Register Sebagai Alat Penyimpan Data digital

Register adalah suatu rangkaian logika yang dibentuk oleh beberapa flip-flop atau bistabil multivibrator (JK flip atau D flip-flop) yang disusun sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan dan memproses informasi dalam bentuk biner. Jumlah flip-flop yang digunakan bergantung pada banyaknya bit dari informasi yang akan disimpan atau diproses. Sebagai contoh register yang terdapat pada komputer digital (mini computer) biasanya terdiri dari  16 bit.

Register pada peralatan komputer berfungsi melakukan operasi aritmatik, menyimpan perintah-perintah dan mentrasnfer data dari satu bagian ke bagian lainnya. Pada peralatan ukur digital, register berfungsi menyimpan data yang akan ditampilkan sehingga counter bisa melanjutkan tugasnya tanpa kehilangan informasi sebelumnya. Dengan register kia dapat mengirim data dari suatu unit ke unit lain. 

Menurut fungsinya register dapat dibedakan menjadi dua macam:

1. Storage register
2. Shift register

Storage register berfungsi untuk menyimpan informasi untuk sementara waktu, sedangkan shift register berfungsi untuk memproses informasi. Menurut cara masuk dan keluarnya informasi, maka register dapat pula dibedakan menjadi:

1. Serial - serial
2. Serial - paralel
3. Paralel - serial
4. Paralel - paralel

Storage Register
Untuk membuat storage register kita dapat memanfaatkan flip flop jenis D Flip flop dan JK flip-flop. Karena D flip flop dan JK flip flop kerjanya dapat menyimpan 1 bit bilangan biner, maka kedua jenis flip flop ini dapat kita gunakan untuk storage register. Untuk membentuk rangkaian register yang mampu menyimpan  4 bit diperlukan empat buah flip flip dalam jenis yang sama. Berikut ini adalah contoh pengunaan  D Flip - flop untuk membuat rangkaian storage register.

Pada rangkaian di atas, informasi atau data yang masuk pada input D0, D1, D2, dan D3 biasanya datang dari rangkaian counter atau pencacah. Jika input clock diberika harga 0, maka informasi apapun yang berada pada input D tidak akan mempengaruhi nilai pada output Q. Akan tetapi, jika input clock (CLK) diberi nilai 1 maka output Q akan sama nilainya dengan input D dan seterusnya. Jika input clock (CLK) kembali menjadi 0, maka informasi terakhir akan tetap tersimpan pada output Q walaupun input D nilainya berubah-ubah. Untuk membersihkan (refresh) isi memory dapat digunakan input clear.

Sedangkan untuk membentuk storage register dari JK flip flop, maka kita dapat menyusun rangkaian JK flip-flip seperti  terlihat pada gambar berikut ini.

Pada gambar di atas nilai dari input J dan K tergantung pada output Q dan not Q pada rangkaian counter. Jika input C (clock) = 1, maka informasi yang berada pada output counter (yang masuk ke input register J dan K) akan berpindah ke output storage register (Q0, Q1, Q2, Q3). Selanjutnya jika input C (clock) berubah menjadi 0, maka informasi tadi akan tetap tersimpan walaupun output counter (yang masuk ke input register J dan K) berubah nilainya.

Shift Register

Seperti yang sudah dijelaskan di atas bahwa register dibentuk dari beberapa buah flip-flop yang mampu menyimpan informasi dalam bilangan biner (0 atau 1). Setiap bit informasi akan diwakili oleh satu buah flip flop atau bistabil multivibrator ( D flip-flop atau JK flip-flop). Dengan menghubungkan flip-flop sedemikian rupa kita dapat membuat informasi bisa dimasukkan untuk disimpan sementara dan bisa dikeluarkan juga bilamana diperlukan. Register yang bisa melakukan fungsi seperti di atas deisebut dengan shift register. Shift register dapat dibedakan menjadi empat macam yaitu:

1. Serial paralel shift register
2. Serial serial shift register
3. Paralel serial shift register
4. Paralel paralel shift register

Pada serial paralel shift register, informasi biner yang berbentuk seri dimasukkan dan disimpan dalam bentukparalel secara bertahap bit per bit. Jika kita ingin menyimpan informasi 4 bit, maka diperlukan 4 pulsa clock yang dimasukkan satu persatu sesuai dengan urutan bit yang akan disimpan. Rangkaiannya dapat dilihat seperti gambar berikut.

Selain dengan JK flip-flop rangkaian serial paralel shift register juga dapat dibangun dari D flip-flop.

