8/5/2010

1

PERTEMUAN 12

PENCACAH

Sasaran

Pertemuan 12

Mahasiswa diharapkan mengerti tentang Pencacah yang terdiri dari :

- Riple Counter

- Pencacah Sinkron

- Pencacah Lingkar

- Pencacah Turun naik

- Pencacah Mod 10

8/5/2010

2

�Pencacah merupakan suatu rangkaian logika(sekuensial)/ rangkaian sirkuit digital yang kadang-kadang berbentuk chip,yang berfungsi untuk mencacah jumlah pulsa pada bagian input dan keluaran berupa digit biner, dengan saluran tersendiri untuk setiap pangkat dua 20, 21, 22 dan seterusnya yang umumnya dihasilkan dari oskilator.

�Penghitung ini bisa menghitung pulsa

PENCACAH

�secara biner murni (binary counter), atau bisamenghitung secara desimal terkodekan secarabiner (decimal counter).Hal ini dikarenakan countermembutuhkan karakteristik memori.

�Pewaktu (timer) memegang peranan pentingdalam pengoperasian counter. Counter digitalmemiliki karakteristik penting sbb:

1.Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter) 2.Menghitung ke atas atau ke bawah 3.Operasi asinkron atau sinkron 4.Bergerak bebas atau berhenti sendiri

8/5/2010

3

�Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial

yang

�lain, untuk menyusun counter digunakan flip-

flop.

�Penggunaan counter adalah: untuk

menghitung banyaknya detak pulsa dalam

waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi),

membagi frekuensi dan penyimpan data

seperti dalam clock digital, dan dalam

pengurutan alamat serta dalam beberapa

rangkaian aritmatika

Contoh Rangkaian Pencacah

8/5/2010

4

�Adalah suatu pencacah asinkron yang disusundari beberapa flip-flop dalam hubungan kaskade(seri). Perubahan pada keadaan merupakan suatureaksi berantai yang beriak melalui pencacah.

�Oleh karena itu pencacah ini disebut pencacahriak.

Q3

J3

Q3 K

3

Q0

J0

Q0

K0

Q1

J1

Q1 K1

Q2

J2

Q2

K2

High

CLR

1. Pencacah Riak

(Ripple Counter)

Clock

FF1

FF2

FF3

FF4

Diagram pewaktuan ripple counter

8/5/2010

5

Contoh Pemakaian Riple

Counter

Pencacah ini dibuat untuk mengilangkan

penundaan riak pada pencacah riak

Q3

J3

Q3 K

3

Q0

J0

Q0

K0

Q1

J1

Q1

K1

Q2

J2

Q2

K2

Tinggi

CLR

2. Pencacah

Sinkron(Synchronous

Counter)

8/5/2010

6

Bilamana bit pindahan merambat melalui

deretan n-buah flip-flop,maka waktu tunda

propagasi total yang dialaminya adalah

ntp.Oleh sebab itu,pencacah-pencacah riak

merupakan piranti yang terlalu lambat untuk

beberapa pemakaian tertentu.Guna mengatasi

masalah penundaan-riak (ripple-delay)

tersebut, dapat digunakan sebuah pencacah

sinkron (synchronous counter).

Adalah suatu pencacah yang

menghasilkan kata dengan 1 bit tinggi, yangdigeser satu posisi pada setiap pulsa detak

Q0 PR

D0Q 1 D 1Q2 D2

CLR

Q3 D3

CLR CLRCLR

3. Pencacah

Putar/Lingkar (Ring

Counter)

8/5/2010

7

Gambar diatas memperlihatkan sebuahpencacah putar yang disusun dari flip-flop D.Keluaran Q0 memberikan masukan D1,keluaran Q1 memberikan masukan D2 danseterusnya. Karena itu pencacah putarmenyerupai register geser kiri sebab bit-bitdata digeser kekiri 1 posisi bit pada setiaptepi positif dari detak. Akan tetapi rangkaianini mempunyai perbedaannya karenakeluaran akhir dari rangkaian ini diumpanbalikan masukan D0, operasi semacam inidisebut putar kekiri (rotate left).

Bit-bit data digeser kekiri dan diumpankankembali kebagian masukan.

Apabila CRL menjadi rendah dan kemudianmenjadi tinggi lagi maka kata luaran pertamaadalah

Q=0001

Tepi positif pulsa detak yang pertamamenggeser MSB kedalam posisi LSB. Bit-bityang lain bergeser kekiri 1 posisi. Dengan inikeluaran menjadi

Q=0010

8/5/2010

8

Sesudah tepi positif yang ketiga kata keluaran menjadi

Q=1000

Tepi positif yang keempat akan memulai kembali siklus yang sama, karena pemutaran kekiri menghasilkan

Q=0001

Bit satu yang dimpan berpindah tempat mengikutilintasan lingkaran yaitu bergerak kekiri melalui semuaflip-flop sampai dikirimkan kembali oleh flip-flop terakhirkepada flip-flop pertama. Dengan demikian rangkaianini disebut pencacah putar (pencacah lingkar).

