Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial

Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial

Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial (NOT, AND, OR); (NOR,NAND,EXOR,EXNOR); (Flip Flop, counter)

Gerbang logika adalah rangkaian elektronika yang digunakan untuk merepresentasikan (mewakili) besaran listrik berupa sinyal-sinyal logic tegangan rendah (LOW) dan (HIGH).

Untuk mendapatkan fungsi logika, tegangan listrik LOW diberi notasi 0 dan HIGH diberi notasi 1.

Pada pertemuan sebelumnya, saya sudah membahas tentang 3 gerbang logika dasar yang menjadi cikal bakal berkembangnya teknik elektronika digital seperti saat ini.

Saya ulas kembali bahwa teknik digital sebenarnya adalah usaha mengubah sinyal listrik yang masih berbentuk sinus (analog/pulse) menjadi sinyal listrik berbentuk kotak (square), dimana naik turunnya pulse mewakili hanya 2 kondisi, yaitu LOW dan HIGH. Materi ini adalah bagian dari kompetensi Sistem Komputer kelas 10 semester 1

Ilustrasi sinyal listrik yang belum di konversi masih berbentuk gelombang sinus (<i>sine wave</i>).Sinyal listrik dapat di visualkan oleh alat yang bernama Osiloskop
Gambar 1. Ilustrasi sinyal listrik yang belum di konversi masih berbentuk gelombang sinus (sine wave).Sinyal listrik dapat di visualkan oleh alat yang bernama Osiloskop


Kondisi LOW dan HIGH inilah yang di manfaatkan sebagai data flow (aliran data) yang terdiri dari 0 dan 1.

Dengan mengkonversi sinyal sinus ke square, ini merupakan penemuan paling jenius karena cikal bakal analog to digital sudah menemukan jalannya
Gambar 2. Dengan mengkonversi sinyal sinus ke square, ini merupakan penemuan paling jenius karena cikal bakal analog to digital sudah menemukan jalannya


Coba kita ilustrasikan, bagaimana cara keyboard komputer bekerja? Ya, keyboard dapat bekerja karena ada daya listrik yang mengalir didalamnya. Tuts keyboard hanyalah sebuah saklar kecil yang bekerja saat kita pencet saja. Semacam ON dan OFF.

Nah bagaimana keyboard komputer yang kita pencet tersebut menampilkan huruf A? Well, mulai penasaran 'kan?

Kompetensi Dasar 3.2. Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial (NOT, AND, OR, NAND, NOR,XOR,XNOR) Flip FLop dan Counter


Penyandian BCD

Kode BCD (Binary Coded Decimal) adalah kode biner untuk merepresentasikan nilai desimal dalam bentuk yang ekivalen atau disandikan.

Ekivalen atau penyandian disini maksudnya sama persis dengan bilangan desimal yang dimulai dari 0 sampai 9 saja dikonversi menjadi biner 4 bit. Karena 4 bit identik dengan 8421 desimal, kode BCD dikenal BCD 8421.

Kenapa hanya 4 bit?

Karena keterbatasan resource. Dulu mana kepikiran mau bikin IC (Integrated Circuit) atau transistor berkecepatan tinggi untuk memproses sebuah data bit yang besar?

Oleh sebab itu, perlu pendekatan berbeda saat itu. Ditemukanlah BCD (Binary Coded Decimal), cara menampilkan data (angka desimal saat itu) hanya dengan 4 bit saja.
4 bit BCD to 7 Segment Decoder cukup untuk menyalakan angka 0 sampai 9
4 bit BCD to 7 Segment Decoder cukup untuk menyalakan angka 0 sampai 9

Penyandian ASCII

Kembali ke pertanyaan tentang bagaimana keyboard komputer dapat mengenali huruf A? Untuk menjawab pertanyaan diatas, kita harus flashback ulang dimana Insinyur terdahulu merumuskan bagaimana Informasi dari keyboard dapat dipahami oleh komputer.

Semenjak ditemukan penyandian BCD untuk menampilkan angka, kemudian muncullah (ASCII) singkatan dari American Standard Code for Information Interchange atau Kode Standar Amerika untuk Pertukaran Informasi.

Kode ASCII adalah standar untuk menerjemahkan berbagai karakter teks ke dalam komputer, peralatan telekomunikasi, dan perangkat elektronik lainnya.


