Figure 11.13

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1.PENDAHULUAN

2.TUJUAN

3.ALAT DAN BAHAN

4.DASAR TEORI DAN SOAL

5.PERCOBAAN

6.DOWNLOAD FILE 

PRESETTABLE FOUR BIT COUNTER

1.Pendahuluan[Back]

Presettable counter adalah counter yang dapat diatur untuk memulai perhitungan dari nilai awal tertentu, tidak harus selalu dari nol. Fitur ini dimungkinkan karena adanya input paralel yang memungkinkan pengguna memberikan nilai awal kepada counter sebelum proses pencacahan dimulai. Counter jenis ini sangat berguna dalam berbagai sistem digital yang memerlukan pengaturan awal perhitungan, seperti countdown timer, penghitung barang otomatis, serta aplikasi-aplikasi lain yang membutuhkan kontrol kondisi awal.

Salah satu bentuk implementasi dari presettable counter adalah Presettable Four Bit Counter, yaitu counter yang dapat menghitung dalam format biner 4-bit (mulai dari 0000 hingga 1111 atau 0 hingga 15 dalam desimal), dan dapat dipreset ke nilai awal tertentu. Counter ini umumnya dirancang untuk menghitung naik (up), turun (down), atau keduanya tergantung pada jenisnya. Kemampuan untuk menyetel nilai awal ini menjadikan counter jenis ini lebih dinamis dan aplikatif dalam sistem logika digital yang kompleks.

2.Tujuan[Back]

•  Mengetahui dan memahami materi tentang presettable four bit counters

• Menyelesaikan tugas mata kuliah sistem digital 

3.Alat dan Bahan[Back]

1. Logic State

Logic state adalah kondisi atau level sinyal dalam rangkaian digital yang menunjukkan nilai logika tertentu, biasanya berupa logika tinggi (1) atau logika rendah (0). Logic state ini merepresentasikan informasi digital yang diproses oleh perangkat elektronik, seperti komputer atau mikrokontroler. Selain dua kondisi dasar tersebut, dalam beberapa sistem juga bisa terdapat kondisi tidak pasti seperti high impedance (Z) atau undefined, yang menunjukkan bahwa sinyal tidak aktif atau sedang mengambang. Pemahaman tentang logic state penting untuk desain, analisis, dan troubleshooting rangkaian digital.

2. And Gate

AND gate adalah salah satu gerbang logika dasar dalam sistem digital yang menghasilkan output bernilai logika tinggi (1) hanya jika semua input-nya juga bernilai tinggi (1). Jika salah satu atau semua input bernilai rendah (0), maka output-nya akan rendah (0).

3. Or Gate
OR gate adalah salah satu gerbang logika dasar dalam sistem digital yang menghasilkan output logika tinggi (1) jika salah satu atau lebih input-nya bernilai tinggi (1). Output hanya akan rendah (0) jika semua input bernilai rendah (0).

4. Not Gate
NOT gate, atau disebut juga inverter, adalah gerbang logika dasar yang berfungsi untuk membalikkan keadaan logika dari input-nya. Jika input bernilai 1 (HIGH), maka output-nya akan menjadi 0 (LOW), dan sebaliknya.

5. Logic Probe

Logic probe adalah alat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi dan menampilkan status logika (HIGH atau LOW) dari sinyal digital pada suatu rangkaian. Alat ini sangat berguna dalam perbaikan, pengujian, dan analisis rangkaian digital, karena memberikan informasi instan mengenai keadaan logika dari sebuah titik pengujian.

6. J-K Flip Flop

JK flip-flop adalah salah satu jenis flip-flop dalam rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit data dan dikenal sebagai penyempurnaan dari SR flip-flop. Flip-flop ini memiliki dua input utama, yaitu J dan K, serta input clock (biasanya diberi simbol CLK). Fungsi JK flip-flop mirip dengan SR flip-flop, tetapi tidak memiliki kondisi tak terdefinisi (undefined state), yang merupakan kelemahan pada SR flip-flop saat kedua input S dan R bernilai 1.

Berikut adalah karakteristik dasar JK flip-flop:

• Jika J = 0 dan K = 0, maka output tidak berubah (tetap).

• Jika J = 0 dan K = 1, maka output akan reset ke 0.

• Jika J = 1 dan K = 0, maka output akan set ke 1.

• Jika J = 1 dan K = 1, maka output akan toggle (berubah ke nilai kebalikannya).

JK flip-flop sangat berguna dalam rangkaian pencacah (counter), register, dan memori digital karena kemampuannya untuk berubah status secara fleksibel dan stabil tergantung pada input dan sinyal clock.

