Fig 7.101
8-BIT BINARY ASYNCHRONOUS COUNTER
8-bit Binary Asynchronous Counter bekerja dengan menghitung pulsa clock dalam bentuk biner dari 0 sampai 255 (00000000–11111111). Rangkaian ini terdiri dari dua counter 4-bit yang disusun secara kaskade.
Counter pertama menerima clock utama dan menghitung dari 0 hingga 15. Saat mencapai kondisi maksimum, output carry/overflow (RCO) digunakan sebagai clock untuk counter kedua. Karena counter kedua hanya aktif setelah counter pertama selesai satu siklus, maka rangkaian ini disebut asynchronous counter.
Hasil akhirnya adalah keluaran 8-bit yang menunjukkan total pencacahan dengan 256 kemungkinan nilai, dan banyak digunakan pada sistem penghitung dan timer digital.
- Memahami prinsip kerja 8-bit Binary Asynchronous Counter.
- Mampu merancang serta menganalisis rangkaian 8-bit Binary Asynchronous Counter.
1. IC
IC merupakan komponen elektronika yang di dalamnya terdapat kumpulan rangkaian mikro dalam satu chip berukuran kecil. Pada rangkaian pencacah digital, IC seperti 74HC191 atau 74HC190 digunakan untuk melakukan proses pencacahan naik maupun turun secara otomatis sesuai sinyal clock dan masukan kontrol yang diberikan.
2. Switch dan dipswitch
Switch merupakan sakelar yang digunakan untuk menyambungkan maupun memutus aliran arus listrik pada rangkaian. Sementara itu, DIP switch (Dual Inline Package switch) adalah sekumpulan sakelar kecil yang tersusun dalam satu paket/baris dan umumnya digunakan untuk memberikan masukan logika 1 atau 0 pada IC dengan cara yang lebih praktis dan rapi.
LogicState merupakan komponen virtual pada simulator seperti Proteus yang digunakan untuk memberikan logika HIGH (1) atau LOW (0) pada rangkaian digital. Sakelar, baik fisik maupun virtual, berfungsi untuk mengubah kondisi logika tersebut sehingga dapat dimanfaatkan sebagai input manual dalam pengoperasian rangkaian digital.
Counter atau pencacah merupakan salah satu rangkaian logika sekuensial yang memiliki peranan penting dalam sistem digital. Fungsinya adalah untuk menghitung pulsa clock yang masuk ke dalam sistem, kemudian hasilnya ditampilkan dalam bentuk keluaran digital. Berdasarkan jenisnya, counter dapat dibagi menjadi beberapa kategori, salah satunya adalah synchronous counter, yaitu counter yang semua flip-flop di dalamnya bekerja secara bersamaan karena dipicu oleh sinyal clock yang sama.
Salah satu jenis yang umum digunakan adalah 4-bit synchronous up/down binary counter. Rangkaian ini terdiri dari empat flip-flop (biasanya JK atau D flip-flop) yang disinkronkan oleh satu sinyal clock. Karena memiliki 4 bit, counter ini mampu menghitung dari 0000 (0 desimal) hingga 1111 (15 desimal), dengan total 16 kemungkinan keadaan atau 2⁴ kombinasi. Setiap bit merepresentasikan nilai biner sesuai posisi, dengan Q0 sebagai bit terendah dan Q3 sebagai bit tertinggi.
Keunggulan counter ini adalah fitur up/down yang memungkinkan arah perhitungan diatur, baik naik maupun turun. Arah ini dikendalikan oleh pin D̅/U (Down/Up). Jika bernilai logika 1, counter menghitung naik, sedangkan jika bernilai 0, counter menghitung turun. Perubahan output terjadi pada setiap tepi naik clock sesuai karakteristik IC.
Salah satu IC yang sering digunakan adalah 74HC191 yang memiliki beberapa pin penting seperti CLK, D̅/U, Enable (E), Parallel Load (PL), serta Terminal Count (TC) dan Ripple Carry Out (RCO). Pin PL digunakan untuk memasukkan nilai awal ke counter, di mana saat PL aktif (LOW), data pada input D0–D3 langsung dimuat ke output Q0–Q3. Setelah PL tidak aktif, counter kembali menghitung sesuai arah yang ditentukan.
Dalam simulasi seperti Proteus, counter ini biasanya dihubungkan dengan saklar atau DIP switch sebagai input, serta LED atau 7-segment sebagai indikator keluaran. Dengan cara ini, proses pencacahan dapat diamati secara langsung.
