1.1. Register

Register merupakan sekelompok flip-flop yang dapat menyimpan informasi biner yang terdiri dari bit majemuk. Register dengan n flip-flop mampu menyimpan sebesar n bit. Ada dua cara untuk menyimpan dan membaca data ke dalam register, yaitu seri dan paralel. Dalam operasi paralel, penyimpanan atau pembacaan dilakukan secara serentak oleh semua tingkat reigster. Sedangkan untuk operasi seri, diterapkan secara sequential bit demi bit sampai semua tingkat register terpenuhi.

Ada empat tipe register :

1. Serial In – Serial Out2. Paralel In – Paralel Out3. Serial In – Paralel Out 4. Paralel In – Serial Out

1.1.

1. Register Serial In – Serial Out

Pada Register Serial In – Serial Out, jalur masuk data berjumlah satu dan jalur keluarannya juga berjumlah satu. Pada jenis register ini data mengalami pergeseran, flip-flop pertama menerima masukan dari input, sedangkan flip-flop kedua menerima masukan dari flip-flop pertama, dan seterusnya.

Gambar 5.2. Rangkaian Register Serial In – Serial Out

1.1.

1. Register Paralel In – Paralel Out

Register Paralel In – Paralel Out mempunyai jalur masukan dan keluaran sesuai dengan jumlah flip-flop yang menyusunnya. Pada register jenis ini, data masuk dan keluar secara serentak. Dan hanya membutuhkan satu kali picu.

Gambar 5.3. Rangkaian Register Paralel In – Paralel Out

1.1.

1. Register Serial In – Paralel Out

Register serial In – Paralel Out mempunyai satu saluran masukan dan saluran keluaran sejumlah flip-flop yang menyusunnya. Data masuk satu-persatu (secara serial) dan dikeluarkan secara serentak. Pengeluaran data dikendalikan oleh sebuah sinyal kontrol. Selama sinyal kontrol tidak diberikan, data akan tetap tersimpan dalam register.

Gambar 5.4. Rangkaian Register serial In – Paralel Out

1.1.

1. Register Paralel In – Serial Out

Register Paralel In – Serial Out mempunyai jalur masukan sesuai dengan jumlah flip-flop yang menyusunnya, dan hanya mempunyai satu jalur keluaran. Data masuk ke dalam register secara serentak dengan dikendalikan sinyal kontrol, sedangkan data keluar satu-persatu (secara serial).

Gambar 5.5. Rangkaian Register Paralel In – Serial Out

Rangkaian Shift Register

         Register geser adalah suatu rangkaian yang menggunakan flip-flop yang saling

disambung secara seri sehingga setiap bit yang disimpan di keluaran Q digeser ke flip-

flop berikutnya. Pergeseran bit ini terjadi pada setiap pulsa clock. Pulsa-pulsa clock

tersebut dikirim kesemua flip-flop dalam register, sehingga operasinya berjalan secara

sinkron. Flip-flop jenis apapun yang operasinya sesuai (terpicu tepian) dapat dipakai.

      Register merupakan blok logika yang sangat penting dalam kebanyakan sistem

digital. Register sering digunakan untuk menyimpan (sementara) informasi biner yang

muncul pada keluaran sebuah matrik pengkodean. Disamping itu, register sering

digunakan untuk menyimpan (sementara ) data biner yang sedang dikodekan. Maka

register membentuk suatu kaitan yang sangat penting antara sistem digital utama dan

kanal-kanal keluaran. Register yang paling sederhana terdiri dari satu  flip-flop saja,

yang berarti hanya dapat menyimpan data terdiri suatu bit bilangan biner saja yaitu 0

atau 1 oleh sebab itu untuk menyimpan data yang terdiri empat bit bilangan biner

maka diperlukan empat buah flip-flop.  

