XVIII RANGKAIAN REGISTER DAN COUNTER A SHIFT REGISTER

XVIII. RANGKAIAN REGISTER DAN COUNTER A. SHIFT REGISTER Shift register terdiri dari deretan Flip-Flop yang saling dikoneksikan dan masing-masing Flip-Flop menyimpan informasi 1 bit yang dapat digeser dari satu Flip-Flop ke Flip-Flop yang lain sesuai dengan pulsa clock. Kegunaan register antara lain : 1. Temporary memory, temporary storage. 2. Menggeser informasi memory. 3. Mengubah data parallel.

Lanjutan …… Counter pada dasarnya adalah register yang berjalan melalui urutan keadaaan yang sudah ditentukan terlebih dahulu dengan datangnya pulsa clock. Gerbang pada counter dihubungkan dengan cara sedemikian rupa untuk menghasilkan urutan keadaan linier di dalam register. Meskipun counter adalah tipe khusus dari register tetapi biasanya untuk membedakan digunakan nama counter

B. SERIAL - IN PARALLEL - OUT Contoh dengan D – FF Tabel kebenaran Input Pulsa Serial Clock 1 0 1 1 0 0 1 2 3 4 5 6 OUTPUT Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 1 0 1 1 0 0 0 1

Gambar Rangkaian Logikanya Q 1 Serial - IN Clock Clear (Reset) D FF 1 Q 2 D FF 2 Q 3 D FF 3 Q 4 D FF 4

C. PARALLEL – IN SERIAL - OUT Contoh dengan D - FF A B C D Data Clock D 1 Clock Cara Kerja Q 1 D 2 Q 2 D 3 Q 3 D 4 Serial Out

XIX. RANGKAIAN REGISTER DAN COUNTER Ada 3 macam jenis shift register counter a. Ring Counter b. Twisted Ring Counter (Switch-tail Ring Counter /Johnson/Moebuis Counter ) c. Maximum Length Shift Counter Penentuan kode biner untuk Ring Counter Twisted Ring Counter adalah tetap. A. PERANGCANGAN RING COUNTER Contoh untuk Ring Counter 3 bit, memiliki diagram keadaan sebagai berikut dan

a 100/100 d 110/XXX g 111/XXX b 010/010 e 011/XXX h 000/XXX c 001/001 Urutan hitungan utama f 101/XXX Keadaan ilaegal/tidak digunakan

Untuk Ring Counter dengan n Flep – Flop ( 3 Flep. Flop untuk contoh diatas ) jumlah keadaan di urut kan hitungan utama adalah n ( 3 untuk contoh di atas ) berarti ada 2 n–n ( 5 untuk contoh diatas) keadaan yang tidak digunakan. Rangkaian Ring Counter, dengan state diagram seperti diatas, tidak bersifat self corecting, dan keadaan illegalnya tak akan menemukan urutan hitungan utamanya. Untuk rangkaian dengan diagram keadaan yang memiliki illegal state recovery, dapat dilakukan dengan memberikan distribusi DA = AB. Misalkan, Jika memasuki keadaan 011, kedaan berikutnya menjadi 101, tanpa recovery.

Dengan menggunakan rangkaian recovery, signal umpan balik untuk keadaan berikutnya menjadi 001, termasuk pada urutan hitungan utama. Berikut ini adalah contoh Ring Counter dengan Illegal State recovery

0000 1001 0100 1011 1010 0101 0011 0110 1101 1110 1111

Ring Counter diatas adalah Ring Counter 4 bit, jadi Memiliki 4 keadaan pada urutan hitungan utama, dan memiliki keadaan illegal sebanyak 2 n – n = 12 keadaan. Perancangan untuk membuat rangkaian Ring Counter dapat anda lakukan sendiri.

B. PERANCANGAN TWISTED RING COUNTER Contoh untuk Ring Counter 3 bit, memiliki diagram keadaan sebagai berikut : a 100 b 110 g 010 c 111 h 101 d 011 Keadaan illegal e 001 f 000 Urutan hitungan utama

Untuk n Flep - Flop disusun menjadi Twisted Ring Counter, jumlah keadaan pada urutan hitungan Utama adalah 2 n, sehingga akan ada 2 n – 2 n keadaan illegal. Misalkan untuk Twisted Ring Counter 3 bit, maka ada 6 keadaan pada urutan hitungan utama, 2 keadaan illegal. Dari diagram keadaan untuk Twisted Ring Counter Dapat diturunkan Tabel eksitasi sebagai berikut :

Tabel eksitasi PS A B C NS A B C DA DB 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 OUTPUT D - FF DC 0 0 1 1

Peta - K Dengan Peta – K diperoleh A’ A B’C’ B’C BC BC’ 100 110 000 010 001 011 101 111 dan persamaan eksitasi menjadi : DA = (BC)’ (BC) + B’ B C = C’ C Db = A Dc = B

Gambar Rangkaian Digital A’ A D – FF A Da Clock B’ B D – FF B Db C’ C D – FF C Dc

Dari rangkaian digital tersebut anda lakukan pengujian untuk 3 bit Twisted Ring Counter. Dari hasil pengujian rangkaian Digital tersebut diatas tidak memiliki kemampuan untuk I llegal state recovery. Untuk membuat illegal state recovery; maka eksitasi ke Da diubah menjadi Da = C + ABC dan ini dapat anda kerjakan sendiri.

