Jam Digital dan Gerbang Logika Dasar

Jam Digital

Pasti sudah tidak asing lagi dengan benda satu ini, ya betul benda tersebut adalah jam. Jam merupakan alat penunjuk waktu. Perkembangan jam dari jaman dahulu hingga sekarang banyak sekali mengalami perubahan. dimulai dengan jam matahari, jam air, jam pasir, jam astronomi, jam mekanik, jam analog, jam digital, hingga sekarang muncul jam atom.

Pada artikel kali ini saya akan mengulas tentang jam digital. Bagaimana jam digital bekerja?

Sebenarnya semua jam memiliki komponen yang hampir sama (terlepas dari teknologi) berikut :

• Sumber daya untuk menjalankan jam, dimana pada jam pendulum, berat atau mata jam menjalankan fungsi ini.
• Timebase (waktu dasar ) yang akurat sebagai detak  jam.
• Cara untuk menurunkan timebase agar menyesuaikan waktu yang berbeda ( jam, menit, detik ).Pada jam pendulum jarum menjalankan fungsi ini.
• Cara menampilkan waktu, pada jam pendulum tampilan jam menjalankan fungsi ini.

Gambar jam digital

Tidak jauh berbeda dengan jam digital. Dimana jam digital menjalnkan peran/fungsi diatas secara elektronik bukan secara mekanis. Pada jam digital ada sumber daya listrik ( baik baterai atau listrik AC  120 volt), sebuah timebase elektronik yang lebih akurat, sebuah pengatur dengan komponen yang disebut counter (penghitung) dan tampilan menggunakan LED (Lighat Emitting Diodes) atau LCD (Liquid Crystal Display).Yang tentunya lebih baik dalam penggunaan teknologi dibandingkan jam-jam sebelumnya.

Berikut ini adalah gambaran singkat  komponen jam digital pada tingkatan tertinggi.

Pada jantung jam ada bagian yang menghasilkan sinyal yang akurat 60 hertz (Hz, osilasi per detik). Ada dua cara untuk menghasilkan sinyal ini :

1. Sinyal dapat diekstraksi dari osilasi 60-Hz pada garis power normal.
2. Sinyal dapat dihasilkan dengan osilator kristal, dimana jam  beroperasi menggunakan teknik ini karena umumnya lebih akurat.

Sinyal 60-Hz dibagi menggunakan sebuah 'counter', dengan bagias khusus TTL penggunaan 7490 decade counter. Bagian ini dapat dikonfigurasi untuk dibagi berdasarkan angka atara 2 dan 10, dan menghasilkan sebuah angka biner sebagai output. jadi dalam basis waktu 60-Hz, membagi dengan 10, membagi dengan 6 dan sekarang mempunyai sinyal 1-Hz ( 1 osilasi per detik). sinyal 1-Hz ini cocok untuk mengendalikan jumlah "second hand" dari layar. Sejauh ini, jam terlihat seperti diagram blok dibawah ini.

Gambar Diagram Blok jam digital

Untuk benar-benar melihat detik, maka output dari counter membutuhkan pengatur layar. Dua counter menghasillkan angka biner. Dibagi dengan 10 counter maka menghasilkan output berurutan 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9, sementara membagi dengan 6 counter menghasilkan output berurutan  0-1-2-3-4-5. Angka-angka biner tersebut akan ditampilkan pada layar yang disebut layar 7 segmen. Sebuah layar 7 segmen menampilkan 7 bar diatasnya, dan dengan mengaktifkan bar yang berbeda akan menghasilkan angka yang berbeda.

Gambar Angka-angka pada jam digital

Untuk mengubah angka biner antara 0 dan 9 ke sinyal yang sesuai untuk menggerakkan layar 7 segmen, digunakan "bilangan biner pada layar 7 segmen" agar layar menampilkan angka yang sesuai. Chip ini menunjukkan angka biner dan berganti garis (bar) LED 7 segmen untuk menampilkan angka tersebut. Jika menampilkan detik, makan bagian detik jam akan terlihat seperti ini :

Gambar bagian layar 7 segmen 

Jadi pada intinya jam digital menampilkan angka-angka dengan merangkai 7 segmen garis (bar) pada layar jam digital dimana setiap bar diberi LED agar tempilan seperti gambar diatas.

Gambar Sirkuit Dasar Jam Digital

Artikel tentang jam digital secara lengkap dapat di baca di http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/clocks-watches/digital-clock.htm

7 Gerbang Logika Dasar

Sebuah Gerbang Logika bertugas sebagai blok bangunan dasar dari sirkuit digital. gerbang logika dianggap sebagai perangkat yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan satu tingkat output dengan kombinasi tingkat input. Ada tujuh tipe dasar gerbang logika:

1. AND 
2. OR
3. NOT 
4. NAND 
5. NOR 
6. EXCLUSIVE-OR (X-OR) 
7. EXCLUSIVE-NOR (X-NOR) 

Alasan mengapa komputer mampu melakukan operasi kompleks adalah karena interkoneksi gerbang logika.gerbang logika diterapkan dengan menggunakan transisteor, diode, relay, optic dan molekul atau bahkan oleh beberapa elemen mekanik. Oleh karena itu gerbang logika dapat dipertimbangkan sebagai sirkuit elektronik. Gerbang logika bisa membangun berbagai bentuk seperti LSI (Large-scale Integrated Circuit, VLSI dan juga SSI. Dimana masukan dan keluaran dari semua gerbang integrated device dapat diakses dan juga koneksi eksternal yang tersedia seeperti gerbang logika diskrit

