counter

Jumat, 14 Mei 2010CounterCOUNTERCounters (pencacah) adalah alat/rangkaian digital yang berfungsimenghitung/mencacah banyaknya pulsa cIock atau juga berfungsi sebagai pembagifrekuensi, pembangkit kode biner, Gray.Ada 2 jenis pencacah yaitu:1. Pencacah sinkron (syncronuous counters) atau pencacah jajar.2. Pencacah tak sinkron (asyncronuous counters) yang kadang-kadang disebut jugapencacah deret (series counters) atau pencacah kerut (rippIe counters).Karakteristik penting daripada pencacah adalah:1. Kerjanya sinkron atau tak sinkron.2. mencacah maju atau mundur.3. sampai beberapa banyak ia dapat mencacah (modulo pencacah).4. Dapat berjalan terus (free running) ataukah dapat berhenti sendiri (seIf stopping)Langkah-Langkah dalam merancang pencacah adalah menentukan:1. Karakteristik pencacah (tersebut diatas).2. Jenis flip-flop yang diperlukan/digunakan (D-FF, JK FF atau RS-FF).3. Prasyarat perubahan logikanya (dari flip-flop yang digunakan).a) Pencacah Tak SinkronDianamai pencacah tak sinkron (asynkronuous counters) atau ripple throughcounters, sebab flip-flop nya bergulingan secara tak serempak tetapi secaraberurutan. Hal ini disebabkan karena hanya flip-flop yang paling ujung saja yangdikendalikan oleh sinyal clock untuk flip-flop lainnya diambilkan dari masing-masingflip-flop sebelumnya. Banyaknya denyut yang dimasukkan diterjemahkan oleh flipflopkedalam bentuk biner. Itulah sebabnya pencacah tak sinkron disebut jugapencacah biner. Pada pencacah tak sinkron penundaan adalah sama denganpenundaan-penundaan flip-flop dijumlahkan.Ada dua macam pencacah yaitu pencacah sinkron dan asinkron. Pencacah sinkronterdiri dari 4 macam yaitu:1) Pencacah maju sinkron yang berjalan terus (Free Running).2) Pencacah maju sinkron yang dapat berhenti sendiri (Self Stopping).3) Pencacah mundur sinkron.4) Pencacah maju dan mundur sinkron (Up-down Counter).Pencacah tak sinkron terdiri dari 4 macamyaitu:1) Pencacah maju taksinkron yang berjalan terus (Free Running).2) Pencacah maju taksinkron yang dapat berhenti sendiri (Self Stopping).3) Pencacah mundur tak sinkron.4) Pencacah maju dan mundur tak sinkron (Up-down Counter).Macam-macam penggunaan pencacah:1) Penggunaan pencacah dalam teknologi industri. Dalam hal ini pencacahdioperasikan untuk menghitung obyek (barang produksi) dengan tujuan untukmencapai kecepatan dan kecermatan penghitungan.2) Digunakan sebagai pembagi frekuensi.3) Untuk mengukur besarnya frekuensi.4) Untuk mengukur waktu interval anta dua pulsa.5) Untuk mengukur jarak.6) Untuk mengukur kecepatan.7) Penggunaan dalam digital komputer.8) Untuk mengubah sinyal analog menjadidigital (Analog to DigitalConverterrs/ADC) maupun untuk mengubah sinyal digital ke analog (DigitaltoAnalog