A A’ A B B Da ac B’ C’ C C Db Dc

C. MAXIMUM LENGTH SHIFT COUNTER Contoh maximum length shift Counter 3 bit: a 100 b 010 c 101 h 010 d 110 e 111 Keadaan illegal f 011 g 001 Urutan hitungan utama

Untuk n Flip – Flop, jumlah keadaan di urutan hitungan utama ada sebanyak 2 n – 1 dan 1 keadaan illegal, jika n = 4 maka urutan hitungan utama adalah 24 -1 = 15 keadaan dan 1 keadaan illegalnya adalah 1. Jika rangkaian berada pada keadaan 0000, rangkaian tidak bisa recovery. Satu metode untuk illegal state recovery, termasuk mendecode keadaan ini dan menggunakan output t erdecode untuk memilah secara paralel 1111.

XX. RANGKAIAN REGISTER DAN COUNTER A. ASYNCHRONOUS COUNTER Counter dapat dibagi menjadi 2 kategori yaitu pencacah asinkron (ripple counter) dan pencacah sinkron. Pada pencacah ripple perubahan keadaan output dari flip-flop digunakan untuk menyulut (mentrigger) flip-flop lainnya. Pada pencacah sinkron pulsa clock input dihubungkan dengan input CP dari semua flip-flop.

Binary Ripple Counter A 4 A 3 Q J K A 2 Q J K A 1 Q J K Clock Pulse 1 Pencacah binary ripple terdiri dari hubungan seri 4 buah JK flip-flop yang outputnya selalu di komplemen dengan cara membuat input J dan K selalu 1. Flip-flop paling kanan yang merupakan bit LSB menerima pulsa cacah dari clock pulse. Tanda lingkaran pada input CP setiap flip-flop menandakan bahwa output flip-flop akan berubah keadaan bila terjadi perubahan keadaan dari 1 ke 0 pada input CP (negative edge triggering). Perubahan keadan dari output flip-flop akan terjadi mulai dari flip-flop paling kanan dan bergerak kearah kiri. Output dari A 4 -A 1 merupakan kode biner 4 bit yang akan mencacah dari desimal 0 -15. Pancacah seperti ini dinamakan up counter. Untuk menghasilkan cacahan yang bergerak turun atau mundur maka A 4 -A 1 diambil dari Q’ setiap flip-flop dan pencacah seperti ini disebut down counter.

BCD RIPPLE COUNTER Pencacah BCD ripple hanya mencacah dari desimal 0 -9 atau kode biner 4 bit dari 000 – 1001. Untuk melaksanakan pencacahan seperti ini binary ripple harus dimodifikasi untuk manghasilkan output setiap flip-flop 0000 setelah terjadi keadaan 1001. Q 8 Q 4 Q J Q’ K Q 2 Q J K Q 1 Q J K Clock Pulse 1

Pada pencacahan BCD ripple diatas kondisi untuk transisi keadaan dari setiap flip-flop seperti berikut ini : 1. Q 1 dikomplemen pada setiap perubahan pulsa clock dari 1 ke 0. 2. Q 2 dikomplemen jika Q 8 = 0 dan Q 1 berubah dari 1 ke 0. Q 2 di clear/reset jika Q 8 = 1 dan Q 1 berubah dari 1 ke 0. 3. Q 4 dikomplemen jika Q 2 berubah dari 1 ke 0. 4. Q 8 dikomplemen jika Q 4 Q 2 = 1 1 dan Q 1 berubah dari 1 ke 0. Q 8 di clear/reset jika salah Q 4 atau Q 2 = 0 dan Q 1 berubah dari 1 ke 0.

Timing diagram dari BCD ripple counter dapat digambarkan seperti di bawah ini. Clock 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 02 0 0 0 1 1 04 0 08 0 0 0 0 1 1 0

B. PERANCANGAN SYNCHRONOUS COUNTER Counter sinkron menyimpan kode bilangan biner dan numerik atau menurunkan bilangan biner setiap terjadi clock. Counter seringkali di jelaskan dengan banyaknya bit ( Flep-Flop ) yang terdapat didalamnya seperti counter 3 bit. Sebuah counter dapat dijelaskan dengan jumlah keadaan atau counter bermodulus 5 ( juga disebut counter pembagi 5 ). Contoh 1. Rancang 3 bit binary counter dengan T-FF, dengan tabel eksitasi sebagai berikut :

Contoh 1. Tabel eksitasi PS A B C NS A B C TA TB TC 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 Persamaan eksitasi adalah TA = BC TB = C TC = 1 INPUT FF

Contoh 1. Gambar rangkaian digital A’ A T-FF A TA B’ B T-FF B TB C’ C T-FF C TC CLK “ 1”

Contoh 2. Buatlah counter dengan diagram keadaan sebagai berikut menggunakan JK-FF 000 001 010 111 100 011 Illegal State Recovery 101 110

Contoh 2. Tabel eksitasi PS A B C NS A B C JA KA 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 X X X X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 INPUT JK - FF Persamaan eksitasi adalah JA = B KA = B JB = C KB = 1 JC = B’ KC = 1 JB 0 1 X X KB X X 1 1 JC KC 1 X 0 X X 1 X 1

Contoh 2. Gambar rangkaian logika A’ JK - FF A KA JA A B’ JK - FF B KB JB B C’ JK - FF C KC JC “ 1” C

XX. RANGKAIAN REGISTER DAN COUNTER B. BCD COUNTER Perancangan decode counter, untuk menghitung dari 0 hingga 9 dan disebut BCD Counter. Diperlukan 4 bit untuk mencapai 9 ( 1001 ), jadi ada 16 keadaan, 10 keadaan diurutan hitungan utama dan 6 illegal state. Counter ini memiliki input eksternal X, bila X = 1 Counter ini menghitung naik dan bila X = 0 counter ini menghitung turun.

Lanjutan …. . k, l, m n, o, p a/ 0000 b/ 0001 j/ 1001 c/ 0010 i/ 1000 d/ 0011 h/ 0111 e/ 0100 g/ 0110 f/ 0101 Dengan K/1010 L/1011 M/1100 N/1101 O/1110 P/1111