Read More

Teknik Pengkodean Data atau Coding

Mungkin anda akan berpikir bagaimana mungkin sebuah kalkulator yang jika ditekan tombol angka 6 kemudian dia menampilkan angka 6 tersebut pada bagian display. Apakah angka 6 tersebut masuk ke dalam kalkulator kemudian berjalan sampai ke display? Atau pernahkan kita berfikir ketika kita asik mengetik dengan laptop, smartphone bahwa tombol-tombol yang kita tekan tersebut masuk ke dalam komputer kita kemudian ditampilkan di layar? Jawabannya tentu tidak. Kenapa? Karena Kalkulator, Komputer dan sejenisnya tidak mengenal dengan angka-angka, huruf-huruf dan berbagai macam karakter yang ada di peralatan kita tersebut. 

Peralatan digital yang kita pakai sehari-hari, hanya bekerja berdasarkan prinsip bilangan biner yang angkanya hanya terdiri dari 0 dan 1. Tapi bukan berarti komputer kita juga mengenal angka 0 dan 1. Komputer, kalkulator hanya kenal dengan ada pulsa listrik (1) atau tak ada pulsa listrik (0). Karena peralatan digital hanya kenal dengan pulsa listrik yang perhitungannya diwakilkan dengan angka 0 dan 1, maka setiap angka, huruf dan karakter khusus tersebut harus bisa diubah dulu ke dalam bentuk biner agar bisa diproses dalam setiap peralatan digital. Proses pengkodean angka-angka, huruf-huruf dan karakter khusus tersebut ke dalam bentuk biner dinamakan dengan istilah coding atau pengkodean.

Dalam teknik digital telah dikenal banyak cara pengkodean. Pengkodean ini tentunya semakin berkembang sesuai dengan perkembangan teknologi digital. Sampai saat ini sudah dikenal istilah unicode yaitu suatu pengkodean yang sudah bisa mewakili puluhan ribu karakter yang ada di dunia ini. Untuk mengenal teknik-teknik pengkodean yang ada bisa dibaca penjelasan berikut.

BCD (Binary Code Decimal)

merupakan teknik pengkodean bilangan biner untuk bilangan desimal (0 sampai 9). Pada sistem ini setiap empat bit bilangan biner digunakan untuk mengkodekan satu bilangan  desimal (tetrade). Berikut ini adalah contoh penulisan bilangan desimal dengan bilangan biner pada kode BCD.

Kode BCD ini memiliki lima jenis. Dari kelima jenis ini dapat lagi kita bedakan menjadi dua golongan. Pertama adalah BCD yang menggunakan faktor pembobot, Kedua adalah BCD yang tidak menggunakan faktor pembobot.

Untuk kode pembobot dapat dipresentasikan pada gambar di bawah ini.

Berikut ini adalah contoh penggunaan kode BCD denga faktor pembobot.

Dari ketiga jenis kode BCD yang menggunakan kode pembobot yang paling banyak digunakan adalah kode BCD 8421.

Untuk kode Excess 3 pengkodean dilakukan dengan menambahkan bilangan digit asal dengan digit tiga.

Sedangkan pada kode 2 of 5 memiliki dua nilai bit 1 dari 5 bit yang tersedia. Penempata bit 1 nya dimulai dari MSB (most segnificant bit) sedangkan bit 1 untuk digit berikutnya mengikuti posisi di sebelahnya.

Berikut ini adalah tabel ringkasan dari kelima kode BCD yang sudah dijelaskan di atas.

GRAY CODE

Kode ini digunakan untuk mengkodekan posisi sudut dari peralatan yang bergerak secara berputar seperti mesin bubut otomatis, gerinda dan motor stepper. Kode ini terdiri dari 4 bit biner dengan 16 kombinasi (di dapat dari 2^4) untuk mewakili total putaran 360 derajat. Masing-masing kode digunakan untuk mewakili sudut 22,5 derajat yang didapat dari hasil pembagian 360 derajat dibagi 16 kombinasi. Berikut ini adalah contoh pembagian kode Gray Code.

Sedangkan dalam bentuk tabel kode gray code dapat dilihat pada tabel berikut ini.

HAMMING CODE

Kode ini diperkenalkan pada tahun 1950 oleh Richard Hamming sebagai kode tunggal pengoreksi kesalahan (single error corecting code). Pada kode ini bit pengecek kesalahan ditambahkan ke dalam bit-bit informasi yang akan ditransimisikan. Jika suatu saat terjadi perubahan data yang ditransmisikan, maka bit-bit informasi asli masih bisa diselamatkan. Kode ini dikenal pula dengan istilah parity code.

Prinsipnya adalah bit informasi yang akan dikirimkan harus ditambahkan dulu dengang bit pengecek, setelah ditambahkan baru dikirimkan. Kemudian di sisi penerima harus ada (dilakukan) pengecekan informasi dengan algoritma yang sama dengan pembangkitan bit pengecekan tambahan. Berikut ini adalah cara penambahan bit tambahan pada bit informasi.

Untuk bit data 4 bit, bit-bit data atau informasi terletak pada posisi 3,5,6 dan 7. Sedangkan bit pengisi terletak pada posis 1, 2 dan 4.

