REGISTER GESER DAN
RANGKAIAN ARITMATIKA
_______________Praktikum elektronika 2 _______________
Nama
:
Brian Agung
NPM
:
1006774146
Nomor Kelompok
:
18
Kawan Kerja
:
Muhamad Iqbal
Nomor Percobaan
:
X
Tanggal Percobaan
:
13 Desember 2011
Laboratorium elektronika departemen fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
TUJUAN
1. Mempelajari rangkaian register geser 2. Mempelajari rangkaian aritmatika
TEORI DASAR
Register geser adalah salah satu jenis rangkaian logika sekuensial, sebagian besar penyimpanan dari data digital menggunakan metode ini. Register geser adalah suatu kelompok flip-flop yang
dihubungkan dalam satu rantai sehingga output flip-flop menjadi input dari flip-flop selanjutnya. Kebanyakan register tidak mempunyai sekuensi internal karakteristik dari keadaan. Semua flip-flop dikendalikan dengan clock pada umumnya, dan semuanya me-set atau reset dengan simultan.
Register geser dapat dibuat dari beberapa flip-flop. Register geser yang terdiri dariratusan bit tidak praktis kalau harus dibuat dari rangkaian flip-flop. Banyak daya yang dibuang dan tidak ekonomis. Suatu pendekatan alternative yaitu membuat register geser. Cara kerja register geser sedikit berbeda dari pencacah biner, pada pencacah biner, flip-flop diset dan direset menurut suatu kode tertentu sedangkan pada register geser semua tahap flip-flop secara serentak menuruti irama pulsa detak untuk
menggeser/meneruskan informasi yang tercatat di dalamnya ke flip-flop tahap berikutnya.
Dalam bab ini, jenis dasar register geser dipelajari, seperti Serial In – Serial Out, Serial In –
Parallel Out, Parallel In - Serial Out, Parallel In – Parallel Out, and bidirectional shift registers (register
geser dua arah).
Register geser
Serial In – Serial Out (SISO)
Dasar register geser empat-bit dapat dirangakai dengan menggunakan empat D flip-flop, seperti yang diperlihatkan di bawah. Pengoprasian rangkaian terlihat seperti yang dijelaskan berikut. Pertama-tama register di-clear, memaksa keempat output bernilai nol. Input data kemudian diterapkan secara sekuensial dengan D input dari flip-flop yang pertama di kiri (FF0). Selama pulsa clock, satu bit ditransmisikan dari kiri ke kanan. Menerima suatu kata data menjadi 1001. Least significant bit (LSB) data telah digeser lewat register dari FF0 ke FF3.
Dalam penerimaan untuk mendapat data keluar dari register, mereka harus digeser keluar dengan serial. Ini dapat dilakukan dengan merusak atau tidak merusak. Jika merusak output susunan yang dapat dibaca (destructive readout), data asli hilang dan pada akhir putaran data, semua flip-flop di-reset pada nol.
Untuk menghindari kehilangan data, suatu susunan pembacaan yang tidak merusak
(non-destructive reading) dapat dilakukan dengan menambah dua gerbang AND, sebuah gerbang OR dan
sebuah inverter pada sistem. Susunan rangkaian ditunjukan dibawah.
Data di angkut pada register saat garis kontrol tinggi (HIGH dengan kata lain WRITE). Data dapat di geser keluar dari register saat garis kontrol rendah ( LOW dengan kata lain READ). Ini ditunjukan dalam animasi di bawah.
Register Geser Serial In -
Parallel Out (SIPO)
Dari jenis register ini, bit-bit data dimasukan secara serial sama artinya seperti yang didiskusikan dalam seksi terakhir.Perbedaanya adalah cara dimana bit-bit data dipindahkan dari register. Sekali data disimpan, setiap bit muncul pada masing-masing baris keluarannya, dan semua bit-bitnya mampu secara simultan. Sebuah susunan empat-bit register SIPO diperlihatkan di bawah ini.
Dalam animasi dibawah, kita dapat melihat bagaimana 1001 empat-bit bilangan biner digeser pada keluaran-keluaran Q register.
Register
Geser Parallel In – Serial Out (PISO)
Suatu rewgister geser
Parallel In – Serial Out diperlihatkan dibawah. Rangkaian ini menggunakan D flip-flop dan gerbang
NAND utuk memasukan data (dengan kata lain menulis) pada register.
D0, D1, D2 dan D3 adalah paralel input, dimana D0 adalah most significant bit (MSB) dan D3 adalah least significant bit (LSB). Untuk menulis data masuk, baris pengontrolan mode diambil pada rendah dan data di-clock masuk. Data dapat digeser saat baris kontrol mode tinggi bersamaan SHIFT aktif tinggi. Register menampilkan operasi geser kanan pada aplikasi satu pulsa clock, diperlihatkan dalam animasi di bawah.
