Download - Modul Tambahan Teknik Digital 5
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
1/16
5
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
2/16
Percobaan 05
Operasi Serial&Paralel, Register dan Counter
Operasi Serial&Paralel, Register dan Counter
I. Bahan BacaanMano, M. Morris and Charles R. Kime; Logic and Computer Design Fundamentals;
Bab 7, New Jersey; Prentice-Hall Inc., 2008.
Sandige, Richard S.;Modern Digital Design; Bab 5, 7; Singapore; Mc-Graw Hill Inc.;
1990.
II. Tujuan Percobaan1. Mempelajari prinsip-prinsip operasi-operasi biner secara paralel dan serial, prinsip
penggabungan operasi paralel dan operasi serial dan prinsip-prinsip perubahan
dari operasi paralel ke serial dan sebaliknya.
2. Mempelajari prinsip kerja counter.
III.Teori DasarA. Operasi-Operasi Biner
1. Operasi ParalelPada operasi paralel tidak diperlukan pewaktuan, dimana bit-bit input
dimasukkan dan diproses sekaligus, sementara bit-bit output bisa langsung didapat
dalam selisih waktu terhadap input yang sangat kecil. Untuk percobaan ini pada
rangkaian paralel yang digunakan ditambahkan pewaktuan yang berfungsiuntuk
mempermudah kita mengamati urutan operasi paralel yang terjadi. Skema blok
rangkaian untuk operasi paralel dapat dilihat pada gambar 5.1.
Gambar 5.1 Blok diagram operasi paralel
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
3/16
2. Operasi SerialPada operasi serial bit-bit input dimasukkan secarasatu-persatu, diproses
satu-persatu dan hasilnya merupakan bit-bit yang diperoleh secara satu-persatu.
Supaya proses tersebut dapat berlangsung dangan baik diperlukan pewaktuan,
dimana setiap saut kali pewaktuan akan memproses satu pasangan bit input dan
menghasilkan satu bit output. Untuk proses serial diperlukan memori (dalam hal
ini digunakan shift register) yang berfungsi untuk menyimpan bit-bit input dan
output. Pada setiap pewaktuan akan terjadi pergeseran bit-bit pada shift register.
Skema blok rangkaian untuk operasi serial dapat dilihat pada gambar 5.2.
Gambar 5.2 Blok diagram operasi serial
3. Operasi Gabungan Serial Dan ParalelPada operasi gabungan ini diperlukan pewaktuan terutama untuk bagian
serial dan untuk menandakan awal dan akhir dari operasi paralel, sehingga
peralihan dari serial ke paralel atau sebaliknya dapat terjadi pada saat yang tepat.
Untuk menyusun urutan pewaktuan yang tepat dari rangkaian gabungandapat
dilakukan secara manual, mula-mula urutan pewaktuan untuk operasi serial
dihitung, kemudian ditambahkan di depan atau di belakang urutan pewaktuan
untuk operasi paralel.
B. CounterPada umumnya semua rangkaian logika digital menggunakan counter di
dalamnya. Komputer digital misalnya, menggunakan counter untuk mengendalikan
urutan dan eksekusi dari langkah-langkah pemrograman di dalamnya. Rangkaian
counter dibuat dengan cara menghubungkan rangkaian-rangkaian dalam flip-flop
menjadi satu, sehingga keluaran beberapa flip-flop di dalam rangkaian counter tersebut
berganti-ganti keadaan dalam suatu urutan yang dikehendaki. Rangkaian counter
dibedakan menjadi dua macam, yaitu rangkaian counter sinkron dan rangkaian counter
asinkron.
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
4/16
Di dalam rangkaian counter sinkron, semua flip-flop dihubungkan dan
dikendalikan langsung secara serempak oleh eksternal clock yang sama. Sebagai
akibatnya, semua flip-flop dalam rangkaian counter sinkron akan berubah kondisinya
dalam waktu yang bersamaan. Sedangkan di dalam rangkaian counter asinkron, semua
flip-flop tidak dihubungkan atau dikendalikan langsung secara serempak oleh eksternalclock yang sama, tetapi oleh masing-masing keluaran flip-flop yang sebelumnya.