Sejarah singkat ASCII

ASCII, dibuat pada tahun 1963 oleh Komite American Standards Association atau ASA, badan tersebut mengubah namanya pada tahun 1969 menjadi American National Standards Institute atau ANSI.

Kode ASCII adalah standar yang disusun berdasarkan kumpulan simbol dan karakter yang sudah digunakan dalam dunia telegrafi yang dimotori oleh perusahaan Bell.

Pada awalnya kode ASCII hanya memasukkan huruf kapital dan angka, namun pada tahun 1967 ditambahkan huruf kecil dan beberapa karakter kontrol, membentuk apa yang dikenal dengan US-ASCII, yaitu karakter 0 sampai 127.

Jadi dengan set ini hanya 128 karakter yang diterbitkan pada tahun 1967 sebagai standar, berisi semua yang Anda butuhkan untuk menulis dalam bahasa Inggris.

kode ASCII
Sebagian kode ASCII


Pada tahun 1981, IBM mengembangkan kode ASCII 8-bit, yang disebut code page 437, dalam versi ini ada beberapa karakter yang diganti karena usang.

Selain itu,ada penambahan sebanyak 128 karakter berupa simbol, tanda, grafis dan huruf latin baru, serta tanda baca dan karakter yang diperlukan untuk menulis teks dalam bahasa lainnya.

Sekarang jumlah karakter ASCII 8 bit maksimum adalah 255, yaitu banyaknya bit 1111 11112 = 25510. Lihat materi tentang konversi sistem bilangan biner ke desimal.


Aljabar Boolean

Komponen elektronika yang bertanggung jawab mengubah sinyal listrik dalam mode switch / saklar adalah transistor. Kondisi ON dan OFF yang dapat dikondisikan oleh transistor menjadi awal bagaimana ditemukannya teknologi digital.

transistor
Komponen elektronika bernama transistor telah mengubah cara kerja sebuah rangkaian elektronika, termasuk logika

Seorang ilmuwan George Boolean menemukan Aljabar Boolean yang bekerja berdasarkan prinsip logika Benar (TRUE) atau Salah (FALSE). Logika ini kemudian ternyata dapat dinyatakan dengan nilai 1 untuk TRUE dan 0 untuk kondisi False.

Salah satu hal yang fenomenal dalam rangkaian digital adalah penyederhanaan rangkaian elektronika. Semakin sederhana rangkaian semakin baik. Revolusi ini menyebabkan rangkaian elektronika dijaman ini semakin kecil namun canggih.

Ekspresi logika yang komplek dapat dibuat sesederhana mungkin tanpa mengubah perilakunya. Efeknya luar biasa dalam mengurangi jumlah transistor yang tidak perlu, mengurangi pemakaian daya dan ruang.

George Boole pada tahun 1854 mengenalkan cara menyederhanakan rangkaian yang kita kenal hari ini yaitu Aljabar Boolean (Boolean Algebra).

Aturan dalam Aljabar Boolean sederhana dan dapat diimplementasikan pada berbagai ekspresi logika.

Operasi matematika Aljabar Boolean

Operasi AND ( . )
0 x 0 = 0
1 x 0 = 0
0 x 1 = 0
1 x 1 = 1

A x 0 = 0
A x 1 = A
A x A = A
A x A' = 0

Operasi OR ( + )

0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
0 + 1 = 1
1 + 1 = 1

A + 0 = A
A + 1 = 1
A + A = A
A + A’ = 1

Operasi NOT ( ' )
0' = 1 1' = 0 A'' = A

Hukum Asosiatif (Assosiative Law)
(A . B) . C = A . (B . C) = A . B . C
(A + B) + C = A + (B + C) = A + B + C

Hukum Distributif (Distributive Law)
A . (B + C) = (A . B) + (A . C)
A + (B . C) = (A + B) + (A + C)

Hukum Komunikatif (Communicative Law)

A . B = B . A
A + B = B + A

Aturan Prioritas (Precedence)
AB = A . B
A . B + C = (A . B) + C
A + B . C = A + (B . C)

Teorema de’Morgan
(A . B)' = A' + B' (NAND)
(A + B)' = A' . B'


Gerbang Logika

Penemuan luar biasa setelah transistor adalah IC (Integrated Circuit). IC merupakan kepingan kompak yang berisi puluhan hingga ribuan transistor. IC menjadi tonggak bersejarah bagi kemajuan dunia elektronika, terutama era digitalisasi.

