XOR yang bersangkutan akan menerima sinyal 40 Hz dari backplane pada satu input, dan sinyal LOW dari 74HC4511 pada input lainnya. Sifat gerbang XOR dalam kondisi ini adalah outputnya akan sama persis dengan sinyal 40 Hz. Ini berarti tegangan pada pin segmen akan memiliki fase yang sama dengan tegangan pada backplane. Karena tidak ada perbedaan fase (atau perbedaan potensial AC yang signifikan) antara segmen dan backplane, segmen tersebut akan tetap buram dan tampak "mati".
c) Video Simulasi [kembali]
d) Download File [kembali]
File Rangkaian (klik disini)
Video Rangkaian (klik disini)
Datasheet Gerbang XOR (klik disini)
Datasheet IC 74HC4511 (klik disini)
Datasheet seven segment (klik disini)
Komentar
Posting Komentar