Pencacah (Counter)

1. Pendahuluan

Counter juga disebut pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan. Counter digunakan untuk berbagai operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan (spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumen ilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan komunikasi, dan sebagainya .
Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta Karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangannya counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop, tergantung karakteristik masing-masing flip-flop tersebut.

2. 1. PENCACAH RIAK (Ripple Counter)

Adalah suatu pencacah asinkron yang disusun dari beberapa flip-flop karena sinyal pendetak pada pencacah adalah serial bukan paralel (serentak). Perubahan pada keadaan merupakan suatu reaksi berantai yang beriak melalui pencacah.

3. PROSES PENCACAHAN 

Perhatikan rangkaian pencacah riak diatas beserta gelombangnya:
A adalah Bit yang paling berarti (Most Sinificant Bit) sedangkan C adalah bit yang kurang berarti (Least significant Bit). Apabila sinyal kendali HAPUS atau CLEAR menjadi rendah (low),semua flip-flop akan direset.
Bila sinyal kendali CLEAR ke logika Tinggi, pencacah telah siap melaksanakan operasi.Karena flip-flop C yang pertama kali menerima pulsa-pulsa detak secara langsung, maka C akan mengalami Toggle terlebih dahulu.Sekali setiap tepi pulsa pendetak tiba, flip-flop lain akan mengikuti kejadian yang sama.

4. SINYAL KENDALI COUNT : MENGHANTIKAN DAN MELANJUTKAN PENCACAHAN

Jika kita ingin pencacah menghitung, maka sinyal kendali COUNT harus berada dalam keadaan tinggi jika dipanjar dengan sinyal 1 secara terus menerus.Maka pencacah akan melakukan proses seperti dari 0000 sampai 1111, mengalami reset,lalu kembali lagi memulai proses dan seterusnya .
Jika pencacah sedang melakukan proses, tiba-tiba sinyal kendali COUNT diubah dari keadaan Tinggi (1) menjadi Rendah (0), maka proses pencacahan akan berhenti.Data yang dihitung akan tetap tertahan sampai waktu yang tak terbatas.
Dan, jika sinyal kendali COUNT diubah kembali seperti semula maka pencacah akan melanjutkan proses perhitungan.

5. SINYAL KENDALI CLEAR : MERESET PENCACAH

Sinyal kendali CLEAR atau HAPUS bekerja dalam model operasi aktif Rendah.Sinyal ini akan mereset dan memadamkan semua keluaran pencacah.
Sewaktu sinyal kendali CLEAR diaktifkan, pencacah akan padam (tidak aktif).Semua isi data dalam pencacah akan hilang seketika.

 6. DECODER BINARY CODED DECIMAL (BCD) : MELIHAT HASIL CACAHAN

Untuk melihat atau mengetahui proses secara langsung harus digunakan suatu pengurai sandi, yaitu sandi bilangan desimal yang dikodekan ke dalam biner.Dan piranti tampilan tujuh ruas atau Seven Segment Display yang terdiri dari tujuh LED dengan format dasar angka 8.
Piranti decoder yang digunakan ada 2 jenis yaitu:
1. IC TTL 7447
adalah decoder BCD Common anode yaitu bekerja dalam Aktif rendah.
2.IC TTL 7448
adalah decoder BCD Common Cathode yaitu bekerja dalam Aktif tinggi.

7.PENCACAH SINKRON 

 

Pencacah ini dibuat untuk menghilangkan penundaan riak pada pencacah riak.
Bilamana bit pindahan merambat melalui deretan n-buah flip-flop,maka waktu tunda propagasi total yang dialaminya adalah ntp.Oleh sebab itu,pencacah-pencacah riak merupakan piranti yang terlalu lambat untuk beberapa pemakaian tertentu.Guna mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay) tersebut, dapat digunakan sebuah pencacah sinkron (synchronous counter).