Register Geser Parallel In -
Parallel Out (PIPO)
Untuk register Parallel In – Parallel Out, semua bit-bit data muncuk pada keluaran-keluaran paralel secara mendadak mengikuti masukan yang simultan dari bit-bit data. Rangkaian ini dibangun dengan D flip-flop.
Masukan-masukan D dan keluaran Q adalah paralel. Sekali register di-clock, semua data di D input muncul pada keluaran Q yang berhubungan secara simultan.
Bidirectional Shift Registers
Register yang didiskusikan hanya mengenai operasi register geser kanan. Setiap operasi geser kanan memiliki efek secara berturut-turut membagi bilangan biner dengan dua. Jika operasi berkebalikan (geser kiri), hal ini memiliki efek perkalian bilangan dengan dua. Dengan susunan penyediakan gerbang yang sesuai suatu register geser seri dapat menampilkan kedua operasinya. Suatu register dua arah dalah data dijadikan geser kanan atau kiri. Bidirectional Shift Registers menggunakan D flip-flop ditunjukan dibawah.
Dalam hal ini kumpulan gerbang NAND dikonfigurasi sebagai gerbang OR untuk memilih data masukan dari dua keadaan stabil yang berdekatan kanan atau kiri (the right or left adjacent bistables), seperti yang dipilih dengan LEFT/RIGHT baris pengontrolan.
Animasi dibawah menampilkan geser kanan dua kali, kemudian geser kiri empat kali. Catatan, perintah empat bit-bit keluaran tidak sama seperti perintah asli/awal empat bit-bit masukan. Mereka secara actual dikembalikan.
Operasi penjumlahan dengan menggunakan gerbang-gerbang logika terdiri dari jumlah penuh (full adder) dan penjumlahan paruh (half adder).
ALAT DAN KOMPONEN
- Catu Daya - Protoboard - Multimeter
- IC 7400, 7476, 7490, 7401 - LED 7 segmen dan LED biasa
PROSEDUR PERCOBAAN
Buat rangkaian seperti gambar X.1 dan rasetlah keempat flip-flop sebelum memulai
memasukkan data melalui E. lengkapilah tabel berikut ini:
1
0
0
2
1
1
3
0
1
4
1
1
5
0
0
6
1
0
7
1
1
8
0
1
9
0
0
10
1
0
TUGAS PENDAHULUAN
1. Gambarlah rangkaiannya dan Jelaskan cara kerja register pengolahan seri-paralel!
2. Jelaskan prinsip kerja pengurangan dengan cara penjumlahan 1’ komponen dan 2’ komponen! 3. Apakah yang dimaksud dengan pencacah gelang, dan apakah perbedaan pencacah ini dengan
pencacah Johnson?
Jawab
1. Gambar rangkaiannya,
2. Penjumlahan dan pengurangan system biner dapat menggunakan aturan De Morgan
3. Register penyimpan (Storage Register) digunakan apabila kita hendak menyimpan informasi untuk sementara, sebelum informasi itu dibawa ke tempat lain. Banyaknya kata/bit yang dapat
disimpan, tergantung dari banyaknya flip-flop dalam register. Satu flip-flop dapat menyimpan satu bit. Bila kita hendak menyimpan informasi 4 bit maka kita butuhkan 4 flip-flop. Contoh:
Register yang mengingat bilangan duaan (biner): 1101 terbaca pada keluaran Q. Shift Register
adalah suatu register dimana informasi dapat bergeser (digeserkan). Dalam register geser flip-flop saling dikoneksi, sehingga isinya dapat digeserkan dari satu flip-flop ke flip-flop yang lain, kekiri atau kekanan atas perintah denyut lonceng (Clock). Dalam alat ukur digit, register dipakai untuk mengingat data yang sedang ditampilkan.