IC pertama yang digunakan sebagai gerbang logika menggunakan konsep transistor-transistor logic (TTL). Ribuan transistor dipadatkan menjadi sebuah single chip kecil yang ekonomis.

1.Gerbang logika AND simbol dan tabel kebenaran

Gerbang AND mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang AND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan HIGH (1). Jika ada salah satu input bernilai 0, maka output akan 0.

Y = A . B = A AND B = B . A

Contoh Komponen elektronika dari gerbang AND adalah IC 74HC08, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang AND dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC08 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7408 aja, ada SN7408, ada 74LS08. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika dasar AND
Pengertian AND Logic gate,simbol dan tabel kebenaran


Gerbang logika dasar AND
Gambar 2. Data sheet IC 74HC08 Quad two Input AND gate ( 4 gerbang AND 2 input)


Seperti terlihat di gambar 2 datasheet IC 74HC08 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC08 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Analogi gerbang logika AND terhadap rangkaian listrik
Gerbang logika dasar AND
Gambar 3.Analogi gerbang AND pada rangkaian listrik

Analogi dari gerbang AND menggunakan rangkaian listrik adalah seperti ini...

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off

Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Open (logika 0) maka Lampu akan menyala (On)

Kesimpulan...

Lampu akan ON jika Saklar S1 dan S2 Close (On = 1). Kata kuncinya DAN (AND)


2. Gerbang logika OR simbol dan tabel kebenaran

Gerbang OR mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Gerbang OR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin LOW (0) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan LOW (0). Jika ada salah satu input bernilai 1, maka output akan 1.

Y = A + B = A OR B

Contoh Komponen elektronika dari gerbang OR adalah IC 74HC32, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang OR dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC32 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7432 aja, ada SN7432, ada 74LS32. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika dasar OR
Pengertian OR Logic gate,simbol dan tabel kebenaran


Gerbang logika dasar or
Gambar 4. Data sheet IC 74HC32 Quad two Input OR gate ( 4 gerbang OR 2 input)

Seperti terlihat di gambar 4 datasheet IC 74HC32 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC32 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Analogi gerbang logika OR terhadap rangkaian listrik
Gerbang logika dasar or
Gambar 5.Analogi gerbang OR pada rangkaian listrik

Analogi dari gerbang OR menggunakan rangkaian listrik adalah seperti ini...

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off

Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Close (logika 1) maka Lampu akan menyala (On)

Kesimpulan...
Lampu akan ON jika salah satu dari Saklar S1 atau S2 Close (On = 1). Kata kuncinya ATAU (OR)


3.Gerbang logika NOT simbol dan tabel kebenaran

Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya akan bernilai terbalik dengan inputannya. Jika ingin output HIGH, maka input harus LOW. Kebalikannya jika output ingin LOW, maka input harus HIGH.

Y = A’ = A = NOT A

Gerbang logika dasar NOT
Pengertian NOT Logic gate,simbol dan tabel kebenaran


Contoh Komponen elektronika dari gerbang NOT adalah IC 74HC07, sebuah chip yang didalamnya terdapat 6 gerbang NOT. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC07 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7407 aja, ada SN7407, ada 74LS07. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika dasar not
Gambar 6. Data sheet IC 74HC07 6 gerbang NOT


Seperti terlihat di gambar 6 datasheet IC 74HC07 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC07 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Analogi gerbang logika NOT terhadap rangkaian listrik
Gerbang logika dasar not
Gambar 7.Analogi gerbang OR pada rangkaian listrik

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1 = Saklar On/Off
Relay = Saklar S dipengaruhi magnet

Di dalam relay kondisi NC (normally close alias gak diapa-apain) adalah kondisi Saklar S tidak bekerja, sedang NO (normally open) saat Saklar S bekerja atau kena pengaruh magnet.

Pada saat saklar S1 di tekan Close (logika 1), maka relay akan bekerja magnet menarik Saklar S ke arah NO, akibatnya lampu menjadi Off (logika 0).

Ketika saklar S1 posisi kita open (logika 0), justru lampu menjadi ON (logika 1).

Kesimpulan...
Lampu akan On (logika 1) jika saklar S1 Off (logika 0) dan kebalikannya

1.Gerbang logika NAND Simbol dan tabel kebenaran

Gerbang NAND adalah gabungan gerbang NOT dan AND mempunyai dua atau lebih sinyal masukan (input) tetapi hanya satu sinyal keluaran (output).