Untuk menghitung jumlah bit pengecek bit informasi digunakan aturan rumus : (2^n) - n - 1 dimana n adalah jumlah bit cek yang digunakan. Berdasarkan rumus tadi kita dapat menentukan berapa jumlah bit informasi yang digunakan untuk setiap jumlah bit pengecek yang dipakai.

Jika bit pengecek = 2  berarti bit informasi = 1

Jika bit pengecek = 3  berarti bit informasi = 4

Jika bit pengecek = 4  berarti bit informasi = 11

JIka bit pengecek = 5  berarti bit informasi = 26, dst

Nilai bit cek (pengisi) dari data informasi 4 bit dapat ditentukan sebagai berikut:

Untuk informasi n bit, nilai bit pengisi atau cek adalah..

Dengan catatatan bahwa bit-bit masing-masing posisi yang disertakan di Ex-Or kan. Berikut ini adalah tabel Hamming Code untuk informasi 4 bit.

Untuk memudahkan pemahaman, dapat dilihat contoh berikut: Kita ingin mengirimkan data 4 bit dengan nilai 1010. Bagaimanakah bentuk data yang harus kita kirimkan jika kita ingin menggunakan kode Hamming? Jawabannya adalah..

Dari perhitungan di atas kita dapatkan bahwa bit pengisi (cec) a1, a2 dan a4 adalah 101. Jadi data yang harus kita transmisikan untuk mengirim data 1010 adalah 1011010. Data yang dimerahkan adalah bit pengisi (cek) yang di dapat dari hasil perhitungan di atas.

Untuk mencek kebenaran data tersebut (yang sudah ditransmisikan) di sisi penerima (setelah diterima) dilakukan dengan rumus sebagai berikut (untuk data 4 bit).

Jika nilai masing-masing e = 0  maka seluruh data yang diterima adalah benar. Tapi jika tidak berarti ada kesalahan pada data yang diterima.

ASCII

Merupakan salah satu teknik dalam menkodekan sebuah data. Teknik pengkodean ini sangat banyak digunakan dalam proses pengkodean karakter dalam komunikasi data. Kode ASCII ada yang 7 bit dan ada juga yang 8 bit. Jika menggunakan kode ASCII 7 bit berarti karakter yang sudah bisa diwakili adalah 2^7 = 128 karakter. Artinya dengan ASCII 7 bit kita bisa membuat kombinasi angka biner sebanyak 128 kombinasi. Masing-masing kombinasi bisa digunakan untuk mewakili karakter tertentu yang diinginkan seperti huruf, angka, dan karakter khusus. Berarti kombinasi biner yang kita dapatkan adalah mulai dari 0000000 (dalam hexa 00) sampai 1111111 (dalam hexa berarti 7F). Untuk mewakili karakter tertentu dari kombinasi biner yang ada, haruslah menyesuaikan dengan ketentuan standart internasional seperti:

1. IEEE
2. ANSI-X3.4
3. ISO 646
4. CCITT Alphabet #5
5. IEC
6. EIA
7. TIA

Berikut ini adalah tabel kode ASCII 7 bit yang digunakan untuk mewakili berbagai karakter dalam komunikasi data digital.

Berikut ini adalah contoh kode karakter dengan bilangan hexa dan biner yang ada pada tabel ASCII 7 bit di atas.

Dengan melihat tabel ASCII di atas cobalah dibuat kode dari kata "Kamu Pintar Komputer". Ingat spasi juga ada kode karakternya.

Read More

Counter Atau Rangkaian Pencacah

Counter adalah rangkaian logika sekuensial yang dapat berfungsi untuk menghitung jumlah pulsa yang masuk  yang dinyatakan bilangan biner. Hampir seluruh peralatan elektronik yang mempergunakan sistem digital  di dalam rangkaiannya berisi suatu alat yang dapat mengontrol urutan operasi program. Alat tersebut dinamakan dengan pencacah atau counter.

Pada umumnya counter ini dibentuk dari beberapa buah rangkaian flip-flop atau bistabil multivibrator yang jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan. Menurut cara kerja masukan pulsa ke dalam setiap flip-flop, maka counter dapat dibagi menjadi:

1. Asynchronous binary counter
2. Sycnchronous binary counter

Sedangkan menurut urutan hitungan yang terbentuk pada outputnya, maka counter dapat dibagi menjadi:

1. Up counter
2. Down counter
3. Up-down counter

A. Asynchronous Binary Up Counter

Counter ini dapat menghitung biangan biner dengan urutan dari bawah ke atas. Apabila digunakan 4 buah flip-flop, maka kita dapat melakukan hitunga paling tinggi adalah 1111. Counter yang dapat menghitung sampai 1111 disebut 4 bit binary counter. Oleh karena dapat menghitung dengan cara ke atas, maka disebut pula asynchronous 4 binary up counter. Gambarnya dapat dilihat seperti berikut.

