Rangkaian Counter

Rangkaian Counter (penghitung) adalah logika sekuensial yang dapat dipergunakan untuk menghitung jumlah pulsa masuk dan dinyatakan dengan bilangan biner. Sesuai dengan namanya 4 BIT Binary Counter adalah suatu rangkaian logika yang terdiri dari 4 buah Flip-Flop yang mampu melaksanakan perhitungan sampai bilangan 16. Rangkaian counter adalah seperti pada gambar dibawah ini :

Seperti terlihat pada gambar rangkaian counter di atas keempat Flip-Flop dihubungkan secara seri dan hanya 1 buah Flip-Flop yang dihubungkan ke sumber pulsa sebagai input.

Prinsip Kerja Rangkaian 4 BIT Binary Counter

Sebelum perhitungan dimulai, keempat output DCBA 0000 dengan jalan dibuat Clear dalam kondisi 0 walaupun sesaat. Pada saat pulsa pertama datang dan bergerak dari 1 ke 0 maka output QA akan berubah dari 0 menjadi 1. Output QB akan tetap 0 karena signal yang masuk pada Flip-Flop "B" berubah dari 0 menjadi 1 Flip-Flop C dan C output-nya juga tidak berubah karena belum ada perubahan pada bagian output-nya. dalam keadaan inii, kondisi output DCBA = 0001. Jadi sesudah pulsa yang pertama pada output counter akan terbentuk angka 0001 dan pada saat pulsa kedua datang dan bergerak dari 1 menjadi 0, maka output QA akan berubah dari menjadi 0. Perubahan ini akan diteruskan ke Flip-Flop "B". Akibatnya karena input Flip-Flop "B" berubah dari 0 ke 1, maka output QB akan berubah dari 0 ke 1. Output Flip-Flop C dan D belum berubah karen belum ada perubahan pada bagian output-nya. Setelah pulsa kedua datang, maka keempat output DCBA akan menunjukkan DCBA = 0010, selanjutnya apabila pulsa ketiga datang output DCBA = 0011. Begitulah seterusnya sampai pulsa ke 15 datang maka keempat output-nya DCBA = 1111 dan pada saat pulsa ke 16 datang, maka seluruh output-nya DCBA akan kembali menjadi 0000. Dari uraian di atas, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa BCD Counter 4 BIT Binary Counter hanya bisa menghitung sampai bilangan ke 16 yaitu dari mulai 0000 = 0 sampai 1111 = 15. Salah satu dari komponen Integrated (IC) yang berfungsi sebagai 4 BIT BINARY COUNTER adalah IC Tipe 54/741766 (Presettable Decode Counter adalah seperti gambar dibawah ini :

Diagram logic dari komponen ic tipe 54/74176 adalah seperti gambar dibawah ini :

Diagram waktu dari 4-BIT Binary counter adalah seperti gambar dibawah ini :

Kalau kita perhatikan dari gambar diatas akan terlihat frekuensi :

frekuensi QA = 1/2 dari Ain

frekuensi QB = 1/4 dari Ain
frekuensi QC = 1/8 dari Ain
frekuensi QD = 1/16 dari Ain

Dengan demikian maka 4 BIT Binary Counter mampu membagi frekuensi menjadi 16 kali. Oleh karena itu  4 BIT Binary Counter dapat juga disebut DIVIDE BY 16 COUNTER atau MODULUS 16 Proses menghitung seperti di atas lebih jelasnya pada tabel di bawah ini:

Pulsa         D C B A
Keadaan Awal 0 0 0 0
Pulsa ke-I        0 0 0 1
Pulsa ke-2 0 0 1 0
Pulsa ke-3 0 0 1 1
Pulsa ke-4 0 1 0 0
Pulsa ke-5 0 1 0 1
Pulsa ke-6 0 1 1 0
Pulsa ke-7 0 1 1 1
Pulsa ke-8 1 0 0 0
Pulsa ke-9 1 0 0 1
Pulsa ke-10 1 0 1 0
Pulsa ke-11 1 0 1 1
Pulsa ke-12 1 1 0 0
Pulsa ke-13 1 1  0      1
Pulsa ke-14 1      1 0 0
Pulsa ke-15 1 1 1 1
Pulsa ke-16 0 0 0 0

                Seperti Keadaan Awal
Pulsa ke-17 0 0 0 1
                      Seperti Pulsa ke-1

Berdasarkan cara kerjanya, maka counter dapat digolongkan, menjadi 3 yaitu :

1. Up Counter
2. DownCounter
3. Up - Down Counter

1. UP COUNTER

Up Counter adalah jenis counter yang dapat menghitung dengan urutan dari bawah ke atas. Salah satu contoh dari Up Counter 4 BIT Binary Counter adalah seperti yang baru dibahas di atas.

