MAKALAH COUNTER SINKRON DAN ASINKRON PDF

Preview

Summary

MAKALAH COUNTER SINKRON DAN ASINKRON (Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pengantar Sistem Digital) Disusun Oleh: Kelompok 3 Gede Govi Utama 1901010033 Wiwan Gussanda 1901010038 I Putu Risky Arya Juniartha 1901010049 I Made Apriliadi Artama 1901010097 PROGRAM STUDI SISTEM INFORMASI SEKOLAH TINGG...

Description

MAKALAH COUNTER SINKRON DAN ASINKRON (Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pengantar Sistem Digital)

Disusun Oleh: Kelompok 3 Gede Govi Utama

1901010033

Wiwan Gussanda

1901010038

I Putu Risky Arya Juniartha

1901010049

I Made Apriliadi Artama

1901010097

PROGRAM STUDI SISTEM INFORMASI SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER (STMIK) PRIMAKARA DENPASAR 2019 i

ABSTRAK Penelitian ini berisikan tentang prinsip dasar dari pencacah/counter, dan juga mengenali bagian dari counter, yaitu Counter Sinkron dan juga Counter Asinkron. Pembuatan makalah ini bertujuan untuk memahami kegunaan dari metode pencacahan ini. Metode penelitian yang dipakai adalah pengumpulan data dari buku, e-book, ataupun jurnal. Fokus dari penulisan makalah ini adalah untuk menjelaskan tentang apa yang dimaksud dengan pencacah atau counter itu. Banyak mahasiswa yang belum mengerti tentang pencacahan tersebut, maka dari itu untuk memecah permasalan tersebut, penulis membuat makalah ini. Kata kunci: pencacah, counter, sinkron, asinkron

ii

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan karunianya penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah yang berbentuk makalah ini. Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan pembaca tentang Counter Sinkron dan Asinkronus Makalah ini berisi beberapa informasi tentang prinsip dasar pencacah, penjelasan pencacah sinkron, contoh rangkaian counter sinkron, penjelasan pencacah asinkron, dan contoh rangkaian counter asinkron. Penulis menyadari bahwa ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa meridhoi umat-Nya. Astungkara.

iii

Denpasar, 23 Mei 2020

Penulis

iv

DAFTAR ISI

JUDUL MAKALAH ............................................................. i ABSTRAK .......................................................................... ii KATA PENGANTAR ........................................................ iii DAFTAR ISI ...................................................................... v DAFTAR GAMBAR ......................................................... vii DAFTAR TABEL ............................................................ viii BAB I PENDAHULUAN .................................................... 1 1.1 Latar Belakang ........................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah................................................... 3 1.3 Tujuan Pembahasan ............................................... 3 1.4 Manfaat Penulisan .................................................. 3 1.4.1 Manfaat Teoritis............................................... 3 1.4.1 Manfaat Praktis ................................................ 4 BAB II ISI / PEMBAHASAN ............................................. 5 2.1 Counter Dasar ......................................................... 5 2.1.1 Penjelasan Counter .......................................... 5 2.1.2 Up Counter ....................................................... 8 2.1.3 Down Counter .................................................. 9 2.2 Counter Sinkron .................................................... 10 2.2.1 Penjelasan Counter Sinkron .......................... 10 v

2.2.2 Karakteristik Counter Sinkron ...................... 12 2.2.3 Desain Counter Sinkron ................................ 13 2.3 Counter Asinkron ................................................. 15 2.3.1 Penjelasan Counter Asinkron........................ 15 2.3.2 Karakteristik Counter Asinkron.................... 16 2.3.3 Perancangan Counter Asinkron .................... 17 2.3.4 Tabel Kebenaran Counter Asinkron ............. 18 BAB III KESIMPULAN.................................................... 22 3.1 Saran ...................................................................... 22 3.2 Penutup ................................................................. 22 DAFTAR PUSTAKA ........................................................ 24