Pada rangkaian di atas, input J dan K dari seluruh flip-flop dibuat dalam keadaan 1. Sebelum pulsa pertama yang akan dihitung masuk ke input, maka seluruh output counter L4, L3, L2 dan L1 dibuat 0 terlebih dahulu dengan jalan membuat clear dalam keadaan 0 walaupun sesaat.

Pada saat pulsa pertama bergerak dari 1 ke 0, maka output flip-flop A akan berubah dari 0 ke 1, Ouput B akan tetap karena sinyal yang masuk pada input clock berubah dari 0 ke 1. Flip ke 3 dan 4 juga tidak mengalami perubahan karena belum ada perubahan pada input clocknya. Jadi dapat disimpulakan bahwa sesudah pulsa pertama datang keadaan ouput L4, L3, L2, L1 adalah 0001.

Selanjutnya apabila pulsa kedua bergerak dari 1 ke 0, output flip-flop 1 akan kembali menjadi 0, akibatnya terjadi perubahan juga pada input clock flip-flop 2 (dari 1 ke 0) sehingga ouput flip-flop 2 menjadi 1. Sedangkan flip flop 3 dan 4 outputnya belum mengalami perubahan karena pulsa input clocknya belum mengalami perubahan dari 1 ke 0. jadi sekarang output rangkaian counter ini adalah 0010.

Begitulah seterusnya sampai pulsa ke 15 datang. Keempat output rangkaian counter akan bernilai 1111. Begitu masuk pulsa ke 16 (perubahan dari 1 ke 0) datang maka output dari masing-masing flip-flop akan berubah menjadi 0000 (seperti keadaan awal)

B. Asynchronous Binary Down Counter

Prinsip kerja dari counter ini adalah kebalikan dari up counter, yaitu menghitung bilangan biner dengan urutan mulai dari atas ke bawah (dari besar ke kecil). Prinsip kerjanyapun tidak jauh berbeda dari up counter. Bedanya hanya setiap output flip-flop diambil dari output Q, sedangkan input clocknya dihubungkan dengan ouput not Q dari flip-flop sebelumnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar berikut.

Prinsip Kerjanya dapat dijelaskan sebagai berikut:

Sebelum pulsa pertama datang dan masuk ke input, seluruh output counter Q3,2,1,0 dibuat 0 dengan menggunakan direct clear walaupun sebentar saja. Pada saat pulsa pertama bergerak dari 1 ke 0, maka output flip-flop 0 akan berubah menjadi 1. Not Q flip-flop A berubah dari 1 ke 0 juga. Hasil perubahan ini akan masuk ke flip-flop 1 sehingga menyebabkan output Q2 menjadi 1. Hal yang sama juga terjadi pada flip-flop 2 dan 3 sehingga output mereka berubah menjadi 1. Jadi sesudah pulsa pertama masuk output counter akan berubah menjadi 1111.

Ketika pulsa ke dua masuk (berubah dari 1 ke 0), maka output flip-flop pertama akan berubah dari 1 ke 0 yang berarti output not Q nya juga berubah dari 0 ke 1. perubahan output not Q ini akan diteruskan ke flip-flop yang kedua. Tetapi tidak akan menyebabkanperubahan pada flip-flop ke dua (Q flip-flop ke dua masih tetap 1). Hal yang sama juga terjadi pada flip ketiga dan keempat. Jadi pada pulsa yang kedua ini output dari keempat flip-flop tersebut adalah 1110.

Demikianlah seterusnya sampai pulsa ke 15 sehingga ouputnya menjadi 0001. Ketika pulsa ke 16 datang output rangkaian berubah menjadi 0000. Jadi rangkaian ini merupakan rangkaian pencacah (counter) dari nilai tertinggi (atas) ke nilai terendah (bawah) yaitu dari 1111 sampai 0000

C. Asynchronous Up Down Counter

Suatu rangkaian elektronik yang mempergunakan sistem digital sering memerlukan suatu alat pencacah yang dapat menghitung ke atas dan bisa juga menghitung ke bawah. Alat pencacah yang dapat melakukan penghitungan seperti ini disebut dengan binary up down counter. Alat ini dapat menghitung ke atas dan ke bawah dengan mengatur suatu alat pengontrol tertentu. 

Dengan memanfaatkan tombol up dan down pada gambar di atas kita dapat melakukan proses penghitungan dari atas atau dari bawah.

D. Synchronous Binary Up Counter

Jika pada asynchronous counter pulsa yang akan dihitung datangnya tidak serentak, maka pada synchronour counter ini pulsa yang ingin dihitung ini masuk ke dalam setiap flip-flop serentak (bersama-sama) sehinga perubah output setiap flip-flop akan terjadi secara serentak. Oleh karena itu proses penghitungan pada synchronous counter ini akan lebih cepat jika dibandingkan dengan asynchronous counter. 

