Cara kerja IC 74HC595 (Dengan eksperimen dan penjelasannya)

Seiring berjalannya waktu, teknologi berkembang jauh sejak ditemukannya listrik oleh para ilmuwan di era abad 19. Mulai ditemukannya bola lampu, transistor sampai komputer pribadi. Pada masa itu peralatan elektronik memiliki ukuran yang sangat besar bahkan komputer dapat berukuran sebesar lapangan.
Namun setelah ditemukannya teknologi Integrated Circuit atau IC, ukuran peralatan elektronik jauh lebih kecil dari pada sebelumnya. Jika sebelumnya modul regulator berukuran 1 kardus setelah menggunakan IC hanya berukuran 1 kartu ATM saja.

Pada artikel kali ini, kita akan membahas tentang salah satu IC yaitu IC 74HC595. IC ini juga memiliki nama lain seperti 74LS595, 74AC595 dan lain sebagainya. Pada dasarnya IC ini termasuk didalam keluarga IC 74-Series TTL (Transistor Transistor Logic) . IC 74HC595 adalah salah satu yang paling sering digunakan. Namun apakah itu?

Daftar isi:

Teori
Eksperimen
Hasil eksperimen dan kesimpulan
Penerapan pada dunia nyata (Real World Application)

Teori / Pengertian

IC 74HC595 adalah komponen yang berfungsi untuk melakukan perubahan sinyal digital dari bentuk serial menjadi output paralel sebanyak 8 buah. hal ini disebut dengan Shift Register. IC ini sering digunakan sebagai ekspansi pin dari mikrokontroller yang memiliki pin output sedikit. Hal ini sangat menguntungkan jika anda ingin mengontrol 40 buah lampu dengan mikrokontroller yang hanya memiliki pin kurang dari itu.

Sederhananya, IC 74HC595 menerima input berupa serial yang membutuhkan 3 pin saja dan memprosesnya menjadi 8 output. Namun kita juga bisa menambahkan sejumlah IC 74HC595 secara seri sehingga kita memiliki output kelipatan 8. Misal kita berikan 3 IC maka output berjumlah 24.

Ingat pada IC ini, kita beroperasi pada listrik searah (DC) dan menggunakan sinyal digital. adapun penyebutan sinyal digital adalah 0 untuk mati dan 1 untuk hidup. 1 buah IC 74HC595 memberikan output sejumlah 8, oleh karena itu terdapat 8 bit data output dengan masing masing adalah 1 ataupun 0.

Lihat detail pinout berikut :

Penjelasan pin:

VCC : Suplai tegangan + dengan tegangan 5V
GND : Suplai tegangan GND
Q0-Q7 : Pin output dari IC 74HC595, berjumlah 8 dan dimulai dari Q0
SRCLR/MR : untuk mengosongkan deretan output menjadi 0
(bersifat Active Low sehingga deretan output menjadi 0 jika diberikan tegangan GND/0)
OE : (Output Enable) berfungsi untuk mematikan menghidupkan / mengaktifkan pin output
(bersifat Active Low maka jika diberikan tegangan GND pin output tetap hidup)
DATA/DS/SER : adalah pin data masukan untuk menentukan bit pin output.
SRCLK/SHCP : berfungsi untuk memasukkan bit berdasarkan bit pin data.
RCLK/STCP : berfungsi untuk mengeluarkan deretan kondisi tersebut pada pin output.

Simak alur kerja berikut. Ada 2 fase ekseksusi didalam IC 74HC595, yaitu :

Pemasukan bit output
Yang bertugas memasukkan bit adalah pin Data dan SRCLK/SHCP

Pertama pin data diberikan sinyal 0 atau 1 (tergantung keinginan pengguna)
Kemudian pin SRCLK diberikan sinyal 1.
Disaat SRCLK menerima sinyal 1 (Hidup), 1 bit data bernilai sinyal yang berdasarkan pin data disimpan.
misalnya pin data diberikan 1 maka 1 bit data bernilai 1 tersimpan. bit tersebut tersimpan tapi belum dikeluarkan ke pin output.
Terakhir kedua pin tersebut dimatikan.
kemudian langkah diatas diulangi lagi untuk memasukkan bit kedua dst.