     Register geser merupakan kelas komponen yang sangat penting dalam semua tipe

rangkaian digital. Karena keluaran flip-flop diubah hanya oleh pulsa clock yang datang

sesudah masukan berubah, maka penghilangan pulsa clock (tegangan catu tetap ada)

tidah mengubah keluaran flip-flop selama kondisi ini terjaga.Karena itu, setiap flip-flop

dapat dipakai untuk menyimpan digit biner (bit) selama daya masih dikenakan dan

pulsa-pulsa clock ditahan. Seperangkat bit dapat disimpan dalam register, dengan satu

flip-flop untuk setiap bit. Register geser mempunyai empat tipe dasar, yaitu :

SISO (Serial Input Serial Output)

SIPO (Serial Input Paralel Output)

PISO (Paralel Input Serial Input)

PIPO (Paralel Output Paralel Input)

  SISO (Serial Input Serial Output)

       Pada  tipe ini data dimasukkan bit demi bit mulai dari flip-flop yang paling ujung

dan digeser sampai semuanya terisi. Pergeseran data diatur oleh sinyal clock tiap kali

data dimasukkan satu persatu. Cara menyimpan data secara sejajar, semua bagian

register atau masing-masing flip-flop akan dimuati pada saat yang bersamaaan. Seperti

yang terlihat pada gambar. dimana pada gambar tersebut register geser menggunakan

flip-flop tipe D.

      Tegangan logika  masukan diumpankan ke dalam register geser pada setiap pulsa

clock, dan  dapat berubah pada waktu diantara pulsa-pulsa clock. Sesudah sejumlah

pulsa clock yang sama dengan jumlah flip-flop dalam register, dikeluaran terdapat bit

yang sama dengan bit pertama kali masuk tadi. Register SISO yang dipakai dengan cara

ini dapat bertindak sebagai tundaan waktu, dimana bit dikeluaran tertunda selama

beberapa pulsa clock (Sama dengan jumlah flip-flop).

PIPO (Paralel Output Paralel Input)

      Register geser PIPO diperlihatkan pada gambar. dengan menggunakan flip-flop tipe

D. Pada cara ini semua bagian register atau masing-masing flip flop diisi pada saat yang

bersamaaan atau output  masing-masing flip-flop akan respon sesuai data pada saat

yang sama setelah diberikan sinyal input kontrol, dan biasanya menggunakan terminal

set/reset bukan dengan pemberian clock.

     Jika tidak ada pulsa clock yang dikenakan, bit tidak digeserkan dan pembacaan di

terminal Q adalah sama dengan apa yang dimasukkan.Pemakaian register ini adalah

metode yang menyenangkan untuk  menyimpan beberapa bit secara sementara. Jika

diberi pulsa clock, setiap bit akan digeserkan satu tempat pada setiap pulsa clock. 

PISO (Paralel Input Serial Input)

     Register ini memungkinkan kita dapat mengirim data secara paralel input melalui

satu saluran dengan input serial seperti yang terlihat pada gambar berikut.

      Jenis flip-flop  yang digunakan adalah J-K flip-flop atau flip-flop yang dilengkapi

denga input preset dan input preclear. Pemasukan data dilakukan melalui input Preset.

Data kemudian digeser keluar satu bit pada saat ketika diberikan pulsa clock. Hal ini

memungkinkan data yang disajikan dalam bentuk paralel (beberapa saluran pada saat

yang sama)) dapat diubah menjadi bentuk serial (bit demi bit) untuk dipancarkan

melalaui satu saluran.

SIPO (Serial Input Paralel Output)

 Register ini merupakan kebalika dari register PISO, jika seperti yang terlihat pada

gambar berikut.

      Dalam tipe ini, data disajikan satu bit pada satu saat lalu digeser masuk pada setiap

pulsa clock. Sesudah seperangkat pulsa clock lengkap, register menjadi penuh dan

kandungannya dapat dibaca diterminal Q atau dikeluarkan melalui seperangkat saluran

paralel. Dalam pengertian ini, dikeeluarkan berarti bahwa bit-bit tersebut dapat dipakai

untuk mengoperasikan gerbang atau rangkaiaan lain, sementara registernya sendiri

tidak mengalami perubahan karena tindakan ini. Dengan menggunakan register SIPO,

bit-bit data yang sudah dipancarkan secara berurutan dari sebuah saluran dapat

dikumpiulkan hingga membentuk satu “kata” dari beberapa bit.

BAB II

COUNTER

1. Dasar Teori

Counter juga disebut pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk berbagai operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan komunikasi, dan sebagainya .

Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta Karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangannya counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop, tergantung karakteristik masing-masing flip-flop tersebut.

