Rangkaian Pencacah Counter BCD
Pencacah atau Counter BCD adalah jenis khusus pencacah digital yang dapat dihitung hingga sepuluh pada aplikasi/penerapan sinyal clock.
Kita telah melihat sebelumnya bahwa toggle flip flop tipe T dapat digunakan sebagai pencacah divide-by-2 individual. Jika kita terhubung bersama beberapa toggle flip-flop dalam rantai seri kita dapat menghasilkan pencacah digital yang menyimpan atau menampilkan berapa kali urutan hitungan tertentu telah terjadi.
Flip-flop tipe-Clocked bertindak sebagai pencacah pembagian-oleh-2 biner dan pada pencacah asinkron, output dari satu tahap pencacahan menyediakan pulsa clock untuk tahap berikutnya.
Kemudian pencacah flip-flop memiliki dua kemungkinan status dan dengan menambahkan lebih banyak tahap flip-flop, kita dapat membuat pencacah divide-by-2N. Tetapi masalah dengan pencacah biner 4-bit adalah mereka menghitung dari 0000 hingga 1111. Yaitu dari 0 hingga 15 dalam desimal.
Untuk membuat pencacah counter digital yang dihitung dari 1 hingga 10, kita hanya perlu menghitung pencacahan bilangan biner 0000 hingga 1001. Yaitu dari 0 hingga 9 dalam desimal dan untungnya bagi kita, rangkaian pencacahan sudah tersedia sebagai rangkaian terintegrasi dengan satu rangkaian tersebut adalah Pencacah (Counter) Asinkron Decade 74LS90.
Pencacah counter digital menghitung dari nol hingga beberapa nilai pencacahan yang ditentukan sebelumnya pada aplikasi sinyal clock. Setelah nilai hitungan tercapai, mengatur ulang mereka mengembalikan pencacah kembali ke nol untuk memulai lagi.
Pencacah satu decade dihitung dalam urutan sepuluh dan kemudian kembali ke nol setelah hitungan sembilan. Jelas untuk menghitung hingga nilai biner sembilan, pencacah harus memiliki setidaknya empat flip-flop dalam rantai untuk mewakili setiap angka desimal seperti yang ditunjukkan.
Kemudian pencacah satu decade memiliki empat flip-flop dan 16 keadaan potensial, dimana hanya 10 yang digunakan dan jika kita menghubungkan serangkaian pencacah bersama-sama kita dapat menghitung sampai 100 atau 1.000 atau dengan jumlah pencacahan akhir apa pun yang kita pilih.
Jumlah total pencacahan yang dapat dihitung pencacah juga disebut MODULO. Sebuah pencacah yang kembali ke nol setelah pencacahan n disebut pencacah modulo-n, misalnya pencacah modulo-8 (MOD-8), atau modulo-16 (MOD-16), dll, dan untuk pencacah "n-bit ”, Rentang hitungan penuh adalah dari 0 hingga 2n-1.
Tetapi seperti yang kita lihat di tutorial Pencacah (Counter) Asinkron, bahwa pencacah yang me-reset setelah sepuluh hitungan dengan urutan jumlah divide-by-10 dari biner 0000 (desimal "0") hingga 1001 (desimal "9") disebut "Pencacah Binanry Coded Decimal" atau Pencacah BCD dan MOD-10 dapat dibangun menggunakan minimum empat toggle flip-flop.
Ini disebut pencacah Kode biner Desimal (BCD) karena urutan sepuluh keadaan adalah dari kode BCD dan tidak memiliki pola biasa, tidak seperti pencacah biner straight/lurus. Kemudian pencacah BCD satu tahap seperti 74LS90 dihitung dari desimal 0 hingga desimal 9 dan karena itu mampu menghitung hingga maksimum sembilan pulsa.
Perhatikan juga bahwa pencacah digital dapat menghitung atau menghitung mundur atau menghitung naik dan turun bidirectional (dua arah) tergantung pada sinyal kontrol input.
Kode BCD adalah kode 8421 yang terdiri dari empat digit biner. Penunjukan 8421 mengacu pada besar biner dari empat digit atau bit yang digunakan. Sebagai contoh, 23 = 8, 22 = 4, 21 = 2 dan 20 = 1. Kelebihan utama dari kode BCD adalah memungkinkannya konversi yang mudah antara bentuk angka desimal dan biner.