Converter/DAC).1) Pencacah maju tak sinkronDasar dari pencacah ini adalah JK-FF yang dioperasikan sebagai T-FF (JK-FFdalam kondisi toggle) yaitu dimana keduainput J dan K diberi nilai logika “1”.Dan dalam keadaan demikian JK-FF akanberfungsi sebagai pembagi dua. Ataudengan kata lain, frekuensi output JK-FF tersebut sama dengan setengahfrekuensi clock yang diberikan.Rumus frekuensi output flip-flop dalam kondisi ini adalah:F output = 1/2n x F in= nFrekuensi input pulsa clock2(n = banyaknya toggle flip-flop yang dipakai)Rangkaian berikut merupakan pencacah maju tak sinkron yang menggunakan 4buah JK-FF:Cara kerja rangkaian diatas adalah sebagai berikut:(a) Output flip-flop yang pertama (QA) akan berguling (menjadi 0 atau 1) setiappulsa clock pada sisi negatif/trailing edge atau dari kondisi 1 ke 0.(b) Output flip-flop yang lainnya akan berguling bila dan hanya bila output flipflopsebelumnya berganti kondisi dari 1 ke 0 (sisi negatif/trailing edge) juga.Diagram waktu/timing diagram rangkaiantersebut adalah sebagai berikut:Dari diagram waktu diatas dapat dilihat dengan jelas bahwa QA berguling setiapkali pulsa clock pada sisi negatifnya. QB berguling setiap kali sisi negatif dari QA.QC berguling setiap kali sisi negatif dari QB dan QD bergulingan setiap kali sisi negatif dari QC.QDDan karena masing-masing flip-flop berfungsi sebagai pembagi dua, makafrekuensi masing-masing outpunya adalah:QA = ½ frekuensi sinyal clock.QB = ½ frekuensi QA = ¼ frekuensi sinyal clock.QC = ½ frekuensi QB = 1/8 frekuensi sinyalclock.QD = ½ frekuensi QC = 1/16 frekuensi sinyal clock.Dengan demikian didapat suatu pembagi 2n = 16 (n = banyaknya flip-flop), yaitudengan melihat frekuensi output flip-flop terakhir.Pecacah dapat mencacah dari bilangan buner 0000 sampai dengan 1111(dari 0 sampai 15 desimal). Pencacah tersebut merupkan pencacah 16 modulus(modulo 16 counters).2) Pencacah mundur tak sinkronDari pencacah maju dapat kita buat menjadi pencacah mundur dengan cara yangdibaca bukan keluaran Q melainkan keluaran Qnot atau dengan cara outputQnot sebagai masukan clock pada flip-flop berikutnya. Gambar rangkaiannyaadalah sebagai berikut:Diagram waktu/timing diagram dari rangkaian tersebut adalah sebagai berikut:Selanjutnya dari diagram waktu tersebut dapat dibuat tabel kebenaran sepertiberikut:Clock QD QC QB QA Desimal0 1 1 1 1 151 1 1 1 0 142 1 1 0 1 133 1 1 0 0 124 1 0 1 1 115 1 0 1 0 106 1 0 0 1 97 1 0 0 0 88 0 1 1 1 79 0 1 1 0 610 0 1 0 1 511 0 1 0 0 412 0 0 1 1 3Clock QD QC QB QA Desimal13 0 0 1 0 214 0 0 0 1 115 0 0 0 0 016 1 1 1 1 15Pecacah dapat mencacah mundur dari bilangan biner 1111 sampai dengan0000 (atau 15 s/d 0 dasan).Selain dengan cara trsebut diatas untuk merancang pencacah dapat dilakukanpula dengan bantuan Peta Karnaugh (KARNAUGH MAP) dan prasyarat perubahanlogic dari flip-flop yang digunakan.