MODE OPERASI FLIP – FLOP Qt→Qt+1
G. Rangkaian Sekuensial
Rangkaian sekuensial adalah rangkaian logika yang outputnya dipengaruhi oleh input saat ini dan output sebelumnya. Rangkaian sekuensial dapat dikatakan pula sebagai rangkaian logika yang bekerja berdasarkan urutan waktu. Ciri dari sistem rangkaian logika sekuensial adalah adanya jalur umpan balik (feedback) di dalam rangkaiannya. Adapun contoh dari rangkaian sekuensial yaitu flipflop, counter, register, dan detector sekuensial.
a. Counter
Counter merupakan rangkaian logika pengurut, karena counter membutuhkan karakteristik memori,
dan pewaktu memegang peranan yang penting. Counter digital mempunyai karakteristik penting yaitu sebagai berikut:
• Jumlah hitungan maksimum (modulus N – counter).
• Menghitung keatas atau kebawah (up atau down – counter). • Operasi asinkron atau sinkron.
• Bergerak bebas atau berhenti sendiri.
Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial yang lain, untuk menyusun counter digunakan flip-flop.
Counter dapat digunakan untuk menghitung banyaknya clock-pulsa dalam waktu yang tersedia (pengukuran
frekuensi), Counter dapat juga digunakan untuk membagi frekuensi dan menyimpan data.
Ada dua macam counter, yaitu Asinkronous Counter dan Sinkronous Counter. Asinkronous Counter disebut juga Ripple Through Counter atau Counter Serial (Serial Counter), karena output masing-masing
flip-flop yang digunakan akan berubah kondisi dari “0” ke “1” dan sebaliknya secara berurutan, hal ini disebabkan
karena flip-flop yang paling ujung dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan sinyal clock untuk flip-flop lainnya berasal dari masing-masing flip-flop sebelumnya. Sedangkan pada counter sinkron, output flip-flop yang digunakan bergantian secara serempak. Hal ini disebabkan karena masing-masing flip-flop tersebut dikendalikan secara serempak oleh sinyal clock. Oleh karena itu Counter Sinkron dapat pula disebut sebagai
Contoh Perancangan Counter Up-Down 2-bit D-FF 1. Buat Diagram State Counter 2-Bit yang dirancang
2. Buat Table State
3. Tentukan persamaan logika D1 dan D2 dengan K-MAP
4. Buat Rangkaian Counter tersebut
b. Shift Register
Register merupakan sekelompok flip-flop yang dapat menyimpan dan menggeser data yang terdiri dari bit majemuk. Register dengan n flip-flop mampu menyimpan sebesar n bit. Ada dua cara untuk menyimpan dan membaca data ke dalam register, yaitu seri dan paralel. Dalam operasi paralel, penyimpanan atau pembacaan dilakukan secara serentak oleh semua tingkat register dan hanya membutuhkan 1 clock saja untuk menyimpan atau membaca semua data. Sedangkan untuk operasi seri, diterapkan secara sequential bit demi bit sampai semua tingkat register terpenuhi dan jumlah clock tergantung pada jumlah data yang akan disimpan.
Ada 4 mode operasi register : i. Serial In Serial Out (SISO)
ii. Serial In Parallel Out (SIPO)
Pada mode ini, data masuk secara seri (berurutan) dan keluar secara paralel (serentak).
iii. Parallel In Serial Out (PISO)
Pada mode ini, data masuk secara paralel (serentak) dan keluar secara seri (berurutan).
iv. Parallel In Parallel Out (PIPO)
Pada mode ini, data masuk dan keluar secara paralel (serentak).
c. Detektor Sekuensial
Detektor sekuensial merupakan suatu jenis rangkaian sekuensial yang dapat mendeteksi urutan bit dengan pola tertentu dari rangkaian data yang diinputkan. Jika data yang dideteksi sesuai dengan pola yang diinginkan, maka output akan mengeluarkan suatu harga tertentu.
Ada 2 model dalam perancangan rangkaian detector sekuensial, yaitu model moore dan model mealy. Perbedaan antara keduanya adalah pada jumlah state dan variable pembentuk outputnya:
i. Model Mealy
Model Mealy → Jumlah State = Jumlah Bit
Contoh : Perancangan detektor sekuensial dengan urutan bit 011 menggunakan model mealy. Flip – flop yang digunakan adalah D – FF.