74LS90 memiliki satu toggle JK flip-flop independen yang digerakkan oleh input CLKA dan tiga flip-flop JK toggle yang membentuk Pencacah Asinkron yang digerakkan oleh input CLKB seperti yang ditunjukkan.
Pencacah empat output ditunjuk oleh simbol huruf Q dengan subscript numerik yang sama dengan besar biner dari bit terkait dalam rangkaian pencacah kode BCD. Jadi misalnya, QA, QB, QC dan QD. Urutan pencacahan 74LS90 dipicu pada tepi negatif sinyal clock, yaitu ketika sinyal clock CLK beralih dari logika 1 (TINGGI) ke logika 0 (RENDAH).
Pin input tambahan R1 dan R2 adalah pin “reset” counter sedangkan input S1 dan S2 adalah pin “set”. Ketika terhubung ke logika 1, Reset input R1 dan R2 reset pencacah kembali ke nol, 0 ( 0000 ), dan ketika Set input S1 dan S2 terhubung ke logika 1, mereka Mengatur pencacah ke maksimum, atau 9 ( 1001 ) terlepas dari jumlah atau posisi hitungan aktual.
Seperti yang kita katakan sebelumnya, pencacah 74LS90 terdiri dari pencacah divide-by-2 dan counter divide-by-5 dalam paket yang sama.
Kemudian kita dapat menggunakan salah satu pencacah untuk menghasilkan pencacah frekuensi divide-by-2 saja, pencacah frekuensi divide-by-5 saja atau keduanya bersama-sama untuk menghasilkan pencacah BCD divide-by-10 yang kita inginkan.
Dengan keempat flip-flop yang membuat bagian pencacah divide-by-5 dinonaktifkan, jika sinyal clock diterapkan ke input pin 14 ( CLKA ) dan output diambil dari pin 12 ( QA ), kita dapat menghasilkan pembagian standar divide-by-2 pencacah biner untuk digunakan dalam rangkaian pemisah frekuensi seperti yang ditunjukkan.
Resistor Tunggal - di sini resistor pembatas arus seri tunggal, R digunakan. Jika Anda tidak terlalu peduli dengan kecerahan tampilan yang konstan, maka ini adalah pilihan termudah dan paling sederhana untuk mengendalikan tampilan seven-segmen.
Kita telah melihat sebelumnya bahwa toggle flip flop tipe T dapat digunakan sebagai pencacah divide-by-2 individual. Jika kita terhubung bersama beberapa toggle flip-flop dalam rantai seri kita dapat menghasilkan pencacah digital yang menyimpan atau menampilkan berapa kali urutan hitungan tertentu telah terjadi.
Flip-flop tipe-Clocked bertindak sebagai pencacah pembagian-oleh-2 biner dan pada pencacah asinkron, output dari satu tahap pencacahan menyediakan pulsa clock untuk tahap berikutnya.
Kemudian pencacah flip-flop memiliki dua kemungkinan status dan dengan menambahkan lebih banyak tahap flip-flop, kita dapat membuat pencacah divide-by-2N. Tetapi masalah dengan pencacah biner 4-bit adalah mereka menghitung dari 0000 hingga 1111. Yaitu dari 0 hingga 15 dalam desimal.
Untuk membuat pencacah counter digital yang dihitung dari 1 hingga 10, kita hanya perlu menghitung pencacahan bilangan biner 0000 hingga 1001. Yaitu dari 0 hingga 9 dalam desimal dan untungnya bagi kita, rangkaian pencacahan sudah tersedia sebagai rangkaian terintegrasi dengan satu rangkaian tersebut adalah Pencacah (Counter) Asinkron Decade 74LS90.
Pencacah counter digital menghitung dari nol hingga beberapa nilai pencacahan yang ditentukan sebelumnya pada aplikasi sinyal clock. Setelah nilai hitungan tercapai, mengatur ulang mereka mengembalikan pencacah kembali ke nol untuk memulai lagi.
