Chapter 9.73



 

1. Pendahuluan (kembali)

ALU 4-bit (74HC382) merupakan rangkaian logika digital yang berfungsi sebagai Arithmetic Logic Unit (ALU) untuk melakukan berbagai operasi aritmetika dan logika pada data 4-bit. IC ini mampu menjalankan operasi seperti penjumlahan, pengurangan, serta berbagai operasi logika sesuai dengan sinyal kontrol yang diberikan. Karena kemampuannya dalam mengolah data biner, 74HC382 banyak digunakan sebagai komponen dasar pada sistem digital dan mikroprosesor. Pada blog ini akan dibahas fungsi, cara kerja, serta karakteristik ALU 4-bit (74HC382) secara singkat dan mudah dipahami.

2. Tujuan (kembali)

Memahami cara kerja ALU 4-bit (74HC382) dalam melakukan operasi aritmatika, khususnya penjumlahan biner, berdasarkan konfigurasi input kontrol logika.
Menganalisis prinsip penggabungan dua IC ALU secara berantai untuk memperluas operasi aritmatika dari 4-bit menjadi 8-bit menggunakan propagasi carry.
Meningkatkan kemampuan merancang dan mensimulasikan rangkaian digital yang melibatkan kombinasi komponen logika untuk aplikasi komputasi dasar dalam sistem digital


3. Alat dan Bahan (kembali)

ALAT:

    A. Alat

  •     IC 74HC382
Spesifikasi:
Jenis IC: Menggunakan dua buah IC 74HC382 (4-bit ALU - Arithmetic Logic Unit).

Jumlah Bit: Penjumlahan 8-bit, terdiri dari dua bagian:

IC pertama untuk bit rendah (A0–A3 dan B0–B3)

IC kedua untuk bit tinggi (A4–A7 dan B4–B7)

Input: Dua buah bilangan biner 8-bit: A0–A7 dan B0–B7

Sinyal kontrol: S2, S1, S0 = 010 untuk operasi penjumlahan

CN4 (Carry In awal): diatur ke logika rendah (0)

Output: Hasil penjumlahan 8-bit: F0–F7

OVR (Overflow indicator) untuk deteksi overflow dari bit tertinggi

Koneksi Carry: Carry Out dari IC pertama terhubung ke Carry In dari IC kedua

Tegangan Operasi: Umumnya +5V (sesuai spesifikasi standar TTL/CMOS)

Tujuan Fungsi: Melakukan penjumlahan dua bilangan biner 8-bit secara paralel menggunakan logika hardware.

  • Gerbang Logika AND
Jenis: Quad 2-input AND Gate

Spesifikasi:

Tersedia 4 gerbang AND dalam 1 IC

Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V

Fungsi: Menggabungkan input A dan B sebagai D-input untuk shift register



  • Gerbang Logika Not
Jenis: Hex Inverter (6 gerbang NOT dalam satu IC)

Spesifikasi:

Fungsi: Membalikkan logika dari tombol input (misal untuk MR)

Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V



  • Clock Generator
Jenis: Pulser atau generator clock digital dari Proteus

Spesifikasi:

Frekuensi dapat diatur manual (misalnya 1 Hz – 1 kHz)

Memberikan pulsa positif ke pin Clock (CP) shift register

  • Logic State
Jenis: Alat indikator logika digital

Spesifikasi:

Menampilkan status HIGH (1) atau LOW (0) pada output Q0 – Q7

Digunakan untuk memantau output dari shift register secara visual

  • Logic Probe
Jenis: Probe untuk memantau logika input/output

Spesifikasi:

Memberikan indikator visual pada kondisi logika (High/Low)

Ditempatkan pada pin untuk membaca kondisi sinyal



4. Dasar Teori (kembali)

1. Logicprobe

    A. Alat

  •     IC 74HC382
Spesifikasi:
Jenis IC: Menggunakan dua buah IC 74HC382 (4-bit ALU - Arithmetic Logic Unit).

Jumlah Bit: Penjumlahan 8-bit, terdiri dari dua bagian:

IC pertama untuk bit rendah (A0–A3 dan B0–B3)

IC kedua untuk bit tinggi (A4–A7 dan B4–B7)

Input: Dua buah bilangan biner 8-bit: A0–A7 dan B0–B7

Sinyal kontrol: S2, S1, S0 = 010 untuk operasi penjumlahan

CN4 (Carry In awal): diatur ke logika rendah (0)

Output: Hasil penjumlahan 8-bit: F0–F7

OVR (Overflow indicator) untuk deteksi overflow dari bit tertinggi

Koneksi Carry: Carry Out dari IC pertama terhubung ke Carry In dari IC kedua

Tegangan Operasi: Umumnya +5V (sesuai spesifikasi standar TTL/CMOS)

Tujuan Fungsi: Melakukan penjumlahan dua bilangan biner 8-bit secara paralel menggunakan logika hardware.