Secara global counter terbagi atas 2 jenis, yaitu: Syncronus Counter dan Asyncronous counter. Perbedaan kedua jenis counter ini adalah pada pemicuannya. Pada Syncronous counter pemicuan flip-flop dilakukan serentak (dipicu oleh satu sumber clock) susunan flip-flopnya paralel. Sedangkan pada Asyncronous counter, minimal ada salah satu flip-flop yang clock-nya dipicu oleh keluaran flip-flop lain atau dari sumber clock lain, dan susunan flip-flopnya seri. Dengan memanipulasi koneksi flip-flop berdasarkan peta karnough atau timing diagram dapat dihasilkan counter acak, shift counter (counter sebagai fungsi register) atau juga up-down counter.

1. Asyncronous counter

Seperti tersebut pada bagian sebelumnya Asyncronous counter tersusun atas flip-flop yang dihubungkan seri dan pemicuannya tergantung dari flip-flop sebelumnya, kemudian menjalar sampai flip-flop MSB-nya. Karena itulah Asyncronous counter sering disebut juga sebagai ripple-through counter.

1. Syncronous Counter

Syncronous counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous counter ini sendiri terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbadaan waktu tunda yang di sebut carry propagation delay.

Penerapan counter dalam aplikasinya adalah berupa chip IC baik IC TTL, maupun CMOS, antara lain adalah: (TTL) 7490, 7493, 74190, 74191, 74192, 74193, (CMOS) 4017,4029,4042,dan lain-lain.

1. Counter Sebagai Pembagi Frekuensi

Counter sebagai pembagi frekuensi merupakan salah satu aplikasi dari counter. Dalam rangkaian ini, frekuensi keluaran suatu flip-flop merupakan setengah frekuensi masukannya. Untuk lebih jelasnya, dapat diamati dalam diagram waktu di bawah ini.

Gambar 4.1. Diagram Waktu Asyncronous Counter 2 bit

Pada gambar tersebut dapat dilihat frekuensi masukan FF1 (berasal dari clock) dua kali lipat frekuensi Q1.

1. Perancangan Counter

Perancangan counter dapat dibagi menjadi 2, yaitu dengan menggunakan peta Karnough, dan dengan diagram waktu. Berikut ini akan dijelaskan langkah-langkah dalam merancang suatu counter.

1. Perancangan Counter Menggunakan Peta Karnough

Umumnya perancangan dengan peta karnough ini digunakan dalam merancang syncronous counter. Langkah-langkah perancangannya:

1.1. Dengan mengetahui urutan keluaran counter yang akan dirancang, kita tentukan masukan masing-

masing flip-flop untuk setiap kondisi keluaran, dengan menggunakan tabel kebalikan.2. Cari fungsi boolean masing-masing masukan flip-flop dengan menggunakan peta Karnough.

Usahakan untuk mendapatkan fungsi yang sesederhana mungkin, agar rangkaian counter menjadi sederhana.

3. Buat rangkaian counter, dengan fungsi masukan flip-flop yang telah ditentukan. Pada umumnya digunakan gerbang-gerbang logika untuk membentuk fungsi tersebut.

1.1.

1.1. Perancangan Counter Menggunakan Diagram Waktu

Umumnya perancangan dengan diagram waktu digunakan dalam merancang asyncronous counter, karena kita dapat mengamati dan menentukan sumber pemicuan suatu flip-flop dari flip-flop lainnya. Adapun langkah-langkah perancangannya:

1. Menggambarkan diagram waktu clock, tentukan jenis pemicuan yang digunakan, dan keluaran masing-masing flip-flop yang kita inginkan. Untuk n kondisi keluaran, terdapat n jumlah pulsa clock.

2. Dengan melihat keluaran masing-masing flip-flop sebelum dan sesudah clock aktif (Qn dan Qn+1), tentukan fungsi masukan flip-flop dengan menggunakan tabel kebalikan.

3. Menggambarkan fungsi masukan tersebut pada diagram waktu yang sama.4. Sederhanakan fungsi masukan yang telah diperoleh sebelumnya, dengan melihat kondisi logika dan kondisi

keluaran flip-flop. Untuk flip-flop R-S dan J-K kondisi don’t care (x) dapat dianggap sama dengan 0 atau 1.

5. Tentukan (minimal satu) flip-flop yang dipicu oleh keluaran flip-flop lain. Hal ini dapat dilakukan dengan mengamati perubahan keluaran suatu flip-flop setiap perubahan keluaran flip-flop lain, sesuai dengan jenis pemicuannya.

6. Buat rangkaian counter, dengan fungsi masukan flip-flop yang telah ditentukan. Pada umumnya digunakan gerbang-gerbang logika untuk membentuk fungsi tersebut.