Pencacah satu decade dihitung dalam urutan sepuluh dan kemudian kembali ke nol setelah hitungan sembilan. Jelas untuk menghitung hingga nilai biner sembilan, pencacah harus memiliki setidaknya empat flip-flop dalam rantai untuk mewakili setiap angka desimal seperti yang ditunjukkan.
Diagram Pencacah Counter BCD
Kemudian pencacah satu decade memiliki empat flip-flop dan 16 keadaan potensial, dimana hanya 10 yang digunakan dan jika kita menghubungkan serangkaian pencacah bersama-sama kita dapat menghitung sampai 100 atau 1.000 atau dengan jumlah pencacahan akhir apa pun yang kita pilih.
Jumlah total pencacahan yang dapat dihitung pencacah juga disebut MODULO. Sebuah pencacah yang kembali ke nol setelah pencacahan n disebut pencacah modulo-n, misalnya pencacah modulo-8 (MOD-8), atau modulo-16 (MOD-16), dll, dan untuk pencacah "n-bit ”, Rentang hitungan penuh adalah dari 0 hingga 2n-1.
Tetapi seperti yang kita lihat di tutorial Pencacah (Counter) Asinkron, bahwa pencacah yang me-reset setelah sepuluh hitungan dengan urutan jumlah divide-by-10 dari biner 0000 (desimal "0") hingga 1001 (desimal "9") disebut "Pencacah Binanry Coded Decimal" atau Pencacah BCD dan MOD-10 dapat dibangun menggunakan minimum empat toggle flip-flop.
Ini disebut pencacah Kode biner Desimal (BCD) karena urutan sepuluh keadaan adalah dari kode BCD dan tidak memiliki pola biasa, tidak seperti pencacah biner straight/lurus. Kemudian pencacah BCD satu tahap seperti 74LS90 dihitung dari desimal 0 hingga desimal 9 dan karena itu mampu menghitung hingga maksimum sembilan pulsa.
Perhatikan juga bahwa pencacah digital dapat menghitung atau menghitung mundur atau menghitung naik dan turun bidirectional (dua arah) tergantung pada sinyal kontrol input.
Kode BCD adalah kode 8421 yang terdiri dari empat digit biner. Penunjukan 8421 mengacu pada besar biner dari empat digit atau bit yang digunakan. Sebagai contoh, 23 = 8, 22 = 4, 21 = 2 dan 20 = 1. Kelebihan utama dari kode BCD adalah memungkinkannya konversi yang mudah antara bentuk angka desimal dan biner.
Pencacah Counter BCD 74LS90
Rangkaian terpadu atau IC 74LS90 pada dasarnya adalah pencacah decade MOD-10 yang menghasilkan kode keluaran BCD. IC 74LS90 terdiri dari empat JK flip-flop master-slave yang terhubung secara internal untuk menyediakan pencacah MOD-2 (count-to-2) dan pencacah MOD-5 (count-to-5).74LS90 memiliki satu toggle JK flip-flop independen yang digerakkan oleh input CLKA dan tiga flip-flop JK toggle yang membentuk Pencacah Asinkron yang digerakkan oleh input CLKB seperti yang ditunjukkan.
Rangkaian Pencacah Counter BCD 74LS90
Pencacah empat output ditunjuk oleh simbol huruf Q dengan subscript numerik yang sama dengan besar biner dari bit terkait dalam rangkaian pencacah kode BCD. Jadi misalnya, QA, QB, QC dan QD. Urutan pencacahan 74LS90 dipicu pada tepi negatif sinyal clock, yaitu ketika sinyal clock CLK beralih dari logika 1 (TINGGI) ke logika 0 (RENDAH).
Pin input tambahan R1 dan R2 adalah pin “reset” counter sedangkan input S1 dan S2 adalah pin “set”. Ketika terhubung ke logika 1, Reset input R1 dan R2 reset pencacah kembali ke nol, 0 ( 0000 ), dan ketika Set input S1 dan S2 terhubung ke logika 1, mereka Mengatur pencacah ke maksimum, atau 9 ( 1001 ) terlepas dari jumlah atau posisi hitungan aktual.