8. PENCACAH PUTAR ATAU LINGKAR

Adalah suatu pencacah yang menghasilkan kata dengan 1 bit tinggi, yang digeser satu posisi pada setiap pulsa detak.
Gambar dibawah memperlihatkan sebuah pencacah putar yang disusun dari flip-flop D.Keluaran Q0 memberikan masukan D1, keluaran Q1 memberikan masukan D2 dan seterusnya. Karena itu pencacah putar menyerupai register geser kiri sebab bit-bit data digeser kekiri 1 posisi bit pada setiap tepi positif dari detak. Akan tetapi rangkaian ini mempunyai perbedaannya karena keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan masukan D0, operasi semacam ini disebut putar kekiri (rotate left).

Bit-bit data digeser kekiri dan diumpankan kembali kebagian masukan.Apabila CRL menjadi rendah dan kemudian menjadi tinggi lagi maka kata luaran pertama adalah Q=0001
Tepi positif pulsa detak yang pertama menggeser MSB kedalam posisi LSB. Bit-bit yang lain bergeser kekiri 1 posisi. Dengan ini keluaran menjadi Q=0010
Sesudah tepi positif yang ketiga kata keluaran menjadi Q=1000
Tepi positif yang keempat akan memulai kembali siklus yang sama, karena pemutaran kekiri menghasilkan Q=0001
Bit satu yang dimpan berpindah tempat mengikuti lintasan lingkaran yaitu bergerak kekiri melalui semua flip-flop sampai dikirimkan kembali oleh flip-flop terakhirkepada flip-flop pertama. Dengan demikian rangkaianini disebut pencacah putar (pencacah lingkar).

9. PENCACAH MODULUS

Dalam melakukan fungsi perhitungan, pencacah tidak hanya melakukan fungsi pergeseran, penjumlahan pulsa, dan menghentikannya, tetapi juga melakukan fungsi pembagian, yaitu pembagian frekuensi.
Pada pencacah riak , berfungsi sebagai rangkaian pembagi.karena setiap flip flop membagi frekuensi dengan faktor 2, maka n buah flip flop dalam susunan berderet akan membagi frekuensi dengan faktor 2n

diagram pewaktu pencacah riak menjelaskan operasi pembagi 2 yang bersangkutan.
Frekuensi keluaran Q0 adalah separuh (1/2) dari frekuensi pendetak, sedangkan frekuensi Q1 seperempat (1/4) dari sinyal pendetak, keluaran Q2 seperdelapan (1/8) dari sinyal pendetak, dan keluaran Q3 seperenambelas (1/16) dari sinyal pendetak.

10. PENCACAH TURUN

Pencacah turun (down counter) dapat melakukan pencacahan dari 1111 sampai 0000 atau secara desimal dari 9 sampai dengan hitungan 0.Pencacah ini hampir sama dengan up counter,perbedaanya hanya dalam muatan dari flip-flop pertama ke flip-flop kedua ke flip-flop ke tiga. Up counter membawa dari Q ke masukan CLK dari flip-flop selanjutnya. Pencacah ke bawah membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya.

11. PENCACAH NAIK/TURUN (Up-down counter)

Pencacah ini dapat menghitung naik (up counter) yang menghitung dari bilangan yang kecil ke bilangan yang lebih besar, juga dapat menghitung turun (down counter) yang menghitung dari bilangan yang besar ke bilangan yang lebih kecil
Skema diatas menunjukan cara menyusun sebuah pencacah naik-turun.Keluaran flip-flop dihubungkan dengan jaringan pengarah pengemudi (steering network ),sebuah sinyal kendali UP menghasilkan baik pencacahan turun maupun naik.Apabila sinyal UP merupakan tingkat logika rendah. Q2,Q1 dan Q0 akan disalurkan ke masukan-masukan detak,ini akan menghasilkan pencacah turun,dipihak lain, apabila UP tinggi,Q2,Q1 dan Q0 menggerakkan masukan-masukan detak,dan rangkaian menjadi sebuah pencacah naik.

 

Pencacah riak dengan menggunakan bcd

 

                                                                   Pencacah Riak

                                                         Pencacah Sinkron Terkendali

                                                                 Pencacah sinkron