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:

Asynchronous binary counter
Sycnchronous binary counter

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

Up counter
Down counter
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.