2. DOWN COUNTER

Down Counter adalah kebalikan dari Vp Counter yaitu Counter yang dapat menghitung dengan urutan mulai dari atas ke bawah atau dimulai dari bilangan yang paling besar menuju bilangan paling kecil. Contoh dari Down Counter adalah seperti pada gambar di bawah ini:

Prinsip Kerja : Sebelum pulsa pertama datang semua output Flip-Flop di reset menjadi DCBA = 0000. Pada saat pulsa pertama datang dan masuk ke input, maka pada output Q Flip-Flop A akan berubah dari 0 menjadi 1 dan Q akan berubah dan ! menjadi 0. Perubahan ini akan diteruskan kepada Flip-Flop B, Flip-Flop C dan Flip-Flop D yang masing-masing akan menghasilkan Qb, Qc dan Qd sama dengan 0. Jadi setelah pulsa pertama masuk output DCBA = 1111. Pada saat pulsa kedua datang, maka output Flip-Flop A akan berubah dari 1 menjadi 0, tetapi pada perubahan Q dari logic 0 menjadi 1 tidak mempengaruhi output Flip-Flop B, C dan D sehingga output DCBA = 1110. Demikianlah proses berlangsung terus sampai datang pulsa ke-15- Setelah pulsa ke-15 output counter = 0001. Kemudian output counter DCBA akan kembali menjadi 0000 bila pulsa ke-16 datang. Dari uraian di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa Rangkaian DownCounter dapat dipergunakan untuk menghitung mulai dan 1111 sampai 0000. Untuk lebih jelasnya proses menghitung dari Down Counter dilihat pada tabel di bawah ini:

Pulsa         D C B A

Keadaan Awal 0 0 0 0

Pulsa ke-I   1 1 1 1

Pulsa ke-2 1 1 1 0

Pulsa ke-3 1 1 0 1

Pulsa ke-4 1 1 0  0

Pulsa ke-5 1 0 1 1

Pulsa ke-6 1 0 1 0

Pulsa ke-7 1 0 0 1

Pulsa ke-8 1 0 0 0

Pulsa ke-9 0 1 1 1

Pulsa ke-10 0 1 1 0

Pulsa ke-11 0 1 0 1

Pulsa ke-12 0 1 0 0

Pulsa ke-13 0 0 1 1

Pulsa ke-14 0 0 1 0

Pulsa ke-15 0 0 0 1

Pulsa ke-16 0 0 0 0

Pulsa ke-17 1 1 1 1

Kembali seperti keadaan awal

Salah satu komponen IC yang berfungsi sebagai UP/DOWN COUNTER adalah IC tipe 54/74190 atau 54LS/74LSI90 adalah seperti gambar di bawah ini :

DECODE COUNTER ATAU BCD COUNTER

Counter ini dapat menghitung sebanyak 10 pulsa dan setelah itu akan kembali lagi kepada keadaan semula yaitu 0. Oleh karena itu counter seperti ini disebut Decode Counter atau Modulus 10 Counter dan yang lainnya ada yang menyebut BCD Counter. Perlu diketahui bahwa BCD Counter ini banyak dipakai dalam peralatan yang menggunakan sistem digital. Salah satu tipe IC yang mengandung BCD Counter adalah TTL IC tipe 7490 seperti pada gambar di bawah ini:

Seperti terlihat pada gambar di atas IC tipe SN 7490 tersebut mempunyai 4 buah output yaitu A, B, C dan D. Untuk mengetahui pemakaian IC tipe 7490 dalam suatu rangkaian maka di bawah ini diberikan contoh rangkaian penghitung (counter) yang menggunakan IC tipe 7490

Jenis lain dari Decode Counter atau BCD counter adalah IC tipe54LS/74LS16Z seperti pada gambar di bawah ini :

Diagram logic dari IC tipe 54LS/74LS162 adalah seperti pada gambar di bawah ini :

RANGKAIAN DECODER

Yang dinamakan rangkaian decoder adalah suatu rangkaian logika yang dapat dipergunakan untuk merubah bilangan biner menjadi bilangan desimalyang dapat dilihat oleh mata kita. Seperti rangkaian lainnya, maka decoder pun mempunyai jalan masukkan(input) dan jalan keluaran (output) seperti pada gambar di samping. Berdasarkan kegunaannya decoder dapat digolongkan atas : 

- BCD to Desimal Decoder

- BCD to Seven Segment Decoder

BCD TO DECIMAL DECODER

Perhatikan gambar di atas. Gambar di atas adalah salah satu contoh dari BCD to Decimal Decoder Tipe 7441 Decoder ini mempunyai 4 buah input ABCD dan 10 output di mana keempat inputnya akan menerima signal berupa sandi BCD 8421 yang berasal dari sebuah counter dan output-nya dihubungkan dengan sebuah alat penampil yang disebut "display". Penampil display ini biasanya berupa tabung yang disebut NIXIE TUBE. Tabung ini dapat menampilkan angka desimal mulai dari 0 sampai angka 9.