Untuk mendeteksi urutan 011 ada 3 state yang dilewati yaitu : • State A , yaitu ketika detektor belum mendeteksi apa-apa • State B , yaitu ketika detektor mendeteksi 0
• State C , yaitu ketika detektor mendeteksi 0 1
Lalu nilai keluaran Z akan bernilai 1 ketika detektor berada pada state C dan mendapat input bernilai 1 sehingga detektor mendeteksi 011, lalu dapat dibuat diagram state nya seperti dibawah ini :
Dari diagram state diatas lalu kita buat tabel state-nya.
X = 0 X = 1 X = 0 X = 1
A B A 0 0
B B C 0 0
C B A 0 1
PS NS Z
Kondisi state dapat direpresentasikan sebagai berikut : A = 00
B = 01 C = 11
Maka, tabel state akan menjadi seperti ini :
X = 0 X = 1 X = 0 X = 1
00 01 00 0 0
01 01 11 0 0
11 01 00 0 1
PS NS Z
Untuk mencari nilai input pada rangkaian detector (input masing – masing flip – flop), dibutuhkan tabel transisi sesuai flip – flop yang digunakan, karena pada contoh ini memakai D – FF, maka yang digunakan adalah tabel transisi milik D – FF.
Qt → Qt+1 D
0 → 0 0
0 → 1 1
1 → 0 0
1 → 1 1
Dengan melihat kondisi present state (PS) dan next state (NS) lalu dihubungkan dengan tabel transisi, maka diperoleh tabel eksitasi sebagai berikut :
Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 D1 D2 D1 D2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 Z PS NS X = 0 X = 1 X = 0 D X = 1 X = 0 X = 1
Dengan melihat tabel eksitasi, kita dapat mencari persamaan input di masing – masing flip – flop, karena pada rangkaian detektor sekuensial yang kita buat ini menggunakan 2 flip – flop, maka ada 2 persamaan input dan sebuah persamaan output.
x Q1 Q2 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 X X D1 = Q͞1 . Q2 . X x Q1 Q2 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 X X D2 = X̅ + Q͞1 . Q2 x Q1 Q2 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 X X Z = Q1 . X
Dengan menggunakan persamaan input dan output yang telah didapat, maka gambar rangkaian detektor sekuensialnya adalah :
ii. Model Moore
Model Moore → Jumlah State = Jumlah Bit + 1
Contoh : Perancangan detektor sekuensial dengan urutan bit 011 menggunakan model moore. Flip – flop yang digunakan adalah D – FF.
Untuk mendeteksi urutan 011 ada 4 state yang dilewati yaitu : • State A , yaitu ketika detektor belum mendeteksi apa-apa
• State B , yaitu ketika detektor mendeteksi 0 dengan nilai output 0 • State C , yaitu ketika detektor mendeteksi 0 1 dengan nilai output 0 • State D , yaitu ketika detektor mendeteksi 0 1 1 dengan nilai output 1
Nilai output telah didefinisikan pada masing – masing state, maka bentuk state diagram-nya adalah :
Dari diagram state diatas lalu kita buat tabel state-nya.
X = 0 X = 1 A B A 0 B B C 0 C B D 0 D B A 1 PS NS Z
Kondisi state dapat direpresentasikan sebagai berikut : A = 00
B = 01 C = 11 D = 10
X = 0 X = 1 00 01 00 0 01 01 11 0 11 01 10 0 10 01 00 1 PS NS Z
Untuk mencari nilai input pada rangkaian detector (input masing – masing flip – flop), dibutuhkan tabel transisi sesuai flip – flop yang digunakan, karena pada contoh ini memakai D – FF, maka yang digunakan adalah tabel transisi milik D – FF.
Qt → Qt+1 D
0 → 0 0
0 → 1 1
1 → 0 0
1 → 1 1
Dengan melihat kondisi present state (PS) dan next state (NS) lalu dihubungkan dengan tabel transisi, maka diperoleh tabel eksitasi sebagai berikut :
Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 D1 D2 D1 D2 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 PS NS X = 0 X = 1 X = 0 D X = 1 Z
Dengan melihat tabel eksitasi, kita dapat mencari persamaan input di masing – masing flip – flop, karena pada rangkaian detektor sekuensial yang kita buat ini menggunakan 2 flip – flop, maka ada 2 persamaan input dan sebuah persamaan output.
x Q1 Q2 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 D1 = Q2 . X x Q1 Q2 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 D2 = X̅ + Q͞1 . Q2 x Q1 Q2 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 Z = Q1 . Q͞2
Dengan menggunakan persamaan input dan output yang telah didapat, maka gambar rangkaian detektor sekuensialnya adalah :
H. Langkah Praktikum