Contoh berikut Pencacah putar dengan jumlah

bit lebih besar

8/5/2010

9

Tambahkan lagi sejumlah flip-flop makaanda dapat membangun sebuah pencacahputar yang lebih panjang. Dengan enam buahflip-flop kita memperoleh sebuah pencacahputar 6bit.Disini,sinyal CLR mereset semuaflip-flop kecuali flip-flop LSB.Kata keluaranberturut-turut adalah:

Q =000001 (0) Q = 001000 (3)

Q =000010 (1) Q = 010000 (4)

Q =000100 (2) Q = 100000 (5)

Setiap kata diatas hanya memiliki 1 bit

tinggi. Kata pertama menyatakan angka

decimal 0 dan kata terakhir bersesuaian

dengan angka decimal 5.Jika pencacah

putar memiliki n buah flip-flop,maka kata

terakhir merupakan representasi biner dari

angka decimal n-1

8/5/2010

10

4. Pencacah Mod-10

Modulus dari suatu pencacah adalah

jumlah keadaan keluaran yang dimilikinya.

Sebuah pencacah riak 4-bit mempunyai

modulus 16, yang menyatakan adanya 16

keadaan keluaran berbeda dengan nomor

dari 0000 sampai 1111. Dengan mengubah

desain, dapat dibuat sebuah pencacahdengan modulus yang diinginkan.

Berikut ini adalah rangkaian

pencacah bermodulus 10 (mod-10).

Pencacah mod-10 dikenal juga sebagai

rangkaian pembagi-10 (divide-by-10

circuit) atau pencacah dekade (decade

counter).

Q3

J3

Q3 K

3

Q0

J0

Q0

K0

Q1

J1

Q K1

Q2

J2

Q2

K2

High

CLK

Y

CLR

8/5/2010

11

Pencacahan sekuensial berurutan dari

counter modulo-10 adalah dari 0000 sampai

1001 (0 hingga 9 desimal). Counter mod-10

memiliki 4 bit dengan harga: 8-an, 4-an, 2-an

dan 1-an. Untuk itu dibutuhkan empat flip-flop

yang dihubungkan seperti ripple counter. Kita

harus menambahkan gerbang NAND untuk

menghapus (clear) semua flip-flop kembali ke

keadaan nol segera sesudah hitungan ke 10.

Karena modulus-10 menghitung hingga 9

(1001),

maka hitungan berikut (10 - 1010) digunakanuntuk menghasilkan pulsa reset. Hal inidilakukan dengan mengumpankan kedualogika 1 pada 1010 kedalam gerbang NANDyang akan mereset seluruh flip-flop kembali ke0000 lagi. Maka counter akan menghitungmulai 0000 hingga 1001 lagi.Counter jenis ini juga disebut decade counter(decade berarti sepuluh). Denganmenggunakan gerbang NAND, kita dapatmembuat sejumlah counter modul yang lain,dengan tetap memperhatikan logika 1 sebagai“tanda” tercapainya batas penghitungan.

8/5/2010

12

Counter ini dapat dibangun dari berberapa flip-flopindividual, namun juga diproduksi keempat flip-flopdalam satu paket IC, yang bahkan sudah menyertakangerbang reset NAND seperti IC 7493.

Urutan pencacahan Counter modul-10:

Q =0000 (0) Q =0110 (6)

Q =0001 (1) Q =0111 (7)

Q =0100 (2) Q =1000 (8)

Q =0011 (3) Q =1001 (9)

Q =0100 (4) Q =0000 (0)

Q =0101 (5)

5. Pencacah Turun (Down Counter)

Pencacah turun (down counter) dapat melakukanpencacahan dari 1111 sampai 0000 atau secara desimaldari 9 sampai dengan hitungan 0Pencacah ini hampir sama dengan up counter.Perbedaanya hanya dalam muatan dari flip floppertama ke flip flop kedua ke flip flop ke tiga. Up countermembawa dari Q ke masukan CLK dari flip flopselanjutnya. Pencacah ke bawah membawa komplemenQ (bukan Q) ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya.

8/5/2010

13

Q3 J3

Q3 K

3

Q0 J0

Q0

K0

Q1 J1

Q

K1

Q2 J2

Q2

K2

High

CLK

PRE

Counter yang menghitung dari bilangan besar kekecil disebut down counter. Pada rangkaiancounter asinkron diatas, hal itu dapat dibangundengan mudah dengan memindahkan input clockdari Q menjadi Q.

Sedangkan contoh untuk down counter sinkron

modulus-8 adalah seperti gambar 6.5 berikut.