SIMULASI MULTISIM
Rangkaian IV.1Pulsa
A
B
S
U
1U
21
0
0
0
0
1
2
1
1
1
0
0
3
0
1
1
0
0
4
1
1
0
0
1
5
0
0
1
1
1
6
1
0
0
0
1
7
1
1
0
1
0
8
0
1
1
1
1
9
0
0
0
1
0
10
1
0
1
0
0
U1A 7476N 1J 4 1Q 15 ~1Q 14 1K 16 ~1CLR 3 1CLK 1 ~1PR 2 U2A 7476N 1J 4 1Q 15 ~1Q 14 1K 16 ~1CLR 3 1CLK 1 ~1PR 2 U2B 7476N 1J 4 1Q 15 ~1Q 14 1K 16 ~1CLR 3 1CLK 1 ~1PR 2 U1B 7476N 1J 4 1Q 15 ~1Q 14 1K 16 ~1CLR 3 1CLK 1 ~1PR 2 U3A 7400N 1 2 3 4 5 6 9 10 8 12 U4A 7400N U5A 7400N 13 11 7 14DATA PENGAMATAN
1. Percobaan 1 D0 D1 A B C D 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 2. Percobaan 2 A0 A1 A2 A3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 0 0 0 0 - v v v v v v v 0 0 0 1 v v v v v v v v 0 0 1 0 v v v v - v v v 0 1 0 0 v v - v v v v v 1 0 0 0 v - v v v v v v 0 0 1 1 v v v v v v v v 0 1 0 1 v v v v v v v v 1 0 0 1 v v v v v v v v 1 0 1 0 v v v v v - v v 1 1 0 0 v v v - v v v v 0 1 1 0 v v v v v v - v 0 1 1 1 v v v v v v v v 1 0 1 1 v v v v v v v v 1 1 0 1 v v v v v v v v 1 1 1 0 v v v v v v v - 1 1 1 1 v v v v v v v vKeterangan : v = LED menyala, - = LED tidak menyala
3. Percobaan 3
S0 S1 S2
Z z
High Low High Low
0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0
Keterangan : 1 = LED menyala, 0 = LED tidak menyala
4. Percobaan 4 Tidak dilakukan.
5. Percobaan 5
A B Keadaan
0 0 LED menyala semua
1 1 LED menyala semua
TUGAS AKHIR
1. Buat analisa setiap percobaan yang telah anda lakukan! 2. Terangkan kegunaan decoder demultiplexer dan multiplexer! 3. Buat kesimpulan percobaan anda!
Jawab
1. Terlampir dibawah
2. Decoder digunakan untuk mengkode beberapa masukan biner dari rentetan pulsa-pulsa dan hanya ada satu output saja yang dirangsang. Hal ini disebut proses decode.
Demultiplexer atau Demux digunakan untuk menyampaikan sinyal input dengan satu masukan dan banyak output. Tetapi outputnya hanya satu saja yang dapat menerima kode tersebut. Hal ini dapat digunakan untuk mengkode input biner dari sumber dan mengeluarkannya dengan beberapa syarat.
Multiplexer atau Mux merupakan kebalikan dari demultiplexer. Bila pada demultiplexer hanya satu masukan dan ada beberapa kelaran maka multiplexer memiliki beberapa masukan dan anya
satu keluaran yang ada. Hal ini memungkinkan digunakan untuk mengkode dalam perangkat lunak seperti software pada komputer.
3. Terlampir dibawah
ANALISIS PRAKTIKUM
Percobaan kali ini praktikan mempelajari cara mendesain decoder, demultiplexr dan multiplexer dengan berbagai keadaan. Mempelajari dasar-dasar dari multiplexer dasar pencacah biner dan
penggunaan dalam kehidupan sehari-hari. Praktikan juga merangkai pencacah biner pada percobaan ini. Alat dan bahan yang kami gunakan sebagai berikut: Catu daya, Multimeter, protoboard, IC dengan berbagai jenis display 7 segmen, resistor 220 Ohm dan LED serta beberapa konektor. Alat-alat yang kami pergunakan berfungsi dengan baik.
Pada Percobaan pertama yaitu percobaan merangkai rangkaian decoder yang berfungsi sebagai pengkode biner ke desimal. Pada percobaan ini, diberikan empat kemungkinan yang berbeda, yaitu Tegangan di A dibuat 0 atau 1 Volt dan begitu pula tegangan di B. Pada keempat perlakuan tersebut, diukur tegangan output rangakaiannya dan diamati bagian komponen LED-nya. Ternyata dapat kita lihat hasilnya pada tabel di data pengamatan 1.
Saat kaki D0 dan D1 diberikan nilai 0 maka semua LED tidak menyala kecuali LED A. input di kaki D1 diubah menjadi 1 maka diamati LED A akan mati tetapi LED di B menyala. Begitu pula bila input dibalik, maka LED bergantian menyala, kaik tentang li ini LED C yang menyala. Dan yang terakhir apabila kedua input dimasukkan nilai 1 maka LED tidak menyala kecuali LED D. Dari keempat perlakuan yang berbeda tersebut ada yang menarik dari hasil tersebut yaitu nilainya berpindah dari A menuju D. Hal tersebut berarti pencacah yang berfungsi untuk memilih data.
Pada percobaan ini hasil yang didapat bila dibandingkan dengan hasil dari simulasi multisim terdapat perbedaan yang mencolok. Perbedaan tersebut contohnya berada padaLED A. Pada data hasil simulasi didapat LED A tidak menyala kecuali nilai inputnya sama yaitu sebesar 1. Tetapi pada data hasil
percobaan didapat LED A tidak menyala pada keadaan tertentu. Hal ini disebabkan kemungkinan berasal dari hubungan pada konektor yang kurang baik. Praktikan menyadari bahwa kesalahan ini beasal dari kesalahan pribadi. Tetapi pada simulasi multisim yaitu keadaannya sudah ideal sehingga dapat berfungsi/ memberikan hasil yang baik. Pada keadaan ini hasil maksimal dapat dicapai.