Rangkaian logika yang terdapat dalam BCD to Decimal Decoder tipe 7441 adalah seperti pada gambar di bawah ini :

Tabel kebenaran BCD to Decimal Decoder tipe 7441 adalah ssebagai berikut :

        INPUT (Masukkan) OUTPUT (Keluaran)

D C B A 0 1 2   3   4   5   6  7 8 9

0 0 0 0 0 1 1   1   1   1   1  1 1 1

0 0 0 1 1 0 1   1   1   1   1  1 1 1

0 0 1 0 1 1 0   1   1   1   1  1 1 1

0 0 1 1 1 1 1   0   1   1   1  1 1 1

0 1 0 0 1 1 1   1   0   1   1  1 1 1

0 1 0 1 1 1 1   1   1   0   1  1 1 1

0 1 1 0 1 1 1   1   1   1   0  1 1 1

0 1 1 1 1 1 1   1   1   1   1  0 1 1

1      0 0      0 1 1   1   1   1   1   1  1 0 1

1      0      0      1      1 1   1   1   1   1   1  1 1 0

DISPLAY

Untuk menampilkan hilangan desimal mulai dan angka O sampai 9 yang dihasilkan oleh BCD to Decimal Decoder dipergunakan sebuah tabung yang disebut Nixie Tube. Nixie Tube adalah sejenis tabung hampa yang dilengkapi dengan sebuah kutub anoda dan 10 buah kutub   katoda   yang   disusun   sedemikian   rupa   sehingga dapat membentuk angka 0 sampai dengan 9 (bilangan desimal). Secara sederhana Nixic Tube dapat digambarkan sebagai berikut :

Penjelasan: 

Jika salah satu katoda, misalnya katoda nomor 7 dihubungkan dengan tegangan negatif, maka katoda tersebut akan menyala dan Nixie Tube akan menampilkan angka 7.

BCD TO SEVEN SEGMENT DECODER

Decoder jenis ini dapat dipergunakan untuk mengubah hilangan biner dalam sandi BCD 8421 ke dalam bilangan desimal yang akan ditampilkan oleh sebuah penampil Seven Segment (Seven Segment Display). Penampil Seven Segment ini terdiri dari 7 buah segmen yang disusun sedemikian rupa membentuk angka 8. Tiap-tiap segmen tersebut diberi tanda dengan huruf a, b, c, d, e, f dan g. Segmen-segmen yang banyak dipakai adalah yang menggunakan prinsip lampu LED. Perhatikan gambar dibawah ini :

Seperti terlihat pada gambar di atas, Decoder BCD to Seve Segment mempunyai 4 buah input DCBA dan 7 buah output yang diberi tanda a, b, c, d, e, f dan g. Keempat input DCBA mendapatkan signal yang berasal dari counter, sedangkan ketujuh output-nya dihubungkan dengan Display 7 Segment melalui tahanan sebesar 150 Ohm. Tabel kebenaran yang dihasilkan oleh BCD to Seven Segment adalah sebagai berikut :

Angka Input ABCD Output abcdefg

A B C D a b c d e f       g

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1

2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0

3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

4 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0

5 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

6 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

7 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

9 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0

BCD TO SEVEN SEGMENT DENGAN LED

Seperti sudah dijelaskan di atas, display yang banyak dipergunakan sebagai Sevent Segment adalah display yang menggunakan prinsip lampu LED. Perlu diketahui  untuk menyalakan  LED diperlukan resistor sebesar 150 Ohm yang berfungsi untuk membatasi arus seperti pada gambar :

Dengan menggunakan prinsip seperti gambar di atas kita dapat membuat Seven Segment seperti pada gambar di bawah ini: Seperti terlihat pada gambar di atas, tiap-tiap anoda dan LED disatukan dan dihubungkan dengan ground melalui tahanan sebesar 150 Ohm. Bila saklar di "ON" kan maka diada yang bersangkutan akan menyala. Dengan rangkaian seperti pada gambar di atas, maka dapat dibuat angka-angka dengan kombinasi sebagai berikut :

ENCODER COUNTER

Prinsip kerja rangkaian logika dari Encoder adalah kebalikan dari Decoder yaitu menterjemahkan bahasa manusia menjadi bahasa yang dapat dibaca oleh mesin atau jelasnya merubah bilangan desimal menjadi bilangan biner. Salah satu jenis Encoder adalah jenis Decimal to BCD Encoder. Seperti halnya Decoder, Encoder pun mempunyai jalan masukkan (input) dan jalan keluaran (output) seperti pada gambar di samping. Seperti terlihat pada gambar di atas, Decimal to BCD Encoder memiliki 10 buah input dan 4 buah output. Prinsip kerja dari Encoder dapat dilukiskan secara sederhana seperti pada gambar berikut :

Penjelasan :

Seperti terlihat pada gambar di atas, input-nya terdiri dari 10 buah saklar dan output-nya ada 4 buah. Dalam keadaan normal, saklar-saklar dalam keadaan terbuka. Dengan demikian karena inputnya NAND sama dengan 0 maka outputnya juga sama 0 Sekarang kalau seandainya saklar no. 7 ditekan, maka input NAND GATE no. 1, 2 dan 3 menjadi 1 dan outputnya menjadi 1 sehingga output DCBA = 0111.  output 0111 kemudian disimpan sementara pada Register 4 BIT. Salah satu komponen IC jenis Decimal to BCD Decoder yang ada di pasaran adalah jenis Decimal to BCD encoder tipe 74147. Rangkaian logika Decimal to BCD Encoder tipe 74147 seperti pada gambar di bawah samping.