7. IC 74LS193

IC 74LS193 adalah sebuah 4-bit synchronous up/down binary counter dari keluarga logika TTL (Transistor-Transistor Logic) yang memiliki kemampuan untuk menghitung naik (up) maupun turun (down), serta dilengkapi dengan fitur presettable dan clear (reset). Counter ini bekerja secara sinkron dengan pulsa clock yang diberikan pada pin up clock (CPU) untuk menghitung naik dan down clock (CPD) untuk menghitung turun. IC ini memiliki input parallel load (PL) yang memungkinkan data biner 4-bit dimasukkan secara langsung ke dalam counter saat PL diaktifkan (active low), serta input clear (CLR) yang secara asinkron mengatur output menjadi nol. Selain itu, 74LS193 memiliki output borrow (BO) dan carry (CO) yang dapat digunakan untuk menghubungkan beberapa counter secara kaskade. Dengan kemampuannya ini, IC 74LS193 sangat cocok digunakan dalam aplikasi seperti pencacahan digital, sistem waktu, serta kontrol proses dalam perangkat digital.

4.Dasar Teori[Back]

1. Pengertian Presettable Counter

Presettable counter adalah jenis counter digital yang memiliki kemampuan untuk dimuat dengan nilai awal tertentu sebelum proses pencacahan berlangsung. Fitur ini memungkinkan counter tidak selalu memulai hitungan dari nol, melainkan dari nilai yang ditentukan oleh pengguna melalui input paralel. Proses pemuatan nilai awal ini dilakukan melalui sinyal kontrol yang disebut preset atau load, yang umumnya aktif dalam logika rendah (active low). Kemampuan untuk mengatur nilai awal ini menjadikan presettable counter sangat fleksibel dalam berbagai sistem digital, terutama dalam aplikasi yang membutuhkan pencacahan mundur atau mulai dari nilai tertentu.

2. Struktur dan Format 4-Bit Counter

Counter 4-bit adalah counter yang terdiri dari empat flip-flop yang masing-masing menyimpan satu bit data. Dengan empat bit, counter mampu merepresentasikan angka biner dari 0000 hingga 1111, atau 0 hingga 15 dalam sistem desimal. Format 4-bit ini memungkinkan counter melakukan pencacahan sebanyak 16 keadaan berbeda. Dalam presettable 4-bit counter, keempat flip-flop tersebut dilengkapi dengan jalur input data paralel (D0–D3) untuk pemuatan nilai awal, serta jalur kontrol untuk mengatur proses preset, clock, dan reset. Format ini menjadi dasar dari banyak desain counter digital karena kesederhanaannya namun tetap mampu menangani banyak aplikasi dasar dalam sistem logika digital.

3. Mekanisme Kerja Presettable Counter

Presettable counter bekerja dengan prinsip pengendalian kondisi awal dan pencacahan berdasarkan sinyal clock. Ketika sinyal load diaktifkan, nilai biner dari input data paralel langsung dimuat ke dalam counter. Setelah nilai preset berhasil dimuat, sinyal load dikembalikan ke kondisi tidak aktif, dan counter mulai menghitung sesuai arah yang ditentukan: naik (up) atau turun (down). Pencacahan dilakukan secara sinkron, artinya setiap perubahan kondisi terjadi serentak berdasarkan tepi (edge) sinyal clock. Mekanisme ini memungkinkan counter untuk beroperasi dengan lebih stabil dan terkontrol, khususnya dalam sistem yang membutuhkan ketepatan waktu dan urutan.

4. Arah Pencacahan: Up, Down, dan Up/Down

Presettable four bit counter dapat dirancang untuk menghitung dalam satu arah (up atau down) atau keduanya (up/down) tergantung pada aplikasi dan jenis IC yang digunakan. Up counter menghitung secara menaik dari nilai preset ke batas maksimum (15), sementara down counter menghitung secara menurun dari nilai preset ke nol. Up/down counter lebih fleksibel karena dapat diatur untuk menghitung naik atau turun menggunakan sinyal kontrol arah. Kemampuan untuk memilih arah pencacahan sangat penting dalam sistem seperti pengatur lift, penghitung inventori, atau sistem waktu yang memerlukan hitungan maju dan mundur.

5. IC yang Mengimplementasikan Presettable Four Bit Counter

Salah satu contoh implementasi praktis dari presettable four bit counter adalah IC 74LS193. IC ini merupakan counter sinkron 4-bit yang mampu menghitung naik maupun turun, serta memiliki fitur parallel load (preset) dan clear. Pada IC ini, terdapat dua input clock terpisah: satu untuk pencacahan naik (CPU) dan satu untuk pencacahan turun (CPD). Input data paralel (D0–D3) digunakan untuk memuat nilai awal saat pin load diaktifkan. Selain itu, IC ini juga memiliki output carry dan borrow yang berguna saat beberapa counter dikaskadekan untuk membentuk counter berdigit lebih besar. IC seperti 74LS193 banyak digunakan dalam pembelajaran, praktikum, dan aplikasi dunia nyata karena keandalannya dan kemudahan penggunaannya.