(a) RS FLIP-FLOPRS-FFPresetSCLKRClearQQTRUTH TABLER S Q0 0 Qn0 1 11 0 01 1 .. = indeterminate x = don’t careClear = 0 , Q = 0Preset = 0 , Q = 1EXCITATIONTABLER S Qn Qn+1X 0 0 00 1 0 11 0 1 01 1 1 1(b) J-K FLIP-FLOPJK-FFPresetJCLKKClearQQTRUTH TABLEtn tn+1J K Q0 0 Qn0 1 01 0 11 1 Qn3) Pencacah Maju Tak Sinkron(a) Pecacah Tak Sinkron Modulo 8Misal kita merencanakan pencacah maju tak sinkron modulo 8 dan yangdigunakan adalah JK Flip-flop. Jadi memerlukan 3 buah FF.Pulsa ke OutputFFC FFB FFAC B A JC KC JB KB JA KA0 0 0 0 X X X X 1 X1 0 0 1 X X 1 X X 12 0 1 0 X X X X 1 X3 0 1 1 1 X X 1 X 14 1 0 0 X X X X 1 X5 1 0 1 X X 1 X X 16 1 1 0 X X X X 1 X7 1 1 1 X 1 X 1 X 18 0 0 0 X X X X X X9 0 0 1 X X X X X XEXCITATIAN TABLEQn Qn+1 J K0 0 0 x0 1 1 x1 0 x 11 1 x 0X=don’tcareC\BA 00 01 10 110 1 x x 11 1 x x 1JA = 1C\BA 00 01 10 110 x 1 X X1 x 1 x XJB = 1C\BA 00 01 10 110 x X 1 X1 x x 1 XJC = 1Realisasi rangkaiannya adalah sebagai berikut:Jadi: JA=JB=JC=KA=KB=KC = 1(b) Pencacah 8421 BCD (Dekade Counters) tak sinkronPulsa ke Output FFD FFC FFB FFAD C B A JD KD JC KC JB KB JA KA Clear0 0 0 0 0 X X X X X X 1 X 11 0 0 0 1 X X X X 1 X X 1 12 0 0 1 0 X X X X X X 1 X 13 0 0 1 1 X X 1 X X 1 X 1 14 0 1 0 0 X X X X X X 1 X 15 0 1 0 1 X X X X 1 X X 1 16 0 1 1 0 X X X X X X 1 X 17 0 1 1 1 1 X X 1 X 1 X 1 18 1 0 0 0 X X X X X X 1 X 19 1 0 0 1 X X X X 1 X X 1 110 1 0 1 0 X X X X X X X X 011 0 0 0 0 X X X X X X X X X12 0 0 0 1 X X X X X X X X X13 0 0 1 0 X X X X X X X X X14 0 0 1 1 X X X X X X X X XPencacah diatas merupakan pencacah tak sinkron dengan modulo tertentudan merupakan pencacah yang berjalan terus (Free Running) karena setelahhitungan yang dikehendaki terlampaui, pencacah tersebut mulai mencacahlagi dari awal.(c) Pencacah maju tak sinkron dapat berhenti sendiri (Self Stopping)(1) Berhenti pada 11 (3)Pulsa ke Output FFB FFAB A JB KB JA KA0 0 0 X X 1 X1 0 1 1 X X 12 1 0 X X 1 X3 1 1 X 0 X 04 1 1 . . . .5 1 1 . . . .KA = BAB 0 10 x 11 x 0KB = 0AB 0 10 x 11 x 0Realisasi rangkaiannya adalah sebagai berikut:(2) Berhenti pada 110 (6)Pulsa ke Output FFC FFB FFAC B A JC KC JB KB JA KA0 0 0 0 X X X X 1 X1 0 0 1 X X 1 X X 12 0 1 0 X X X X 1 X3 0 1 1 1 X X 1 X 14 1 0 0 X X X X 1 X5 1 0 1 X X 1 X X 16 1 1 0 X X X X 0 X7 1 1 0 X X X X X XKA=JB=JC=KB=KC = 1BAC 00 01 10 110 1 x X 11 1 X X 0Jadi:JB=JC=KA=KB=KC =1Jadi:JA = JB = 1KA = BnotKB = 04) Pencacah Mundur Tak SinkronDari pencacah maju tak sinkron kita dapatberubah/beralih ke pencacah mundurdengan jalan tidak membaca keluaran Q, melainkan membaca keluaran Qnot.Atau dengan memindahkan input pulsa clock yang mula-mula dari Q dipindahkanke Qnot, dimana pembacaan keluaran tetap pada