Pengeluaran bit output ke pin output

pin RCLK/STCP diberikan sinyal 1, maka bit bit yang tersimpan dikeluarkan ke pin output.
Misalkan bit tersimpan adalah : 0 1 maka pin Q0 tidak ada tegangan (0), sementara Q1 ada tegangan (1)
pin RCLK dimatikan, Output tetap pada kondisi masing-masing.

Anda bisa berikan beban apapun pada pin keluaran 74HC595, seperti lampu LED untuk menandakan bahwa pin tersebut memiliki kondisi 1 atau 0.

Eksperimen

Skenario :
Sesuai dengan alur kerja 74HC595 yang tercatat diatas, kita akan buat pemasukan sinyal bit di pin SRCLK, DATA, RCLK menggunakan tombol push button sederhana dan kita berikan LED di setiap output untuk melihat hasilnya.

Berikut skema dari percobaan yang akan dibuat

(ada kesalahan pada skema diatas, resistor seharusnya paralel ke ground membentuk pull down resistor, skema akan diupdate secepatnya)
yang benar, ikuti wiring breadboard dibawah

Simak langkah berikut :

Hubungkan VCC dengan tegangan +5V DC dan GND dengan arus gnd dari power supply anda

Hubungkan SRCLR/MR dengan +5V agar tidak dikosongkan bit-bit nya
Hubungkan OE dengan GND agar pin output aktif.

Kemudian hubungkan masing-masing pin output dari IC dengan lampu LED

Lalu, pada pin DATA, SRCLK, RCLK atur tombol push button seperti berikut

Catatan : pada skema diatas, kita berikan resistor di masing masing keluaran switch menuju pin pada IC. Hal tersebut perlu dilakukan karena jika tidak, saat tombol tidak ditekan, keluaran dari tombol mengambang sehingga gelombang noise masuk kedalam input IC mengakibatkan pembacaan IC tidak optimal.

Hal ini disebut dengan Pull down Resistor.

Baca: Apa itu Pull up dan Pull down resistor.

Hasil Eksperimen

Untuk memasukkan bit 1, tekan dan tahan tombol Data, kemudian tekan tombol SRCLK, lalu lepaskan semuanyaUntuk memasukkan bit 0, langsung saja tekan SRCLK kemudian lepas karena pin Data sudah terhubung dengan GND / 0 saat tidak ditekan.

Setelah bit dimasukkan, tekan tombol RCLK untuk mengeluarkan bit-bit tersebut ke pin output. setelah itu lampu LED akan menyala / mati sesuai dengan bit yang anda masukkan

Lihat video dibawah :

Penerapan pada Real-world

Jika anda mendesain sebuah produk elektronik, anda pasti membutuhkan IC ini jika ingin mengontrol banyak pin namun mikrokontroller tidak memiliki pin sebanyak itu.

misalnya anda ingin mengontrol seven segment menggunakan mikokontroller seperti arduino. pada seven segment setiap digitnya memiliki 8 pin input. jika anda ingin membuat 4 digit maka pin yang dibutuhkan adalah 32. sudah jelas bahwa arduino hanya memiliki 14 pin output. oleh karena itu Shift Register seperti IC 74HC595 adalah solusinya.

Baca : Cara menampilkan angka pada seven segment menggunakan arduino + 74HC595 + penjelasan

Kemudian, anda juga dapat menerapkan IC 74HC595 pada pembuatan running text

Baca: Cara Membuat running text dot Matrix dengan 74HC595 + NodeMCU + Android + penjelasan

Salah satu implementasi yang lain adalah, anda juga dapat menggunakan IC ini untuk membuat animasi lampu seperti yang dipakai dalam variasi kendaraan.

Sekian.

Semoga bermanfaat