6. Penerapan dalam Sistem Digital

Presettable four bit counter banyak digunakan dalam sistem digital yang membutuhkan kendali pencacahan fleksibel, seperti penghitung mundur (countdown timer), sistem kontrol industri, antrian otomatis, dan logika sekuensial. Dalam sistem mikrokontroler atau perangkat tertanam lainnya, counter jenis ini sering menjadi bagian dari subsistem untuk mengatur delay, waktu respons, atau jumlah siklus kerja. Karena dapat dipreset ke nilai tertentu, counter ini sangat cocok digunakan pada situasi di mana proses perlu dimulai dari kondisi tertentu, bukan hanya dari nol. Fleksibilitas ini menjadikannya sangat penting dalam desain sistem digital yang cerdas dan responsif terhadap berbagai kondisi input.

Contoh soal (Example, Problem, dan Pilihan Ganda)

a. Example

1. Sebuah presettable 4-bit up-counter diprogram ke nilai biner 0101. Berapakah nilai desimalnya, dan berapa output counter setelah menerima 4 pulsa clock?

Jawaban:

Preset: 0101 = 5 (desimal)

Counter up → akan menghitung: 5 → 6 → 7 → 8 → 9

Jadi, output setelah 4 pulsa clock: 1001 (biner) atau 9 (desimal)

2. Sebuah presettable 4-bit down-counter diprogram ke nilai biner 1100. Berapa nilai output dalam biner setelah 3 clock pulse?

Jawaban:

Preset: 1100 = 12

Counting down → 12 → 11 → 10 → 9

Output: 1001 (biner)

b. Problem

1. Jelaskan bagaimana cara kerja presettable 4-bit counter jika digunakan dalam mode down-counting. Apa yang terjadi saat counter mencapai 0000?

Jawaban:

Presettable 4-bit counter dalam mode down-counting mulai dari nilai yang telah ditetapkan (preset) dan menurun satu per pulsa clock. Saat mencapai 0000, jika counter memiliki fitur rollover, maka ia bisa melompat kembali ke 1111. Jika tidak, output bisa tetap di 0000 atau mengaktifkan sinyal underflow sebagai indikator hitungan selesai. Fungsi ini penting dalam timer atau penghitung mundur digital.

2. Rancang presettable 4-bit counter yang memulai hitungan dari nilai 10 (biner: 1010) dan berhenti ketika mencapai nilai 15. Berapa pulsa clock yang dibutuhkan, dan bagaimana cara mendeteksi bahwa counter telah mencapai batas akhir?

Jawaban:

Preset awal: 10 → 11 → 12 → 13 → 14 → 15

Jumlah clock pulse: 5 pulsa

Deteksi batas akhir dapat dilakukan dengan memantau output counter dan menggunakan komparator logika untuk menghasilkan sinyal saat output = 1111 (biner 15).

c. Soal Pilihan Ganda

1. Apa nilai maksimum yang bisa dicapai oleh sebuah presettable 4-bit counter?

A. 16

B. 15

C. 14

D. 1110

2. Presettable 4-bit counter diprogram ke nilai 0110 dan bekerja dalam mode up-counter. Berapa output setelah 2 clock pulse?

A. 0111

B. 1000

C. 1001

D. 0110

5. Percobaan[Back]  

  A. Langkah-langkah Percobaan

• Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus

• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian

• Selanjutnya, hubungkan  semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh

• Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.

  B. Prinsip Kerja

Rangkaian yang ditunjukkan pada gambar merupakan implementasi dari presettable four-bit counter, yaitu penghitung biner 4-bit yang memiliki kemampuan untuk dimulai dari nilai tertentu yang ditentukan sebelumnya (preset). Kemampuan preset ini diaktifkan melalui sinyal PL̅ (Parallel Load, active low). Saat PL̅ diaktifkan (bernilai logika rendah), nilai biner dari input paralel P3–P0 akan dimuat langsung ke keluaran Q3–Q0. Dalam contoh gambar, nilai yang dimuat adalah 1001 (desimal 9). Inilah ciri khas dari presettable counter, berbeda dengan counter biasa yang hanya menghitung dari nol.

Counter ini juga memiliki dua input clock: Clk(UP) untuk menghitung naik dan Clk(DOWN) untuk menghitung turun, sesuai dengan pulsa clock yang diberikan. Output Q3–Q0 menunjukkan hasil hitungan 4-bit. Selain itu, terdapat output TCU (Terminal Count Up) dan TCD (Terminal Count Down) yang menunjukkan saat counter mencapai batas atas (1111) atau batas bawah (0000), berguna untuk proses chaining atau interkoneksi antar counter.

Dengan fitur preset, counter ini sangat fleksibel karena dapat memulai hitungan dari nilai mana pun, bukan hanya dari 0. Hal ini sangat bermanfaat dalam aplikasi seperti timer, penghitung mundur (countdown), serta sistem digital yang memerlukan posisi awal tertentu. Jadi, rangkaian ini adalah representasi dari presettable four-bit up/down binary counter yang dapat dimuat data awalnya melalui input paralel dan menghitung secara naik atau turun tergantung sinyal clock yang diberikan.

  C. Rangkaian Simulasi

Figure 11.13

6. Download File[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download rangkaian figure 11.13 klik disini
• Download datasheet IC 74LS193 klik disini