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Diagram Block Counter/Pencacah ..................... 6 Gambar 2 Rangkaian Counter Sinkron ................................ 10 Gambar 3 Rangkaian Counter Sinkron 2 ............................ 12 Gambar 4 QCA-based 2-bit counter sinkron. (1) block diagram, (2) schematic diagram, dan (3) QCA layout .. 14 Gambar 5 Rangkaian Counter Asinkron.............................. 16 Gambar 6 Rangkaian Counter Asinkron Modulo-5 dengan Flip-flop JK (Jenis active-high) ................................ 20 Gambar 7 Rangkaian Counter Asinkron Modulo-5 dengan Flip-flop JK (Jenis active-low).................................. 20

vii

DAFTAR TABEL

Table 1 Counter Asinkron Modulo-8 .................................... 18 Table 2 Counter Asinkron Modulo-5 .................................... 19

viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pencacah

(counter)

adalah

perangkat

logika

berurutan yang diaktifkan atau dipicu oleh sinyal digital (pulsa) waktu eksternal atau sinyal clock. Counter digunakan untuk berbagai jenis operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), dan masih banyak lainnya seperti penghitung kecepatan (spedometer).

Pada

zaman

ini

counter

pengembangannya sudah dapat digunakan sangat luas baik dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, maupun perlengkapan komunikasi, dan sebagainya. Fungsi pencacah atau counter adalah digunakan untuk menghitung dengan memajukan isi pencacah dengan satu pencacahan dengan setiap pulsa (sinyal digital) clock.

Fungsi dasar pencacah adalah untuk

“mengingat” berapa banyak sinyal digital (pulsa) detak yang telah di input. Pencacah dapat dibangun untuk beroperasi

sebagai rangkaian counter sinkron atau 1

sebagai rangkaian counter asinkron.Dengan pencacah (counter) Sinkron, semua bit data

berubah secara

serempak dengan penerapan sinyal clock. Asinkron tidak tergantung pada clock input sehingga bit data berubah status pada waktu yang berbeda satu demi satu. Perbedaan kedua jenis counter ini adalah pemicunya. Pada sinkron counter, pemicuan counter terjadi serempak (dipicu oleh satu sumber clock saja) susunan flip flop nya paralel. Sedangkan pada asinkron counter, minimal ada satu flip flop dipicu oleh keluaran flip flop lain atau dari sumber clock lain dan susunan flip flop nya seri. Dasardh (2020:3.24) menegaskan “Penghitung pada dasarnya digunakan untuk menghitung jumlah pulsa clock yang diterapkan. Itu juga dapat digunakan untuk pengukuran waktu pembagi frekuensi. Pengukuran frekuensi, pengukuran rentang, lebar pulsa dan generator bentuk gelombang.” Dengan ini, Counter Sinkron bisa dikatakan lebih cepat pengoperasiannya dibandingkan dengan Counter Asinkron, karena setiap flip-flop nya tidak menerima input dari Clock secara bersamaan.

2

1.2 Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan counter atau pencacah ? 2. Apakah yang dimaksud dengan counter sinkron, dan karakteristik counter sinkron? 3. Apakah yang dimaksud dengan counter asinkron dan karakterisktik counter asinkron ? 1.3 Tujuan Pembahasan Berdasarkan

rumusan

masalah

di

atas,

kita

mendapatkan sebuah tujuan dari penulisan makalah ini, yaitu : 1. Untuk mengetahui mengenai pengertian dari counter atau pencacah. 2. Untuk mengetahui pengertian dan karakteristik counter sinkron. 3. Untuk mengetahui pengertian dan karakteristik counter sinkron. 1.4 Manfaat Penulisan 1.4.1 Manfaat Teoritis Hasil Penelitian ini secara teoritis diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikiran dalam 3

pengembangan pengetahuan mengenai perbedaan dalam penggunaan counter sinkron dan counter asinkron, serta dapat menambah wawasan mengenai karakteristik counter sinkron dan asinkron karena didalamnya terdapat kelemahan dan kelebihannya masing-masing. 1.4.1 Manfaat Praktis Hasil penelitian ini secara praktis diharapkan dapat menyumbangkan pemikiran kepada siapapun baik itu mahasiswa ataupun kepada masyarakat agar mempunya pengetahuan lebih mengenai apa itu counter sinkron dan counter asinkron.