E. Syinchronous Binary Down Counter

Sama dengan synchronous binary up counter di atas, hanya saja bedanyan rangkaian ini melakukan penghitungan dari atas ke bawah. Rangkaiannya dapat dilihat pada gambar berikut.

F. Synchronous Binary Up Down Counter

Pada rangkaian ini bisa dilakukan proses penghitungan ke atas atau ke bawah dengan memanfaatkan tombol pengatur proses penghitungan. Rangkaiannya dapat dilihat seperti berikut.

Jika kita menggunakan kontrol up counter maka rangkaian yang aktif adalah

Sedangkan jika kita menggunakan down counter maka rangkaian yang aktif adalah

Dengan merangkaiakan beberapa buah JK flip-flop dapat dibentuk beberapa jenis counter. Jumlah kemampuan menghitung dari counter bergantung pada jumlah flip-flop yang digunakan. Semakin bnayak jumlah flip-flop yang digunakan, semakin besar pula jumlah menghitung yang dapt dilakukan. 

Selain dapat menghitung pulsa, counter dapat juga digunakan untuk pembagi frekuensi. Frekuendi output dari sebuah flip-flop adalah setengah dari frekuensi inputnya.  Jadi, pada counter yang menggunakan empat buah flip-flop akan membagi 16 frekuensi inputnya (f output = 1/16 f input).

Pada contoh counter yang sudah dibahas di atas hanya mampu menghitung sampai bilangan tertentu saja, 2, 4, 6, 8, 16, 32 dan seterusnya. Untuk dapat melakukan penghitungan diluar bilangan tersebut diperlukan rangkaian khusus yang akan kita bahas pada tema selanjutnya.

Read More

Flip Flop Atau Bistabil Multivibrator

Flip-flop merupakan rangkaian logika yang dapat menyimpan (memory) informasi dalam digit bilangan biner 1 dan 0. Flip-flop ini merupakan bentuk memory yang paling sederhana sebab kondisi outputnya dapat dibuat 1 dengan jalan memasukkan sejenak logika 1 atau 0 pada jalan masukan atau inputnya. Output ini akan tetap bernilai 1  walaupun keadaan input set berubah-ubah dan dapat dikembalikan ke kondisi 0 dengan jalan memasukkan logika yang sesuai kepada input resetnya. Sekali output flip-flop direset ke logika 0, keadaan akan tetap bertahan sampai satu pulsa baru dimasukkan lagi ke dalam input set.

Flip-flop biasanya mempunya dua buah output yang selalu berada dalam kondisi berlawanan yaitu Q dan not Q. Di dalam teknik digital flip-flop dapat digolongkan menjadi beberapa jenis berdasarkan cara penyimpanan informasinya. Berikut ini adalah beberapa jenis flip-flop:

1. RS flip-flop
2. Clock RS flip-flop
3. T flip-flop
4. D flip-flop
5. JK flip-flop

A. RS Flip-Flop

RS Flip-flop merupakan rangkaian flip flop yang paling sederhana dan biasanya disebut bistabil atau one bit memory karena hanya dapat mengerjakan 1 bit bilangan biner. Rangkaian flip-flop ini dibentuk dari dua NAND GATE atau OR GATE yang dihubungkan saling menyilang, yaitu output dari gate yang pertama dimasukkan ke input gate yang ke dua dan output dari gate yang kedua dimasukkan ke input gate yang pertama. Untk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar.

                   

Flip-flop ini mempunya dua jalan masukkan (input). Setiap input diberi tanda S (set) dan R (reset), sedangkan outputnya diberi tanda Q dan not Q. Menset flip-flop artinya membuat agar output Q = 1, sedangkan mereset flip-flop artinya membuat agar output Q = 0. Perlu diketahui bahwa dalam RS flip-flop jika output Q = 1 maka output not Q = 0. Begitu juga sebalikanya jika output Q = 0 maka output not Q = 1. Dari uraian tadi dapat kita buatkan tabel kebenaran RS flip-flop sebagai berikut:

Untuk memudahkan penggambaran, biasanya RS flip diberi simbol sebagai berikut:

Dalam prakteknya, kita dapat menggunakan gerbang NAND atau gerbang NOR dalam membuat rangkaian RS flip-flop ini. Namun jika kita tidak mau membuatnya dari kedua gerbang di atas, kita bisa saja membeli IC (intergrated circuit) yang di dalamnya sudah berisi rangkaian RS flip-flop tersebut. Adapun bentuk RS flip-flop dalam IC (SN 54LS279) dapat dilihat pada gambar berikut:

B. Clock RS Flip-Flop

Dalam teknik digital sering kali terjadi beberapa buah RS flip-flop yang bekerja secara bersamaan (syncron). Untuk mengatasi hal itu, maka diperlukan suatu alat pengontrol yang bekerja mengatur proses dari rangkaian tersebut. Peralatan pengontrol tersebut dinamakan dengan istilah clock. Dengan adanya clock ini, output hanya akan berubah pada saat pulsa clock diberikan nilai 1 (clock =1). Jika nilai clock = 0 , maka output dari flip-flop tidak akan mengalami perubahan. Jadi Clock RS flip-flop ini mempunyai tiga inputan yang terdiri dari S, R dan Cp (pulsa clock) seperti terlihat pada gambar berikut:

Pada saat input C dalam keadan 0 maka kedua output dari And Gate akan mempunyai harga 0. Apabila clock diberikan harga 1 dengan S = 1, R = 1, maka output Q akan menunjukkan set (Q =1). Sebaliknya jika S = 0 dan R = 1 dengan nilai C = 1 maka output Q akan menjadi 0. Dalam hal ini pulsa pengontrol yang diberikan oleh clock hanya sesaat saja supaya output bisa set dan reset. Berikut ini gambar Clock RS flip-flop dengan Nand Gate.

C. T Flip-Flop

Merupakan rangkaian flip-flop yang dibentuk dari RS flip-flop yang kedua outputnya diumpanbalikan (feed back) kembali ke dalam input R dan S dari flip-flop tersebut. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar berikut.

D. D Flip-Flop

Flip-flop jenis ini berfungsi untuk menyimpan data sebanyak 1 Bit untuk sementara waktu. Data atau delay  flip-flop ini sering juga disebut sebagai D-LATCH. Rangkaiannya hampir sama dengan clock RS Flip-flop, hanya saja input S diganti dengan D yang juga sebagai input R dengan memakai gerbang Not (inverter) dari D. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar berikut.

Pada D flip-flop, data atau informasi yang berda pada input D akan dikirim dan disimpan pada output Q apabila input Clk dalam keadaan 1 walaupun hanya sesaat. Output Q ini akan mengikuti input D selama clock  bernilai 1, tetapi jika clock bernilai 0, maka perubahan pada input D tidak akan mempengaruhi output Q tersebut. Untuk menyimpan informasi atau data 4 bit maka diperlukan D flip-flop sebanyak 4 buah. Untuk memudahkan penggambaran, mak D flip-flip ini diberi simbol sebagai berikut:

Berikut ini contoh diagram sederhana D flip-flop untuk menyimpan data sebanyak 4 bit.

E. JK Flip-Flop

Rangkaian logika flip-flop ini dibentuk dari dua buah clock RS flip-flop yang dihubungkan menjadi satu. Kedua output dari flip-flop yang dihubungkan menjadi satu. Kedua output dari flip-flop yang pertama masuk ke dalam input dari flip-flop yang kedua. selanjutnya output dari flip-flop yang kedua diumpan balik kembali sebagai input dari flip-flop yang pertama. Flip-flop yang pertama disebut  master (induk), sedangkan flip-flop yang kedua disebut slave (pembantu). Sifat dari pembantu (slave) ini akan selalu mengikuti sifat master (induknya).

Flip-flop yang pertama (master) akan bekerja pada saat pulsa clock bernilai 1, sedangkan flip-flop yangkedua (slave) bekerja pada pulsa clock 0. Hal ini disebabkan pulsa clock yang menuju slave telah dibalik melalui sebuah inverter (not gate). Pada saat pulsa clock 1, master aka meneruskan informasi ke dalam inputnya dan pada saat itu slave belum bekerja atau dalam keadaan sebelumnya. Sedangkan pada saat pulsa clock dalam keadaaan 0, master akan berhenti bekerja dan pada saat itu slave akan mulai bekrja seperti master. Beberapa rangkaian master slave ini dilengkapi dengan dua buah input pengontrol set dan reset yang gunanya untuk menset yaitu membuat Q menjadi 1 dan not Q menjadi 0 tanpa terpengaruh oleh nilai input J, K dan clock dengan cara membuat pengontrol set dalam keadaan 0 walaupun sesaat. JIka kedua pengontrol tersebut tidak akan dipakai, maka harus diletakkan dala keadaan 1. 

Dengan adanya rangkaian flip-flop ini kita dapat membentuk rangkaian pencacah (counter) dan register yang akan kita bahas pada pertemuan selanjutnya.

Read More

Rangkaian Logika Sekuensial

Pada rangkaian logika kombinasional, diketahui bahwa keadaan output dari rangkaian tersebut hanya atau sangat bergantung pada kombinasi sinyal inputnya. Begitu kondisi inputnya berubah, maka keadaan outputnya pun secara otomatis berubah pula. Keadaan output dari suatu rangkaian logika kombinasional tidak bergantung pada keadaan input sebelumnya sehingga apabila ada informasi baru masuk, maka rangkaian tersebut akan segera meresponnya tanpa mengingat input yang sebelumnya (artinya tidak punya daya ingat atau memory). Untuk mengatasi keadaan ini, dibutuhkan suatu rangkaian yang outputnya tidak hanya bergantung pada input, tetapi juga bergantung pada keadaan output sebelumnya.  Rangkaian yang seperti ini dinamakan dengan istilah rangkaian logika sekuensial. Dengan kata lain, rangkaian logika sekuensial sudah mempunyai mengingat yang baik atau mempunyai memory yang baik.