Gerbang NAND mempunyai sifat kebalikan dari AND. Bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) salah satu atau kedua-dua input harus dalam keadaan LOW (0). Jika kedua input bernilai HIGH (1), maka output akan LOW (0).

Komponen elektronika dari gerbang NAND adalah IC 74HC00, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang AND dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC00 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7400 aja, ada SN7400, ada 74LS00. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika kombinasi NAND
Gambar 2. Data sheet IC 74HC00 Quad two Input NAND gate ( 4 gerbang NAND 2 input)

Seperti terlihat di gambar 2 datasheet IC 74HC00 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC00 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Gerbang logika kombinasi NAND
Gambar 3.Simbol dan tabel kebenaran gerbang NAND




2.Gerbang logika NOR Simbol dan tabel kebenaran

Gerbang NOR adalah gabungan gerbang NOT dan OR, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang NOR mempunyai sifat kebalikan dari OR, bila sinyal keluaran ingin LOW (0) maka salah satu atau semua sinyal masukan harus dalam keadaan HIGH (1). Jika kedua input bernilai LOW (0), maka output akan HIGH (1).

Komponen elektronika dari gerbang NOR adalah IC 74HC02, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang NOR dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC02 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7402 aja, ada SN7402, ada 74LS02. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika kombinasi NOR
Gambar 4. Data sheet IC 74HC02 Quad two Input NOR gate ( 4 gerbang NOR 2 input)

Seperti terlihat di gambar 4 datasheet IC 74HC02 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC02 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Gerbang logika kombinasi NOR
Gambar 5.Simbol dan tabel kebenaran gerbang NOR




3.Gerbang logika kombinasi X-OR

Gerbang XOR adalah gabungan 3 gerbang logika dasar yaitu NOT, OR dan AND, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang XOR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka kedua input harus dalam keadaan logika yang berbeda. Jika kedua input bernilai logika yang sama, maka output akan LOW (1).

Komponen elektronika dari gerbang XOR adalah IC 74HC86, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang XOR dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC86 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 7486 aja, ada SN7486, ada 74LS86. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika dasar XOR
Gambar 6. Data sheet IC 74HC86 Quad two Input XOR gate ( 4 gerbang XOR 2 input)

Seperti terlihat di gambar 6 datasheet IC 74HC86 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC86 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Gerbang logika dasar XOR
Gambar 7.Simbol dan tabel kebenaran gerbang XOR. Agar output HIGH, kedua input gerbang XOR harus berbeda logika




4.Gerbang logika kombinasi X-NOR Simbol dan tabel kebenaran

Gerbang XNOR adalah gerbang Exclusive Not OR, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang XNOR mempunyai sifat kebalikan dari XOR, bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka kedua input harus dalam keadaan logika yang sama. Jika kedua input bernilai logika berbeda , maka output akan LOW (0).

Komponen elektronika dari gerbang XNOR adalah IC 74HC266, sebuah chip yang didalamnya terdapat 4 gerbang XNOR dengan 2 input. Variannya cukup banyak, ada yang DIP,DIL dan SMD.

Oiya, dipasaran, IC 74HC266 bisa jadi sebutannya beda-beda, ada 74266 aja, ada SN74266, ada 74LS266. Kesemuanya sama fungsinya, yang membedakan adalah segi fisik, range tegangan, dan yang pasti pabrik pembuatnya.

Gerbang logika dasar XNOR
Gambar 8. Data sheet IC 74HC266 Quad two Input XNOR gate ( 4 gerbang XNOR 2 input)

Seperti terlihat di gambar 8 datasheet IC 74HC266 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC66 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Gerbang logika dasar XNOR
Gambar 9.Simbol dan tabel kebenaran gerbang XNOR.




Tugas kuiz dan portofolio Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial
  1. Kerjakan soal-soal Menganalisis relasi logika dasar, kombinasi dan sekuensial yang sudah dibagikan gurumu melalui Google Classroom kalian
  2. Carilah informasi tentang aplikasi simulasi elektronika gerbang logika dan cara pengoperasiannya
  3. Buatlah video penjelasannya (kurleb 5 menit), kemudian upload ke channel youtube kalian masing-masing
  4. Tag akun @rudysetiawanst(instagram) dan rudysetiawansst(facebook)