  • Gerbang Logika AND
Jenis: Quad 2-input AND Gate

Spesifikasi:

Tersedia 4 gerbang AND dalam 1 IC

Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V

Fungsi: Menggabungkan input A dan B sebagai D-input untuk shift register



  • Gerbang Logika Not
Jenis: Hex Inverter (6 gerbang NOT dalam satu IC)

Spesifikasi:

Fungsi: Membalikkan logika dari tombol input (misal untuk MR)

Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V



  • Clock Generator
Jenis: Pulser atau generator clock digital dari Proteus

Spesifikasi:

Frekuensi dapat diatur manual (misalnya 1 Hz – 1 kHz)

Memberikan pulsa positif ke pin Clock (CP) shift register

  • Logic State
Jenis: Alat indikator logika digital

Spesifikasi:

Menampilkan status HIGH (1) atau LOW (0) pada output Q0 – Q7

Digunakan untuk memantau output dari shift register secara visual

  • Logic Probe
Jenis: Probe untuk memantau logika input/output

Spesifikasi:

Memberikan indikator visual pada kondisi logika (High/Low)

Ditempatkan pada pin untuk membaca kondisi sinyal


5. Prinsip Kerja [kembali]

1. Membuat rangkaian ALU 4-bit menggunakan IC 74HC382.
Jawab:
Simbol IC 74HC382 dipanggil dari library TTL, kemudian empat bit input A (A0–A3) dan empat bit input B (B0–B3) dihubungkan ke saklar input. Pin seleksi fungsi (S0–S2) digunakan untuk memilih operasi yang diinginkan, sedangkan output (F0–F3) dihubungkan ke LED indikator. Setelah wiring selesai dilakukan assignment pin dan proses compile. Rangkaian siap melakukan operasi aritmatika maupun logika sesuai fungsi yang dipilih.

2. Mengamati cara kerja ALU 4-bit (74HC382).
Jawab:
Nilai biner pada input A dan B diberikan melalui saklar, kemudian kombinasi pin seleksi menentukan operasi yang akan dijalankan, seperti penjumlahan, pengurangan, operasi AND, OR, atau XOR. Hasil operasi akan muncul pada output F0–F3, sedangkan sinyal Carry Out menunjukkan adanya carry atau borrow pada operasi aritmatika.

3. Menguji hasil operasi ALU 4-bit menggunakan LED indikator.
Jawab:
Output F0–F3 dan Carry Out dihubungkan ke LED sehingga hasil setiap operasi dapat diamati secara langsung. Dengan mengubah nilai input maupun kombinasi pin seleksi, keluaran akan berubah sesuai fungsi yang dipilih. Contoh ini menunjukkan bahwa IC 74HC382 mampu melakukan berbagai operasi logika dan aritmatika dalam satu rangkaian digital secara efisien.


6. Ringkasan [kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan ALU 4-bit (74HC382)? Jelaskan fungsi dan prinsip kerjanya!

Jawab:

  1. ALU 4-bit (74HC382) adalah IC yang berfungsi sebagai Arithmetic Logic Unit (ALU) untuk mengolah data biner 4-bit.
  2. IC ini mampu melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap dua data masukan.
  3. Operasi yang dijalankan ditentukan oleh sinyal seleksi (select input).
  4. Hasil operasi akan ditampilkan pada keluaran 4-bit beserta sinyal status seperti Carry dan Overflow.

2. Sebutkan operasi yang dapat dilakukan oleh ALU 4-bit (74HC382)!

Jawab:

  1. Operasi penjumlahan (Addition).
  2. Operasi pengurangan (Subtraction).
  3. Operasi logika AND, OR, dan XOR.
  4. Operasi perbandingan dan fungsi logika lainnya sesuai pengaturan input seleksi.

3. Sebutkan kelebihan dan kekurangan ALU 4-bit (74HC382)!

Jawab:

Kelebihan:

  1. Mampu melakukan berbagai operasi aritmatika dan logika dalam satu IC.
  2. Memiliki kecepatan pemrosesan yang tinggi.
  3. Mempermudah perancangan sistem digital dan mikroprosesor.

Kekurangan:

  1. Hanya dapat mengolah data sebesar 4-bit dalam satu operasi.
  2. Memerlukan rangkaian tambahan untuk mengolah data dengan jumlah bit yang lebih besar.
  3. Pengoperasian bergantung pada konfigurasi sinyal seleksi yang benar.


7. Soal Latihan [kembali]

1. Fungsi utama IC 74HC382 adalah…

A. Menyimpan data digital sementara
B. Melakukan operasi aritmatika dan logika terhadap data 4-bit
C. Mengubah sinyal analog menjadi digital
D. Menghitung jumlah pulsa clock

Jawaban yang benar: B

Penjelasan: IC 74HC382 merupakan Arithmetic Logic Unit (ALU) 4-bit yang dapat melakukan berbagai operasi aritmatika dan logika terhadap dua data masukan 4-bit.