Masukan dari eksternal clock hanya diberikan untuk masukan flip-flop dalam urutan
pertama dari rangkaian. Itulah sebabnya rangkaian counter asinkron akan menjadi lebih
sulit untuk didesain daripada rangkaian counter sinkron.
Rangkaian counter menggunakan berbagai macam kode dalam perhitungannya.
Ada rangkaian counter n-bit biner, rangkaian counter n-bit BCD, dan lain sebagainya.
Selain itu rangkaian counter pun dapat didesain untuk melakukan perhitungan maju,
mundur, atau bahkan dapat untuk kedua-duanya. Berikut ini adalah gambar diagram
blok dari 4-bit binary asynchronous counter dan 4-bit binary synchronous counter:
Gambar 5.3 4-bit binary asynchronous counter
Gambar 5.4 4-bit binary synchronous counter
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
5/16
Sedangkan Timing Diagram dari kedua rangkaian counter tersebut dapat dilihat
pada gambar berikut ini:
Gambar 5.5 Timing diagram dengan 4-bit binary counter
Dari timing diagram diatas dapat dilihat bahwa counter akan menghasilkan angka
dari 0000 sampai 1111 (0-f bila diubah ke dalam hexadecimal), namun dalamaplikasinya sehari hari biasanya kita hanya membutuhkan counter yang menghitung 0-9
saja (0000-1001), untuk itu kita menggunakan decade counter.
Gambar 5.6 Asynchronous decade counter
Untuk membuat decade counter, cukup hubungkan Q3 dengan Q1 dengan sebuah
gerbang NAND. Sehingga ketika counter mencapai angka 1010, counter akan
mengclear seluruh jk flip flop sehingga angka yang dihasilkan akan 0000.
IV.Perangkat yang digunakanA. Serial & Parallel Adder
1. Digital Circuit Trainer2. Binary Serial Adder and Subtractor
B. Counter1. Catu daya
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
6/16
2. Modul Advance Logi Trainer3. IC 74LS93 (4-bit binary asynchronous counter)4. IC 74LS90 (4-bit decade asynchronous counter)5. IC 74LS163 (4-bit binary synchronous counter)6.
IC 74LS162 (4-bit decade synchronous counter)
7. IC NE555 (Timer)8. Kabel
V. Prosedur PercobaanA. Serial & Parallel Adder
1. Susun rangkaian seperti padagambar pada bagian VIII. Minta peunjuk asistenbila menemukan kesulitan dalam menyususn rangkaian berdasarkan gambar
tersebut.
2. Setelah rangkaian tersusun dengan baik dan benar, dibawah pengawasanasisten nyalakan alat.
3. Masukkan bilangan-bilangan yang akan dioperasikan.4. Mulai proses operasi dari bilangan-bilangan tersebut. amati dan catat yang
terjadi pada tiap-tiap sequence selama operasi tersebut berlangsung.
5. Tuliskan hasil percobaan ke dalam tabel pada bagian VII.B. Counter
1. Dengan menggunakan catu daya yang tersedia, hubungkan tegangan sebesar 5volt dengan modul Advance Logic Trainer
2. Pasangkan IC 74LS93 (4-bit binary asynchronous counter) pada modulAdvance Logic Trainer dan hubungkan masing-masing kaki yang
dipergunakan dari IC tersebut dengan modul SWITCH (untuk masukan) dan
modul LED (untuk keluaran) dari modul Advance Logic Trainer.
3. Hubungkan pula kaki clock IC yang bersangkutan dengan sinyal clock darimodul IC NE555 pada modul Advance Logic Trainer.
4. Perhatikan keluaran yang terjadi. Bagaimana pengaruh sinyal clock terhadapkeluaran tersebut? Isilah keluaran yang terjadi pada tabel F.
5. Ulangi langkah 2, 3 dan 4 untuk IC 74LS90 (4-bit decade asynchronouscounter), IC 74LS163 (4-bit binary synchronous counter), dan IC 74LS162 (4-
bit decade synchronous counter). Isilah masing-masing keluaran yang terjadi
pada Tabel G, H dan I.