Seperti yang kita katakan sebelumnya, pencacah 74LS90 terdiri dari pencacah divide-by-2 dan counter divide-by-5 dalam paket yang sama.
Kemudian kita dapat menggunakan salah satu pencacah untuk menghasilkan pencacah frekuensi divide-by-2 saja, pencacah frekuensi divide-by-5 saja atau keduanya bersama-sama untuk menghasilkan pencacah BCD divide-by-10 yang kita inginkan.
Dengan keempat flip-flop yang membuat bagian pencacah divide-by-5 dinonaktifkan, jika sinyal clock diterapkan ke input pin 14 ( CLKA ) dan output diambil dari pin 12 ( QA ), kita dapat menghasilkan pembagian standar divide-by-2 pencacah biner untuk digunakan dalam rangkaian pemisah frekuensi seperti yang ditunjukkan.
Rangkaian Pencacah Divide-by-2 "74LS90"
Untuk menghasilkan pencacah divide-by-5 standar, kita dapat menonaktifkan flip-flop pertama di atas, dan menerapkan sinyal input clock langsung ke pin 1 ( CLKB ) dengan sinyal output diambil dari pin 11 ( QD ) seperti yang ditunjukkan .
Rangkaian Pencacah Counter Divide-by-5 "74LS90"
Perhatikan bahwa dengan konfigurasi pencacah Divide-by-5 ini, bentuk gelombang output tidak simetris tetapi memiliki rasio mark-space 4:1. Yaitu empat sinyal clock input menciptakan output RENDAH atau logika "0" dan sinyal clock input kelima menghasilkan output TINGGI atau logika "1".
Untuk menghasilkan pencacah BCD decade divide-by-10, kedua rangkaian pencacah internal digunakan untuk memberikan pembagian nilai 2 kali 5.
Karena output pertama QA dari flip-flop “A” tidak secara internal terhubung ke tahap berikutnya, Pencacah dapat diperpanjang untuk membentuk sebuah pencacah 4-bit BCD dengan menghubungkan output QA ini ke input CLKB seperti yang ditunjukkan.
Rangkaian Pencacah Divide-by-10 "74LS90"
Kemudian kita dapat melihat bahwa pencacah BCD adalah pencacah biner yang dihitung dari 0000 hingga 1001 dan kemudian diatur ulang karena memiliki kemampuan untuk menghapus semua flip-flop setelah pencacahan kesembilan.
Jika kita menghubungkan tombol tekan sakelar ( SW1 ) ke input clock CLKA, setiap kali sakelar tombol dilepas pencacah akan dihitung satu. Jika kita menghubungkan dioda pemancar cahaya (LED) ke terminal output, QA, QB, QC dan QD seperti yang ditunjukkan, kita dapat melihat jumlah kode biner BCD saat itu terjadi.
Rangkaian Pencacah Counter BCD Decade "74LS90"
Aplikasi yang berurutan dari sakelar tombol, SW1 akan meningkatkan hitungan hingga sembilan, 1001. Pada aplikasi kesepuluh, output ABCD akan diatur ulang kembali ke nol untuk memulai urutan jumlah yang baru. Dengan pulsa putaran MOD-10 seperti itu, kita dapat menggunakan pencacah decade untuk menggerakkan layar digital.
Jika kita ingin menampilkan urutan pencacahan menggunakan tampilan seven-segmen, output BCD perlu diterjemahkan secara tepat sebelum dapat ditampilkan. Rangkaian digital yang dapat mendekode empat output pencacah BCD 74LS90 kita dan menerangi segmen tampilan yang diperlukan disebut Decoder.
Driving Display Layar
Untungnya bagi kita, seseorang telah merancang dan mengembangkan IC Decoder Display BCD ke 7-segmen seperti IC 74LS47 untuk melakukan hal itu. IC 74LS47 memiliki empat input untuk digit BCD A, B, C dan D dan output untuk masing-masing segmen tampilan seven segmen.
Perhatikan bahwa display LED 7-segmen standar umumnya memiliki delapan koneksi input, satu untuk setiap segmen LED dan yang berfungsi sebagai terminal umum atau koneksi untuk semua segmen display internal. Beberapa tampilan juga memiliki opsi titik desimal (DP).