Secara umum, counter ini banyak digunakan dalam sistem penghitung digital, timer, sequence controller, pengatur waktu pada sistem mikroprosesor, serta sebagai pembagi frekuensi dalam sistem komunikasi digital.
Rangkaian penjumlah biner 4-bit menggunakan IC 74LS83 bekerja berdasarkan prinsip full adder yang tersusun secara berantai (ripple carry adder). IC ini terdiri dari empat blok full adder yang masing-masing bertugas menjumlahkan satu bit dari operand A dan operand B, serta carry-in dari tahap sebelumnya.
Pada saat input A dan B diberikan melalui saklar atau DIP switch, masing-masing pasangan bit (A0 dengan B0, A1 dengan B1, dan seterusnya) akan masuk ke dalam rangkaian full adder internal. Penjumlahan dimulai dari bit paling rendah (LSB), yaitu A0 dan B0, bersama dengan carry-in (C0). Hasil dari penjumlahan ini menghasilkan sum (S0) dan carry yang akan diteruskan ke tahap bit berikutnya.
Proses ini berlanjut secara berurutan hingga bit paling tinggi (MSB). Setiap tahap penjumlahan akan menghasilkan output sum (S0–S3) dan carry yang merambat ke tahap selanjutnya. Pada akhir proses, carry dari bit paling tinggi akan menjadi carry-out (C4), yang menandakan adanya overflow jika hasil penjumlahan melebihi 4 bit.
Output sum kemudian ditampilkan melalui LED sebagai indikator logika, sehingga pengguna dapat melihat hasil penjumlahan dalam bentuk biner secara langsung. Dengan demikian, rangkaian ini bekerja secara berantai dari bit terendah ke bit tertinggi untuk menghasilkan hasil penjumlahan biner 4-bit secara akurat sesuai input yang diberikan.
Problem 1: Satuan Hitungan
Diketahui:
U1 dimulai dari 0
fin = 1 kHz
Berapa waktu yang dibutuhkan agar fout1 menghasilkan 1 pulsa?
Jawaban:
U1 adalah 4-bit = 16 langkah (0–15)
1 langkah = 1 ms
fout1 terjadi setiap 16 ms
Problem 2: Output fout2
Diketahui:
U1 mengeluarkan fout1 setiap 16 clock
U2 juga 4-bit counter, dimulai dari 0
Berapa frekuensi fout2 jika fin = 256 Hz?
Jawaban:
fout1 = 256 / 16 = 16 Hz
fout2 = fout1 / 16 = 1 Hz
EXAMPLE
Example 1 – Counter U1
Input A-D =
0000LOAD = 1 → nilai awal = 0
Setelah 5 pulsa clock → QA–QD =
0101(5)
Example 2 – Counter Cascade
U1 mencapai maksimum (QD-QA = 1111)
RCO U1 = 1 → diteruskan ke U2 sebagai CLK
U2 naik 1 setiap kali U1 overflow
PILIHAN GANDA
Soal 1
Apa fungsi pin RCO pada IC 74ALS161?
A. Menentukan arah hitungan
B. Digunakan untuk mereset counter
C. Menandakan counter mencapai nilai maksimum
D. Menyinkronkan clock input
Jawaban: C
Soal 2
Jika kedua counter 74ALS161 disusun secara cascading, maka total modulus adalah:
A. 4
B. 8
C. 16
D. 256
Jawaban: D
(16 × 16 = 256)
- Prosedur
Rangkaian ini merupakan penerapan penjumlah biner 4-bit yang menggunakan IC 74LS83, yang berfungsi untuk menjumlahkan dua bilangan biner masing-masing 4 bit, yaitu operand A dan operand B. Setiap bit dari kedua operand tersebut dihubungkan ke input IC melalui saklar atau DIP switch sebagai sumber logika masukan.
Selain itu, terdapat input tambahan berupa carry-in (C0) yang memungkinkan proses penjumlahan dilakukan secara berantai, terutama pada sistem dengan lebih dari satu tahap penjumlahan. Hasil operasi ditampilkan melalui empat keluaran sum (S0–S3) serta satu keluaran carry-out (C4), yang biasanya dihubungkan ke LED sebagai indikator.
Rangkaian ini menggunakan catu daya +5V sesuai dengan karakteristik IC TTL seperti 74LS83, dengan ground sebagai referensi tegangan. Dengan mengatur kombinasi input A dan B, hasil penjumlahan dapat diamati secara langsung sehingga mempermudah pemahaman tentang proses penjumlahan biner dalam sistem digital.
- Rangkaian 8-BIT BINARY ASYNCHRONOUS COUNTER
Komentar
Posting Komentar