4

BAB II ISI / PEMBAHASAN 2.1 Counter Dasar 2.1.1 Penjelasan Counter Counter adalah rangkaian penghitung atau pencacah digital yang merupakan rangkaian dari “clock” sekuensial yang hampir sama. Terdiri dari flip-flop dan juga gerbang kombinasi dengan sistem sambungan umpan balik (feedback) yaitu suatu istilah untuk digunakan di elektronika digital pada saat menghitung logika. Gerbang logika didalam counter

dihubungkan

dengan

masing-masing

saluran untuk memproduksi penjelasan gerbang awal dari kondisi sekuensial biner. Pada umumnya counter digunakan untuk menghitung banyaknya pulsa yang dimasukan pada suatu rangkaian digital. Pada

peralatan

elektronika

hampir

seluruh

menggunakan sistem digital yang rangkaiannya berisi suatu alat yang bisa mengontrol urutan operasi program. Alat itu disebut dengan pencacah atau counter.

5

Dasardh (2020:3.24) menegaskan “Penghitung pada dasarnya digunakan untuk menghitung jumlah pulsa clock yang diterapkan. itu juga dapat digunakan untuk pengukuran waktu pembagi frekuensi. rentang,

pengukuran lebar

pulsa

frekuensi. dan

pengukuran

generator

bentuk

gelombang.” Penghitung adalah register yang mampu menghitung jumlah pulsa clock yang tiba pada input clock-nya. Menurut jumlah pulsa yang dapat dicacah. Hitung mewakili jumlah pulsa clock yang tiba. Urutan kondisi yang ditentukan muncul sebagai output penghitung.

Gambar 1 Diagram Block Counter/Pencacah Sumber: Buku Teori dan Praktik Rangkaian Digital dan Gelombang

Menurut pengaktifan elemen penyimpanan pencacah adalah flip-flop, terdapat pencacah tak serempak atau tak sinkron (asynchronous counter) dan ada juga pencacah jenis serempak atau sinkron 6

(synchronous counter). Pada asynchronous counter penyusunan elemenya yakni flip-flop yang bekerja sama sekali tidak serempak atau tidak sinkron pada saat pencacah tersebut diberikan input pulsa. Namun pada synchronous counter penyusunan elemennya bekerja secara bersamaan disaat ada pulsa masuk ke inputnya. Dadlam perancangan kedua

pencacah

tersebut

prosedurnya

agak

berbeda. Untuk synchronous counter menggunakan prosedur perancangan yang sama dengan prosedur rangkaian sekuensial seperti yang dijelaskan pada halaman sebelumnya. Lalu pada asynchronous counter menggunakan prosedur perancangan yang sederhana. Namun sebelum ke asynchronous counter dan synchronous

counter

terlebih

dahulu

akan

membahas tentang jenis-jenis counter. Counter dibagi menjadi beberapa jenis sesuai dengan caranya menghitung yang dibentuk pada outputnya diantaranya sebagai berikut:

7

2.1.2 Up Counter Up Counter adalah counter yang dapat menghitung secara berurutan dari bilangan terkecil sampai bilangan terbesar. Sebagai contoh: 0-1-2-34-5. Sinduningrum, Estu (2019:142) menegaskan “Rangkaian

counter

menggabungkan

dapat

sejumlah

dibuat

dengan

flip-flop,

contoh

menggunakan JK-FF dengan menghubungkan J dan K ke VCC.” Langkah yang digunakan dalam merancang sebuah counter sebagai berikut: 1. Buat state diagram dengan rangkaian counter yang ingin dirancang. Dengan menggunakan state diagram maka dengan mudah memahami urutan keluaran dari counter. 2. Menentukan

jenis

flip-flop

yang

ingin

digunakan. 3. Aplikasikan karakteristik pada table kebenaran rangkaian yang dibuat. 4. Terakhir dengan menggunakan peta karnough, guna

untuk

menentukan

masing-masing

persamaan dari digital JA, KA, JB, KB, JC dan KC. setelah itu membuat rangkaian digital yang