2. ALU merupakan singkatan dari…

A. Arithmetic Logic Unit
B. Automatic Logic Utility
C. Analog Logic Unit
D. Arithmetic Link Unit

Jawaban yang benar: A

Penjelasan: ALU (Arithmetic Logic Unit) adalah bagian dari sistem digital yang bertugas melakukan operasi aritmatika dan logika.

3. Berapa lebar data (data width) yang diproses oleh IC 74HC382?

A. 2-bit
B. 4-bit
C. 8-bit
D. 16-bit

Jawaban yang benar: B

Penjelasan: IC 74HC382 dirancang untuk mengolah dua buah data digital yang masing-masing terdiri dari 4 bit.

                                                              

8. Percobaan [kembali]

a) Prosedur [kembali]

  • Siapkan Komponen

    • Op-amp (misalnya IC 741), resistor dengan nilai 1 kΩ, 2 kΩ, 4 kΩ, 8 kΩ, resistor feedback (misalnya 10 kΩ), sumber tegangan DC (misalnya +5V), kabel jumper, saklar atau push-button, dan breadboard.

  • Pasang Op-Amp di Breadboard

    • Letakkan IC op-amp pada breadboard dan pastikan setiap pin mudah diakses.

  • Rangkai Resistor Pembobot

    • Hubungkan keempat resistor dengan nilai 8 kΩ, 4 kΩ, 2 kΩ, dan 1 kΩ ke masing-masing input digital (A, B, C, D) mulai dari LSB hingga MSB.

    • Ujung resistor lainnya disatukan ke input inverting op-amp (pin 2).

  • Hubungkan Sumber Input Digital

    • Sambungkan sisi input resistor ke saklar yang dapat memilih antara logika 0 (ground) dan logika 1 (+5V) sebagai masukan digital.

  • Pasang Resistor Feedback

    • Hubungkan resistor feedback (misalnya 10 kΩ) antara output op-amp (pin 6) dan input inverting (pin 2).

  • Sambungkan Power Op-Amp

    • Hubungkan pin V+ (pin 7) ke +12V dan V− (pin 4) ke -12V atau ground tergantung kebutuhan op-amp.

  • Hubungkan Output

    • Ambil output analog dari pin 6 op-amp untuk dihubungkan ke voltmeter atau osiloskop guna melihat hasil tegangan analog.

  • Lakukan Pengujian

    • Uji kombinasi input digital mulai dari 0000 hingga 1111 dan amati perubahan tegangan output analog secara bertahap dan proporsional.

    •     b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

          Rangkaian 9.73 dan 9.76




    Rangkaian pada gambar awal bekerja dengan prinsip dasar penggabungan dua IC 74HC382 untuk melakukan penjumlahan dua bilangan biner 8-bit secara paralel. Masing-masing IC 74HC382 berfungsi sebagai ALU 4-bit yang menangani bagian berbeda dari bilangan input. IC pertama (bagian bawah) digunakan untuk menjumlahkan empat bit rendah (A0–A3 dan B0–B3), sedangkan IC kedua (bagian atas) menangani empat bit tinggi (A4–A7 dan B4–B7).

    Ketiga input kontrol (S2, S1, S0) pada kedua IC diatur ke logika 010, yang menandakan operasi penjumlahan biner standar tanpa komplement. Pada awalnya, carry-in (CN4) dari IC pertama diberi logika rendah (0), karena tidak ada carry masuk dari rangkaian sebelumnya. Setelah operasi penjumlahan dilakukan pada IC pertama, jika terjadi kelebihan nilai (carry), maka carry-out dari IC pertama akan diteruskan ke carry-in dari IC kedua, agar penjumlahan 8-bit dapat berjalan secara berkesinambungan.

    Output dari kedua IC, yaitu F0–F3 dari masing-masing IC, akan membentuk hasil penjumlahan 8-bit penuh (dari bit 0 sampai bit 7). Sementara itu, pin OVR (Overflow) dari IC kedua digunakan untuk mendeteksi apabila hasil penjumlahan melampaui batas representasi 8-bit (overflow), yang sangat penting dalam aplikasi aritmatika digital. Dengan konfigurasi ini, sistem mampu melakukan operasi penjumlahan 8-bit hanya dengan dua IC ALU 4-bit secara efektif dan efisien.   

    simulasi:

                                                


    9. Download File [kembali]





    Komentar

    Posting Komentar

    Postingan populer dari blog ini

    Gambar
        BAHAN PRESENTASI  MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2024 Disusun Oleh: Steven Fitzaro Carnizio NIM : 2410953031 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Rizki Wahyu Pratama ST, MT JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2024/2025 Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.    
    Baca selengkapnya