9.70 Binary Counter with Decoder
1. Pendahuluan[kembali]
Dalam dunia elektronika digital, pencacah (counter) merupakan salah satu rangkaian dasar yang memiliki peranan penting dalam berbagai aplikasi seperti sistem waktu, kontrol otomatis, hingga sistem pemrosesan data. Salah satu jenis counter yang sering digunakan adalah pencacah MOD-N, yaitu pencacah yang mampu menghitung hingga N kondisi sebelum kembali ke kondisi awal. Salah satu implementasinya adalah MOD-64 Counter, yang mampu menghitung dari 0 hingga 63 secara berurutan.
Rangkaian MOD-64 Counter dapat dibangun dengan menggabungkan dua buah counter MOD-8 (misalnya menggunakan IC 74LS161 atau 74LS193) secara kaskade sehingga menghasilkan 6 bit keluaran. Dengan kombinasi 6 bit, maka sistem dapat menghitung sebanyak 2⁶ = 64 kondisi unik. Untuk mengubah keluaran biner dari counter ini menjadi bentuk sinyal kendali atau seleksi, digunakan IC 74LS138, yaitu dekoder 3-to-8 yang menghasilkan sinyal aktif-LOW pada salah satu output-nya berdasarkan kombinasi input biner.
Rangkaian ini tidak hanya menunjukkan bagaimana pencacah bekerja, tetapi juga bagaimana hasilnya bisa dimanfaatkan untuk mengendalikan bagian lain dari sistem digital, misalnya dalam membuat sinyal kontrol terprogram, pembacaan alamat memori, atau pengaktifan perangkat secara berurutan. Melalui rangkaian ini, kita dapat memahami konsep dasar dari penghitungan biner, dekoding, serta penerapannya dalam sistem digital yang lebih kompleks.
2. Tujuan[kembali]
- Mengetahui cara kerja pencacah MOD-64 dengan counter kaskade.
- Memahami fungsi dekoder 74LS138 sebagai pengubah output biner menjadi sinyal kontrol.
- Mengamati bentuk gelombang sinyal CONTROL dari kombinasi counter dan dekoder.
3. Alat dan Bahan[kembali]
- 1. IC
IC adalah komponen elektronik yang terdiri dari rangkaian mikro di dalam satu chip kecil. Dalam konteks pencacah digital, IC seperti 74HC191 atau 74HC190 digunakan untuk menjalankan fungsi hitung naik/turun secara otomatis berdasarkan input clock dan kontrol lainnya.
- 2. Switch dan dipswitch
Switch adalah sakelar manual yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan arus listrik. DIP switch (Dual Inline Package switch) adalah kumpulan switch kecil dalam satu baris, biasa digunakan untuk memberikan input logika 1 atau 0 ke IC secara mudah dan teratur.
- 3. Logicstate dan sakelar
LogicState adalah alat virtual pada simulator seperti Proteus untuk memberi logika HIGH (1) atau LOW (0) ke rangkaian digital. Sakelar fisik atau virtual digunakan untuk mengubah keadaan logika tersebut, sehingga dapat digunakan sebagai input manual pada rangkaian digital.
- 4. Ground
Ground adalah titik referensi tegangan dalam rangkaian elektronik. Semua tegangan dalam sistem diukur relatif terhadap ground, dan biasanya berfungsi sebagai jalur arus balik menuju sumber daya.
4. Dasar Teori[kembali]
Pencacah atau counter adalah rangkaian logika yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa input secara digital. Salah satu jenis pencacah yang umum digunakan adalah pencacah biner, yang menghitung dalam bilangan biner dari 0 hingga nilai maksimum tergantung jumlah bit-nya. Pada rangkaian ini, digunakan dua buah counter 4-bit sinkron, seperti IC 74LS161, yang masing-masing mampu menghitung hingga 16 (2⁴) kondisi. Namun dengan konfigurasi tertentu, kedua counter dapat disusun untuk membentuk pencacah kaskade MOD-64, artinya rangkaian dapat menghitung dari 0 hingga 63 (64 kondisi total), karena 2⁶ = 64.
Dalam konfigurasi kaskade, counter pertama (LSB) akan menghitung pulsa dari clock, dan ketika overflow, ia akan memicu counter kedua (MSB) untuk menambah hitungannya sebanyak satu. Hasil dari kombinasi 6 output biner dari dua counter ini dapat dimanfaatkan untuk keperluan sistem digital lainnya. Untuk mengubah keluaran biner tersebut menjadi sinyal kontrol tertentu, digunakan IC 74LS138, yaitu dekoder 3-to-8 line decoder. IC ini memiliki 3 input biner (A, B, C) dan 8 output aktif-LOW. Dekoder ini berfungsi memilih salah satu dari 8 output berdasarkan kombinasi input biner dan kondisi pin enable-nya. Dengan mengatur input dan enable pin pada 74LS138, kita dapat mengatur sinyal kontrol (CONTROL) menjadi aktif hanya pada saat counter menunjukkan nilai tertentu, misalnya antara hitungan t20 sampai t24.
Rangkaian ini sangat penting untuk dipahami karena prinsip kerjanya menjadi dasar dalam sistem timing, sequencing (pengurutan proses), pemrograman mikrokontroler, serta dalam logika digital kompleks seperti pemilihan alamat memori atau pengendalian sistem digital secara otomatis. Dengan memahami hubungan antara counter dan decoder, maka perancangan logika kendali digital menjadi lebih sistematis dan terstruktur.