8

sesuai

dengan

persamaan

digital

yang

didapatkan. 2.1.3 Down Counter Selain meghitung naik dari nol sampai beberapa nilai yang ditentukan, terkadang perlu juga untuk menghitung turun dari nilai yang sudah ditentukan menjadi nol yang dapat memungkinkan untuk menghasilkn output aktif yang ketika dihitung nol atau pra-lainnya. Nilainya akan tetap tercapai. Penghitungan turun sering disebut dengan down

counter

penghitung

turun

biner.

Penghitungan ini berkurang satu setiap pulsa clock eksternal dari beberapa nilai yang telah ditentukan. IC bertujuan ganda khususnya seperti TTL 74LS193 atau CMOS CD4510 yaitu penghitung biner atas atau bawah biner 4-bit yang mempunyai pin untuk input tambahan yang digunakan untuk memilih mode penghitung naik atau turun.

9

2.2 Counter Sinkron 2.2.1 Penjelasan Counter Sinkron Perhitungan pada counter sinkron adalah di setiap flip-flopnya menerima input Clock di saat yang bersamaan (Dasaradh Ramiah K., 2020: 207), karena counter sinkron ini dirangkai secara parallel. Sedangkan menurut Soumitra Kumar Mandal (2019: 3.64) “Penghitung sinkron diatur sedemikian rupa sehingga semua flip-flop di penghitung dipicu secara bersamaan dan semua bit keluaran juga mengubah keadaan secara bersamaan.” Dengan hal ini, semua flip-flop di penghitung sinkron akan berubah statusnya secara bersamaan. Hal ini dapat terjadi ketika Clock terhubung dengan semua flipflop sehingga semua flip-flop meneriman Clock Pulse yang sama dalam waktu yang bersamaan.

Gambar 2 Rangkaian Counter Sinkron Sumber: Buku Digital Electronics, 2019

10

Pada gambar diatas menunjukkan bahwa input Clock terhubung langsung dengan empat flip-flop dan kedua input J-K tinggi. Dengan itu, J-K flip-flop akan beroperasi dalam mode toggle dan pola frekuensi divide-by-two dapat diperoleh dari output masing-masing flip-flop. Sirkuit ini tidak bisa dijadikan sebagai penghitung. Untuk mencapai urutan biner, input J-K dari flip-flop akan dihubungkan ke output tahap sebelumnya secara langsung atau dengan beberapa pengaturan khusus. Dalam Counter Sinkron juga terdapat istilah carry propagation delay, yang dimana terdapat perbedaan manipulasi gerbang yang menyebabkan perbedaan waktu tunda. Counter sinkron ini secara logis mengatur flipflop

dan

gerbang

logika

AND

untuk

mengimplementasikan fungsi perhitungan tersebut. Dengan ini, Counter Sinkron bisa dikatakan lebih cepat pengoperasiannya dibandingkan dengan Counter Asinkron, karena setiap flip-flop nya tidak menerima input dari Clock secara bersamaan. 11

Gambar 3 Rangkaian Counter Sinkron 2 Sumber: Buku GATE and PGECET for Computer Science and Information Technology, 2020

2.2.2 Karakteristik Counter Sinkron -

Setiap flip-flopnya menerima input dari Clock secara bersamaan

-

Counter Sinkron sangat kompleks

-

Bisa dibilang Counter Sinkron operasinya cepat

-

Pada

peroperasiannya,

membutuhkan

konsumsi daya yang lebih banyak -

Counter Sinkron membutuhkan lebih banyak perangkat keras

-

Biayanya lebih mahal.