Masukan dan keluaran dari gerbang logika ada dua tingkatan disebut TINGGI (HIGH) dan RENDAH (LOW), atau TRUE dan FALSE, atau ON dan OFF atau sederhananya 1 dan 0. Sebuah tabel yang menampilkan daftar kombinasi dari variable masukan dan variable keluaran disebut dengan “TABEL KEBENARAN”. Tabel tersebut menjelaskan bagaimana output sirkuit logika menanggapi berbagai kombinasi tingkatan logika yang dimasukkan (input). Disini kita mengikuti tingkat logika, dimana level tegangan dipresentasikan sebagai logika 0 dan logika 1. Tingkat logika ada dua jenis seperti logika positif san logika negative. Pada logika positif, lebih tinggi dari dua tingkat tegangan yang direpresentasikan sebagai 1 dan lebih rendah dari dua level tegangan direpresentasikan sebagai 0. Tetapi pada system logika negative, lebih tinggi dari dua level tegangan direpresentasikan sebagai 0 dan yang lebih rendah dari dua level tegangan direpresentasikan sebagai 1. 

AND

Sebuah gerbang logika AND membutuhkan dua atau lebih input (masukkan) dan menghasikan hanya satu output (keluaran). Gerbang logika AND menghasilkan output dari status logika 1 ketika kedua input adalah 1, maka selain itu output yang dihasilkan adalah 0. Gerbang logika AND pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7408.

Gerbang Logika AND dengan 2 input

Gerbang Logika AND dengan 3 input

Gambar IC TTL 7408

OR

Sama dengan gerbang logika AND, sebuah gerbang OR juga memiliki dua atau lebih input (masukkan) tapi hanya menghasilkan satu outpu (keluaran). Gerbang logika OR menghasilkan sebuah output 0 jika semua input 1 dan juga menghasilkan sebuah output 0 jika inputnya semua 0. Symbol operasi OR adalah ‘+’. Jika masukkan adalah X dan Y, lalu output dituliskan seperti Z =X+Y. sebuah gerbang OR juga bisa diartikan sebagai alat yang menghasilkan output 1, tetapi jika salah satu input 1. Gerbang

logika OR pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7432.

Gerbang Logika OR dengan 2 input

Gerbang Logika OR dengan 3 input

Gambar IC TTL 7432

NOT

Gerbang logika NOT juga disebut sebagai pembalik/inverter, karena mengubah input menjadi kebalikkannya. Gerbang NOT hanya mempunyai satu input dan satu output. Inni merupakan sebuah perangkat yang selalu melengkapi pemberian input. Artinya, gerbang NOT menghasilkan sebuah output 1 jika inputnya adalah 0 dan sebaliknya. Operator gerbang NOT adalah ‘-‘ (bar). Gerbang logika NOT pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7404.

Gerbang logika NOT

Gambar IC TTL 7404

NAND

Gerbang logika NAND dan NOR merupakan gerbang universal. Setiap gerbang ini dapat  mewujudkan logika sirkuit single handedly. NAND dan NOR disebut sebagai blok bangunan universal. Kedia NAND dan NOR memiliki kemampuan untuk melakukan tiga fungsi logika dasar seperti AND,OR, dan NOT.  NAND merupakan kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT. Ekspresi untuk NAND adalah ‘-‘ (whole bar). Output dari gerbang NAND adalah  0 jika semua input 1 atau kebalikan dari tabel kebenaran gerbang AND. Gerbang  logika  NAND  pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7400.

Gerbang Logika NAND dengan 2 input

Gambar IC TTL 7400

NOR

NOR artinya NOT OR, itu artinya, NOR adalah kombinasi dari OR dan NOT. Output yang dihasilkan 1, hanya jika semua inputnya 0. Untuk kombinasi lain menghasilkan output 0. Tabel kebenaran NOR outputnya kebalikan dari tabel kebenaran OR. NOR pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7402.

Gerbang logika NOR dengan 2 input

Gambar IC TTL 7402

EXCLUSIVE-OR (X-OR)

Sebuah gerbang logika X-OR memiliki dua input, satu output. Gerbang logika X-OR menghasilkan 1 bila salah satu input juga 1. Jika kedua input menghasilkan output 0 , maka kedua input sama nilainya (0 dan 0, 1 dan 1). Atau singkatnya jika kedua input sama makan menghasilkan output 0, sebaliknya jika kedua input berbeda maka menghasilkan output 1. Gerbang logika X-OR juga disebut sebagai gerbang anti-coincidence atau inequality detector. X-gerbang OR juga dapat digunakan sebagai inverter dengan menghubungkan salah satu dari dua terminal input logika 1 dan juga dengan memasukkan urutan yang akan terbalik ke terminal lainnya. Gerbang logika X-OR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7486.

Gerbang Logika X-OR dengan dua input

Gambar IC TTL 7486

EXCLUSIVE-NOR (X-NOR)

Sebuah gerbang logika X-NOR merupakan kombinasi gerbang logika X-OR dan NOT. Gerbang logika X-NOR memiliki dua input, satu output. Gerbang logika X-NOR akan menghasilkan output 0 jika kedua input berbeda ( 1 dan 0, 0 dan 1), sebaliknya jika kedua input sama ( 1 dan 1, 0 dan 0) akan menghasilkan output 1. Gerbang logika X-NOR juga dapat digunakan sebagai inverter dengan menghubungkan salah satu dari dua terminal input dengan 0 dan juga dengan memasukkan urutan terbalik ke terminal lainnya. Gerbang logika X-NOR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 74266.

Gerbang logika X-NOR dengan 2 input

Ulasan tentang Gerbang Logika Dasar, selengkapnya dapat diakses di :
http://www.circuitstoday.com/logic-gates

Demikian ulasan tentang Jam Digital dan Gerbang Logika Dasar, semoga bermanfaat