Rangkaian dasar yang dapt dipakai untuk membentuk rangkaian logika sekuensial dinamakan flip-flop atau bistabil multivibrator karena kondisi kedua outpunya selalu stabil.

Flip-flop

Seperti sudah kita ketahui komputer adalah suatu alat pengolah data untuk mendapatkan informasi yang diinginkan. Data dan informasi di dalam komputer tersimpan di dalam suatu unit yang dinamakan memory. Memory ini dapat menyimpan data dan informasi untuk selama waktu yang diperlukan. Data dan informasi yang tersimpan tersebut dapat diambil kembali apabila sewaktu-waktu diperlukan. Secara umum ada dua macam memory:

1. Memory yang bersifat non volatile: Jenis memory yang dapat menyimpan data atau informasi dalam waktu yang cukup lama bahkan seandainya arus listrik sudah diputuspun, data dan informasi masih tersimpan dengan baik. memory yang termasuk jenis ini antara lain disk, magnetik tape, flash disk dll.
2. Memory yang bersifat vilatile: Memory jenis ini adalah memory dapat menyimpan data dan informasi hanya selama sumber listrik masih ada atau tidak diputuskan. Jika sumber listrik diputuskan, maka data atau informasi yang tersimpan akan hilang. Memory jenis ini ada yang bersifat dinamic (dinamic memory) dan ada juga yang bersifat static (static memory).

Prinsip kerja dari dinamic memory berdasarkan penyimpan arus listrik pada kapasitor. Oleh sebab itu data dan informasi akan cepat rusak. Berbeda halnya dengan dinamic memory, memory static (static memory) bekerja atas dasar arus balik dari beberapa gate yang dihubungkan saling menyilang sehingga akan memberikan suatu keadaan yang stabil. Yang termasuk kategori static memory ini adalah rangkaian  flip-plop dimana rangkaian ini mampu menyimpan informasi dalam digit biner 1 atau 0. Rangkaian flip-flop ini ada banyak jenisnya yang tentunya cara kerjanyapun berbeda-beda. Berikut ini adalah jenis-jenis rangkaian flip-flop:

1. RS flip-flop
2. Clock RS flip-flop
3. T flip-flop
4. D flip-flop
5. JK flip-flop

Berdasarkan waktu sinyal, rangkaian logika sekuensial dapat dibedakan menjadi:

1. Rangkaian logika sekuensial singkron: operasinya disinkronkan dengan pulsa waktu yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa yang merupakan masukan bagi rangkaian. Sehingga keluaran akan berubah hanya setiap adanya masukan pulsa waktu, meskipun inputnya tidak berubah.
2. Rangkaian logika sekuensial Asinkron:Operasinya hanya bergantung pada input, dan dapat dipengaruhi setiap waktu.

Read More

Display dan Decoder

Bilangan biner atau sandi yang dipakai dalam peralatan digital biasanya jarang dipahami orang. Oleh karena itu, perlu sekali untuk mengubah bilangan atau sandi tersebut ke dalam bentuk desimal agar dapat langsung dilihat oleh mata. Selain bentuk desimal penampil digital juga terkadang bisa menampilkan bentuk-bentuk huruf atau alfabet. Rangkaian digital yang mampu mengubah bentuk biner de dalam bentuk desimal biasanya disebut decoder, sedangkan komponen-komponen yang memperagakan angka dan huruf adalah alphanumerik display. 

A. Display

Pada dasarnya, ada tiga macam cara untuk memperagakan angka dan huruf, yaitu:

1. Metode diskrit: pada metode ini biasanya angka atau huruf dinyatakan dengan display tersendiri, artinya antara satu dengan yang lainnya dibuat terpisah.
2. Metode matrik: Pada metode ini beberapa garis disusun sedemikian rupa sehingga membentuk angka atau huruf yang dikehendaki
3. Metode dot matrik: Pada metode ini titik-titik disusun sedemikian rupa sehingga membentuk angka atau huruf yang dikehendaki.

1. Metode diskrit

Pada umumnya informasi atau data yang diproses oleh peralatan digital akan dinyatakan dalam sandi BCD terutama sandi BCD8421. Oleh karena itu, hanya 10 bilangan desimal saja yang dapat dinyatakan, yaitu dari 0 samapi 9 ( dari 0000 sampai 1001). Pada metode diskrit angka 0 sampai dengan 9 dinyatakan sendiri-sendiri.  Untuk memperagakan metode tersebut, dipakai nixie tube yaitu tabung hampa udara yang mempunyai satu buah anoda dan 10 buah katoda yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat membentuk angka 0 sampai dengan 9. Jika salah satu katoda terhubung ke kutup negatif (ground) maka katoda tersebut akan menyala sehingga pada nixie tube akan terlihat angka.