8/5/2010

14

6. Pencacah Naik-Turun (Up-down counter)

Pencacah ini dapat menghitung naik (up

counter) yang menghitung dari bilangan yang

kecil ke bilangan yang lebih besar, juga dapat

menghitung turun (down counter) yang

menghitung dari bilangan yang besar ke

bilangan yang lebih kecil.

8/5/2010

15

Q3

J

Q3 K

Q0

J

Q0

K

Q1

J

Q1

K

Q2

J

Q2

K

CLR

High

CLK

Q2

Q2

Q1

Q1

Q0

Q0

ATAS

Skema diatas menunjukan cara menyusunsebuah pencacah naik-turun.Keluaran flip-flopdihubungkan dengan jaringan pengarahpengemudi (steering network ),sebuah sinyalkendali UP menghasilkan baik pencacahanturun maupun naik.Apabila sinyal UPmerupakan tingkat logika rendah..Q2,Q1 danQ0 akan disalurkan ke masukan-masukandetak,ini akan menghasilkan pencacahturun,dipihak lain,apabila UP tinggi,Q2,Q1 danQ0 menggerakkan masukan-masukandetak,dan rangkaian menjadi sebuah pencacahnaik.

8/5/2010

16

7. Counter Berhenti Sendiri (PRESET)

Counter yang kita bicarakan selama inimerupakan counter yang terus menghitungdalam siklus yang terus berputar. Kadang kaladibutuhkan counter yang berhenti menghitungketika hitungan yang diinginkan tercapai. baikcounter naik maupun turun dapat dihentikansetelah hitungan tertentu denganmenggunakan gerbang logika atau gerbangkombinasional

Output dari gate diumpan balikkan ke input J

dan K dari flip-flop pertama pada ripple

counter. Logika 0 - 0 pada input J dan K dari

FF1 akan menahan output tetap sama. Hal ini

menghentikan togel dari FF1. Contoh

rangkaian digambarkan pada Gambar 6.6,

dimana counter turun berhenti pada 000, dan

untuk memulai lagi penghitungan harus

dengan memberi logika 0 pada preset.

8/5/2010

17

LATIHAN SOAL-SOAL

8/5/2010

18

Ketentuan Pilihan :

a. Jika Pernyataan (1) dan (2) benar

b. Jika Pernyataan (1) dan (3) benar

c. Jika Pernyataan (2) dan (3) benar

d. Jika Pernyataan (1), (2), dan (3) benar

01.Pencacah Sinkron memiliki fungsi (Synchronous Counter)

(1).Mengilangkan penundaan riak pada Ripple Counter

(2).Pencacah-pencacah riak merupakan piranti yang terlalulambat untuk beberapa pemakaian tertentu

(3).Flip-flop dihubungkan kaskade (seri)

02. Pencacah Turun (Down Counter)

(1). Dapat menurunkan cacah dari 15 atau 9 sampai 0

(2). Membawa dari Q ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya

(3). Membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLKdari flip flop selanjutnya

02. Pencacah Turun (Down Counter)

(1). Dapat menurunkan cacah dari 15 atau 9 sampai 0

(2). Membawa dari Q ke masukan CLK dari flip -flop selanjutnya

(3). Membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLKdari flip flop selanjutnya

03.Counter digital memiliki karakteristik penting antara lain

(1). Operasi asinkron atau sinkron

(2). Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter) (3). Menghitung ke atas atau ke bawah

8/5/2010

19

03. Counter digital memiliki karakteristik penting antara lain

(1).Operasi asinkron atau sinkron

(2).Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter) (3).Menghitung ke atas atau ke bawah

04. Untuk membuat rangkaian pencacah yang dapat mencacah 8 angka desimal

(1).Dibutuhkan 2 buah flip flop JK

(2).Sebuah flip flop dapat menyimpan 4 bit

(3).Gerbang NAND menghapus (clear) semua flip-flopkembali ke keadaan nol segera sesudah hitungan ke 8

04. Untuk membuat rangkaian pencacah yang dapat mencacah 8 angka desimal

(1).Dibutuhkan 2 buah flip flop JK

(2).Sebuah flip flop dapat menyimpan 4 bit

(3).Gerbang NAND menghapus (clear) semua flip-flopkembali ke keadaan nol segera sesudah hitungan ke 8

05. Register Ring Counter memiliki fungsi yang benar yaitu

(1).Keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan masukan Do

(2).Mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay).

(3).Tidak mencacah dengan bilangan biner tetapi bekerja dengan kata-kata yang hanya memiliki 1 bit tinggi

8/5/2010

20

05. Register Ring Counter memiliki fungsi yang benar adalah yaitu

(1). Keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan masukan Do

(2). Mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay).

(3). Tidak mencacah dengan bilangan biner tetapi bekerja dengan kata-kata yang hanya memiliki 1 bit tinggi

THE END