VI. Tugas dan PertanyaanA. Serial & Parallel Adder
1. Berdasarkan data yang telah didapat, analisa dan jelaskan satu-persatu yangterjadi tiap-tiap urutan.
2. Lakuakn perhitungan secara manual dan bandingkan dengan hasil percobaan.Beri penjelasan dari hasil perbandingan tersebut.
3. Jelaskan hubungan jumlah urutan dari operasi yang dilakukan dengan jumlahbit dari bilangan-bilangan yang dioperasikan.
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
7/16
B. Counter1. Bandingkanlah hasil-hasil yang didapat dari masing-masing percobaan dengan
referensi! Buatlah analisa singkat jika terjadi ketidakcocokan dan setelah itu
terangkanlah kembali prinsip kerja dari masing-masing rangkaian counter
yang telah dicobakan!2. Terangkan bagaimana prinsip pembagian frekuensi clock pada rangkaian
asynchronous counter!
3. kerjakanlah tugas tambahan yang diberikan oleh asisten!VII. Tabel
Tabel A. Serial Adder
SequenceA
23 22 21 20
B
23 22 21 20
23 22 21 20AnBnCnSn
1
2
3
.
.
dst.
Tabel B. Serial Subtractor (1s Complement)
Sequence A
23 22 21 20
B
23 22 21 20
23 22 21 20
AnBnCompCnSnCompl.
Ans
1
2
3
.
.
dst.
Tabel C. Serial Subtractor (2s Complement)
Sequence A
23 22 21 20
B
23 22 21 20
23 22 21 20
AnBnCompCnSnCompl.
Ans
1
2
3
.
.
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
8/16
dst.
Tabel D. Parallel Adder
Sequence A21 20
B21 20
2423 22 21 20
S1S0C1C0
1
2
3
.
.
dst.
Tabel E. Parallel Subtractor (1s Complement)
Sequence A
21 20
B
21 20
2423 22 21 20AnBnSnCnCn-1
1
2
3
.
.
dst.
Tabel F. 2-Bit Multiplier
Sequence A
2423 22 21
20
B
2423 22 21
20
2423 22 21
20
QAQBQCQDAnBnSnCn
Cn-1
1
2
3
.
.
dst.
Tabel G. 4-bit binary asynchronous counter (IC 74LS93)
Count Qa Qb Qc Qd Count Qa Qb Qc Qd
0 8
1 9
2 10
3 11
4 12
5 13
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
9/16
6 14
7 15
Catatan : R0 (1) = 0; R0 (2) = 0
Tabel H. 4-bit decade asynchronous counter (IC 74LS90)
Count Qa Qb Qc Qd Count Qa Qb Qc Qd
0 5
1 6
2 7
3 8
4 9
Catatan : R0 (1) = 0; R0 (2) = 0; Rg (1) = 0; Rg (2) = 0
Tabel I. 4-bit binary synchronous counter (IC 74LS163)
Count Qa Qb Qc Qd Count Qa Qb Qc Qd
0 8
1 9
2 10
3 11
4 12
5 13
6 14
7 15
Catatan : CLEAR = 1; LOAD = 1; DATA INPUT A,B,C,D= 0; ENABLE P,T =1
Khusus untuk count/hitungan ke-15 atau biner 1111, coba perhatikan juga apa yang terjadidengan keluaran ripple carry IC 74LS163.
Agar dapat lebih leluasa, maka asisten dapat mengubah-ubah masukan data input A,B,C danD tidak harus 0000 dan LOAD dengan sendirinya juga tidak selalu 1.
Tabel J. 4-bit decade synchronous counter (IC 74LS162)
Count Qa Qb Qc Qd Count Qa Qb Qc Qd
0 8
1 9
2 10
3 11
4 12
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
10/16
5 13
6 14
7 15
Catatan : CLEAR = 1; LOAD = 1; DATA INPUT A,B,C,D= 0; ENABLE P,T =1
VIII.RangkaianA. Operasi Serial
1. Serial Adder2. Serial Subtractor (1s Complement)3. Serial Subtractor (2s Complement)
B. Operasi Paralel1. Parallel Adder2. Parallel Subtractor (1s Complement)3. 2-Bit Multiplier
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
11/16
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
12/16
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
13/16
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
14/16
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
15/16
-
7/22/2019 Modul Tambahan Teknik Digital 5
16/16