2. Metoda matrik

Pada metoda ini digunakan tujuh buah garis (segment) yang disusun sedemikian rupa sehingga dengan menyalakan garis-garis tertentu akan terbentuk angka desimal yang dikehendaki.

Pada gambar di atas setiap garis (segment) diberi tanda-tanda tersendiri degnan simbol a, b, c, d, e, f, dan g. Biasanya setiap garis ini terbuat dari LED (ligh emitting diode) yang jika menyala akan membentuk garis. LED adalah dioda semikonduktor yang aka menyala jika diberi arus listrik. Metode matrik dengan menggunakan tujuh garis (segmen) yang terbuat dari LED ini biasanya disebut seven segment ( 7 segement). Susunan LED di dalam 7 segement tersebut dapat dilihat pada gambar di atas. Gambar berikut ini adalah contoh rangkaian seven segement dalam rangkaian digital.

Dari gambar di atas, jika saklar di tutup akan menyebabkan katoda dari masing-masing LED penyusun seven segment akan terhubung dengan kutup negatif. Karena kutup anoda LED terhubung dengan kutup positif akan membuat lampu LED ini hidup. Jadi dengan mengatur saklar s1 sampai s8, kita bisa membuat lampu seven segment ini membentuk angka desimal yang kita inginkan. Sebagai contoh, jika kita menghubungkan saklar s1, s2, s3, s4 dan s8 maka kita akan mendapatkan lampu a, b, c, d dan g hidup. Kombinasi lampu ini akan memperlihatkan angka 3 desimal. Dengan mengatur saklar kita akan bisa membentuk angka-angka berikut:

Dengan kemajuan teknologi banyak peralatan digital misalnya kalkulator dan jam digital yang memakai seven segment dengan menggunakan kristal air (liquid crystal). Pada metode ini seven segment aktif tidak menyala, tetapi gelap dan hitam. Oleh sebab itu, tujuh segment tidak dapat diperagakan di tempat gelap. Keuntungan dari pemakaian tujuh segment itu adalah pemakaian (konsumsi) arus sangat kecil sehingga bisa dipakai dengan menggunakan baterai yang sangat kecil.

3. Metode dot matrik

Metode ini dibentuk dari rangkaian kombinasi dioda dan LED yang dapat membentuk angka. Dengan memutuskan dioda-dioda tertentu, maka akan terbentuk angka-angka tertentu sesuai yang dikehendaki. Berikut ini adalah contoh contoh penggunaanya:

B. Decoder

Dalam teknik digital sering timbul suatu kebutuhan untuk mengubah suatu bilangan biner ke dalam bilangan desimal. Untuk keperluan itu dibutuhkan suatu alat yang dapat mengubah bilangan biner ke dalam bilangan desimal yang disebut dengan decoder. Decoder yang biasa digunakan adalah:

1. BCD to decimal decoder
2. BCD to 7 segment decoder

1. BCD to decimal decoder

decoder ini mempunyai empat buah jalan masukan (input) dan sepuluh buah jalan keluaran (output). Keempat input tersebut akan menerima singnal sandi BCD 8421 yang akan dibaca dan sepuluh outputnya dihubungkan dengan katoda-katoda nixie tube yang akan mendisplay kan angka.

Informasi biner yang masuk ke dalam input DCBA biasanya datan dari output suatu alat penghitung (counter). Jika misalnya informasi pada input DCBA = 0111, maka output 7 akan terhubung ke negatif (0) dan output lainnya positif (1). Dengan demikian akan terbentuk angka 7 pada nixie tube. Berikut ini adalah tabel kebenaran untuk BCD to decimal decoder.

2. BCD to 7 segment decoder

Decoder ini biasanya digunakan untuk mengubah sandi BCD 8421 ke dalam bilangan desimal yang akan ditampilkan oleh 7 segment. Decoder ini mempunya empat masukan dan 7 jalan keluaran (output) yang terdiri dari tanda a, b, c, d, e, f, g.  Kempat input decoder ini biasanya juga datang dari rangkaian counter (pencacah), sedangkan outputnya dihubungkan ke setiap katoda seven segmet melalui sebuah tahanan antara 100 ohm sampai 470 ohm.

Sebagai contoh, apabila input yang masuk ke DCBA = 0111, maka output yang akan terhubung ke negatif adalah a, b, dan c sedangkan output yang lainnya ke positif. Dengan demikian, pada 7 segment LED akan terbentuk angka 7.  Berikut ini adalah tabel kebenaran BCD to 7 segment:

Read More