Selain fungsi pencacah dan dekoder, penting untuk memahami cara kerja sinyal clock dalam sistem ini. Sinyal clock adalah pulsa digital berfrekuensi tetap yang menjadi dasar waktu bagi counter untuk melakukan perubahan status. Karena pencacah ini bersifat sinkron, semua flip-flop di dalam IC 74LS161 bekerja secara serempak mengikuti tepi naik clock, sehingga hasil perhitungan menjadi lebih stabil dan akurat dibandingkan pencacah asinkron yang sering mengalami keterlambatan (propagation delay).
Selain itu, fitur reset (clear) juga berperan penting dalam sistem counter. Reset digunakan untuk mengatur ulang seluruh bit counter ke kondisi awal (biasanya nol) sebelum mulai menghitung. Hal ini sangat berguna saat sistem harus dimulai dari kondisi tertentu atau saat terjadi kesalahan hitungan. Pada praktiknya, tombol push button disertai resistor pull-up digunakan untuk mengaktifkan sinyal reset ke level logika rendah yang diakui oleh IC TTL.
Rangkaian ini juga menunjukkan penerapan penting dari dekoding selektif. Artinya, tidak semua output counter digunakan langsung, tetapi hanya sebagian bit yang masuk ke input dekoder untuk menentukan kondisi tertentu. Melalui teknik ini, kita bisa menghasilkan sinyal-sinyal kontrol seperti CONTROL LOW pada waktu tertentu tanpa harus menambahkan gerbang logika tambahan seperti AND atau OR, cukup dengan konfigurasi input dan enable pada IC dekoder.
Secara keseluruhan, rangkaian MOD-64 dengan dekoder 74LS138 ini mengajarkan prinsip dasar bagaimana sistem digital melakukan perhitungan otomatis, seleksi kondisi, dan pengendalian logis berdasarkan urutan waktu. Penerapannya sangat luas, mulai dari rangkaian jam digital, sistem kendali industri, mikrokontroler, hingga sistem komputer. Oleh karena itu, pemahaman terhadap dasar teori ini akan menjadi fondasi penting bagi siapa pun yang belajar atau bekerja dalam bidang teknik elektro, elektronika, dan sistem digital.
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
Rangkaian ini merupakan kombinasi antara pencacah biner (binary counter) dan dekoder, yang berfungsi untuk menghitung hingga 64 kondisi (MOD-64) dan menghasilkan sinyal kontrol berdasarkan kombinasi output tertentu. Rangkaian ini terdiri dari dua buah IC 74LS161, yaitu counter 4-bit sinkron yang disusun secara kaskade. Counter pertama (U4) berfungsi sebagai pencacah bagian bawah (LSB), yang menghitung setiap pulsa clock. Setelah U4 mencapai nilai maksimum (1111₂ atau 15 desimal), sinyal Ripple Carry Output (RCO) akan aktif dan memicu counter kedua (U1) untuk menambah hitungannya sebanyak satu. Dengan konfigurasi ini, kombinasi kedua counter akan menghasilkan 6-bit data biner, sehingga memungkinkan perhitungan dari 0 hingga 63.
Clock pada sistem ini berasal dari sumber pulsa (U4(CLK)), dan akan memicu counter U4 pada setiap tepi naik clock. Pada awal operasi, tombol RESET ditekan untuk mengatur semua output counter ke nol. Setelah dilepas, counter mulai menghitung dari 0 secara berurutan. Setiap perubahan output dari counter ini digunakan sebagai input bagi IC 74LS138, yang berfungsi sebagai dekoder 3-to-8 line. Tiga bit output counter (biasanya Q0, Q1, Q2 dari U4) dihubungkan ke input A, B, dan C pada 74LS138. IC ini akan mengaktifkan salah satu dari delapan outputnya (Y0–Y7) berdasarkan kombinasi input tersebut. Output dari 74LS138 bersifat aktif-LOW, artinya hanya satu output akan bernilai logika rendah pada satu waktu, sementara yang lain tetap tinggi.
Pin enable pada 74LS138 (G1, G2A, G2B) juga dikontrol menggunakan bit counter tingkat lebih tinggi (seperti Q3, Q4, atau Q5), sehingga dekoder hanya aktif pada rentang hitungan tertentu. Misalnya, jika enable aktif hanya saat counter bernilai 0 hingga 7, maka hanya dalam kondisi tersebut output decoder akan merespons input. Melalui teknik ini, rangkaian dapat menghasilkan sinyal kontrol terprogram (CONTROL), yang akan aktif hanya dalam kondisi tertentu sesuai kebutuhan.
Secara keseluruhan, rangkaian ini sangat berguna untuk sistem digital yang memerlukan urutan kendali otomatis, seperti pada pengaktifan perangkat secara bergantian, sistem waktu, pemilihan alamat memori, atau kontrol urutan dalam mikrokontroler. Pemahaman terhadap kerja kombinasi counter dan dekoder ini menjadi dasar penting dalam perancangan sistem logika digital kompleks.
b) Rangkaian simulasi [kembali]
c) Video Simulasi [kembali]
- file rangkaian [Download]
Komentar
Posting Komentar