12

2.2.3 Desain Counter Sinkron Counter sinkron banyak digunakan di sirkuit digital menggunakan empat tipe flip-flop. Counter sinkron digunakan untuk membagi frekuensi, menghitung waktu dan pulse. Konfigurasi yang sangat optimal dari counter sinkron n-bit. Pada counter sinkron setiap flip-flop dipicu melalui clock pulse tunggal. Ashish Kumar Luhach, dkk. (2019: 89)

mengatakan

bahwa

“Pada

outputnya

berkelanjutan akan berubah tergantung pada kedua ujung clock. Counter sinkron yang diusulkan adalah mod-4 (2-bit), selanjutnya dapat dimodifikasi menjadi mod-8 (3-bit), mod-16 (4-bit) dan masih banyak lagi”. JK flip-flop dan sirkuit logika kombinasional

lainnya

lah

design

yang

dimaksudkan disini.

13

Gambar 4 QCA-based 2-bit counter sinkron. (1) block diagram, (2) schematic diagram, dan (3) QCA layout Sumber: Buku Advanced Informatics for Computing Research

Pada gambar diatas, sudah diterangkan counter sinkron yang dimaksud terdiri dari dua JK flip-flop yang terhubung bersama dan mekanisme pemicu tepi disediakan dengan menghubungkan flip-flop JK ke clock tunggal. Dalam arsitektur yang sudah di diusulkan diatas, dua flip-flop JK dipekerjakan dan menerima clock secara bersamaan.

14

2.3 Counter Asinkron 2.3.1 Penjelasan Counter Asinkron Pencacah Asinkron bekerja dengan menyusun seri

flip-flop

dalam

keadaan

toggle

secara

bersamaan. Keluaran tiap-tiap flip-flop digunakan sebagai clock untuk flip-flop berikutnya secara berurutan. Hal ini menyebabkan flip-flop berubah secara

asinkron,

seperti

gelombang.

(Ratih

Listiyarini, 2019: 104) Pencacah Asinkron dikenal dengan nama pencacah ripple (ripple counter). Pada pencacah asinkron, flip-flop akan berguling (berubah kondisi dari 0 ke 1) atau sebaliknya secara berurutan. Hal ini disebabkan karena flip-flop yang paling ujung saja

yang

dikendalikan

oleh

sinyal

clock. Sedangkan sinyal untuk flip-flop yang lainya diambil dari masing-masing flip flop sebelumnya.

15

Gambar 5 Rangkaian Counter Asinkron Sumber: Buku GATE and PGECET for Computer Science and Information Technology, 2020

2.3.2 Karakteristik Counter Asinkron - Setiap flip-flopnya menerima input dari Clock tidak bersamaan. - Counter Asinkron bersifat sederhana/tidak kompleks. - Bisa dibilang Counter Asinkron operasinya lambat. - Pada peroperasiannya, membutuhkan konsumsi daya yang lebih sedikit. - Counter Asinkron membutuhkan lebih sedikit perangkat keras. - Biayanya lebih murah.

16

2.3.3 Perancangan Counter Asinkron Counter Asinkron tersusun atas flip-flop yang dihubungkan tergantung

secara dari

seri,

flip-flop

dan

pemicunya

sebelumnya.

Untuk

merancang counter ini perlu ditetapkan modulo dan counter yang ingin dirancang. (Estu Sinduningrum, 2019:116)

Untuk

modulo-2n,

prosedur

perancangannya adalah seperti berikut: 1. Menetapkan counter asinkron, misalnya akan dirancang dengan modulo-8 atau modulo-2n, dengan n=3 2. Menentukan jumlah dan jenis flip-flop, misalnya flip-flop J-K sebanyak n buah, dalam hal ini 3 buah. 3. Melakukan pengaturan input-input flip-flop. Untuk flip-flop J-K, hubungkan semua input J dan input K dengan level logika 1. Untuk flip-flop T, hubungkan semua input T dengan level logika 1, dan untuk D hubungkan tiap input D dengan komplemen utamanya. 4. Memberikan input counter asinkron ke input clock flip-flop yang berada paling kiri.

17

5. Menghubungkan output flip-flop yang kiri dengan input clock flip-flop disebelah k...