Pada percobaan kedua, hasilnya dapat dilihat pada tabel 2. Praktikan mencoba berbagaimacam kemungkinan dari 4 input yang ada. Hasilnya ada LED yang tidak menyala dan ada LED yang menyala.
Hasil ini dapat ditarik kesimpulan bahwa demultiplexer dengan beberapa input menghasilkan nilai pada output yang berbeda.
Pada percobaan 3, hasilnya dapat dilihat bahwa apabila kedua input bernilai 0 maka nilai output di Q bernilai 1 dan LED akan menyala. Tetapi pada output kaki Ǭ bernilai 0. Hal ini juga dipengaruhi oleh kaki B. pada kaki T, inputnya merupakan nilai dari ‘clock’ yang juga mempengaruhi outputnya. Hal seterusnya dapat dilihat pada tabel data pengamatan. Pada kedua perlakuan tersebut, seperti percobaan A, diukur tegangan output rangakaiannya dan diamati bagian komponen LED-nya (menyala atau tidak). Pada perlakuan pertama, dimana tegangan yang diberikan pada A bernilai 0 V dan tegangan di B divariasikan, didapatkan hasil percobaan dalam bentuk tabel yang terdapat pada data hasil percobaan B bagian a. Dari tabel tersebut terlihat bahwa pada nilai tegangan B 0 V, nilai outputnya pun O V.
sedangkan ketika tegangan di B dinaikkan, pada nilai B 0.5 V dan 1 V juga memberikan nilai output 0 V. Baru pada variasi B dari 1.5 sampai 5 V nilai tegangan outputnya meningkat seiring dengan
meningkatnya variasi tegangan di B. Adapun pengamatan pada LED, LED tidak menyala pada semua percobaan bagian a ini, kecual ketika variasi tegangan di B = 5 V.
S0 S1 S2
Z z
High Low High Low
0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0
Dari hasil-hasil yang kami dapat bahwa. Nilai yang terdapat pada simulasi multisim
menunjukkan perbedaan yang jauh. Pada simulasi tersebut praktikan menggunakan input sumber DC. Padahal yang digunakan adalah input sumber AC. Pada peralatan pun, sangat menunjang untuk melakukan eksperimen atau masih ideal.
Percobaan terakhir adalah mengamati rangkaian dengan 3 gerbang NAND yang disusun sedemikian rupa sehingga menghasilkan nilai yang berbeda yang diperlihatkan pada tabel data
input A = 0. Lampu L3 tidak akan menyala pada kondisi apapun. Hasil ini dapat kita fikirkan bahwa lampu L1 berada pada kaki Q yang hasilnya merupakan nilai yang sudah pasti. Letak L2 berada pada kaki output Ǭ. Kaki L3 pada perhubungan antara rangkaian multiplexer 1 dengan multiplexer 2. Sehingga L3 tak menyala. Hasil dari percobaan ini dapat dilihat pada lembar data pengamatan dalam bentuk tabel. Pada tabel tersebut terlihat ketika kedua input bernilai 0 dan salah satu bernilai 0, maka nilai outputya adalah 1 yang ditandai dengan adanya nilai tegangan output yang terukur. Sedangkan ketika kedua nilai input 1 nilai outputya bernilai 0.
Banyak kekurangan yang kami lakukan saat bereksperimen. Pada pemasangan komponen, praktikan ceroboh memasang kaki-kakinya sehingga nilai outputnya jauh dari yang diharapkan. Kedepannya hal yang sama tak akan terulang lagi untuk memasang kaki-kaki komponen dengan benar.
KESIMPULAN
- Decoder berfungsi untuk mengkodekan nilai masukan menghasilkan keluaran yang berbeda sesuai pengkodeannya. Decoder dapat dibuat memakai gerbang AND dan NAND
- Demultiplexer merupakan rangkaian yang berfungsi untuk mengubah data dari satu input ke banyak output dengan hanya satu yang terpilih. Sedangkan multiplexer merupakan rangkaian kebalikannya.
- Pencacah biner merupakan rangkaianrangkaian yag dapat digunakan untuk mengkode output biner dan dapat menggkode biner ke desimal
REFERENSI
- R. Fortney, Lloyd. “Principles of Electronics”. 1987: H B Javanovich, inc. Orlando - Paul Malvino, Albert. Prinsip-prinsip Elektronika. McGraw Hill published
- Millman, Jacob. 1979. “MICROELECTRONICS, Digital and Analog Circuits and System”. McGraw-Hills, Inc.