Rangkaian "IC 74LS47" BCD ke Driver 7-segmen
Tampilan decoder IC 74LS47 menerima kode BCD dan menghasilkan sinyal yang diperlukan untuk mengaktifkan segmen LED yang bertanggung jawab untuk menampilkan jumlah pulsa yang diterapkan.
Karena decoder 74LS47 dirancang untuk mengemudikan tampilan anoda umum, output RENDAH (logika-0) akan menerangi segmen LED sementara output TINGGI (logika-1) akan mengubahnya "OFF".
Untuk operasi normal, 
(Uji lampu), 
(Blanking Input/Ripple Blanking Output) dan 
(Ripple Blanking Input) semua harus terbuka atau terhubung ke logika-1 (HIGH).
(Uji lampu), (Blanking Input/Ripple Blanking Output) dan (Ripple Blanking Input) semua harus terbuka atau terhubung ke logika-1 (HIGH).
Perhatikan bahwa sementara 74LS47 memiliki output RENDAH aktif dan dirancang untuk memecahkan LED display 7-segmen common anoda, decoder/driver IC 74LS48 persis sama kecuali bahwa ia memiliki output TINGGI aktif yang dirancang untuk men-decode display 7-segmen common katoda.
Jadi, tergantung pada jenis 7-segmen display LED yang Anda miliki, Anda mungkin memerlukan IC decoder 74LS47 atau 74LS48.
Input desimal kode biner 74LS47 dapat dihubungkan ke output yang sesuai dari pencacah counter BCD 74LS90 untuk menampilkan urutan jumlah pada tampilan 7-segmen seperti yang ditunjukkan setiap kali tombol tekan SW1 ditekan.
Dengan mengubah posisi tombol tekan dan resistor 10kΩ, pencacahan counter dapat dilakukan untuk mengubah aktivasi atau pelepasan sakelar tombol, SW1 .
Rangkaian Pencacah Counter BCD Akhir 4-bit
Perhatikan bahwa display 7-segmen terbuat dari tujuh dioda pemancar cahaya individu untuk membentuk tampilan. Metode terbaik untuk membatasi arus melalui tampilan seven segmen adalah dengan menggunakan resistor pembatas arus secara seri dengan masing-masing dari seven LED seperti yang ditunjukkan. Tetapi kita bisa melakukan ini dengan dua cara.
Resistor Pembatas Arus
Jumlah cahaya yang dipancarkan oleh LED bervariasi dengan arus melalui perangkat dengan arus yang mengalir melalui resistor yang dibagi antara jumlah segmen tampilan. Maka kecerahan tampilan sekarang tergantung pada berapa banyak segmen yang menyala secara bersamaan.
Beberapa Resistor - di sini setiap segmen memiliki resistor pembatas arusnya sendiri seperti yang ditunjukkan pada rangkaian pencacah counter BCD sederhana kita di atas.
Umumnya tampilan seven-segmen membutuhkan sekitar 12 hingga 20 mili-amp untuk menerangi segmen, sehingga nilai resistif resistor pembatas arus (semuanya akan identik) dipilih untuk membatasi arus ke dalam nilai-nilai ini. Perhatikan bahwa beberapa tampilan dapat dihancurkan jika didorong pada 40mA ke atas.
Kelebihanya di sini adalah bahwa kecerahan segmen LED tertentu tidak tergantung pada keadaan enam LED lainnya yang memberikan tampilan kecerahan konstan.
Nilai dari resistor pembatas arus dapat dipilih untuk memberikan jumlah kecerahan yang benar karena jumlah cahaya sekitar juga akan menentukan intensitas LED yang diperlukan.
Rangkaian kita menunjukkan pencacah digital 0 hingga 9 sederhana menggunakan pencacah counter BCD 74LS90 dan driver tampilan seven-segmen 74LS47.
Untuk menghitung di atas 10 dan menghasilkan pencacah dan tampilan base-sepuluh 2-digit, kita perlu menggabungkan dua pencacah pembagian-oleh-sepuluh yang terpisah secara bersamaan.
Pencacah counter BCD 2 digit akan dihitung dalam desimal dari 00 hingga 99 (0000 0000 hingga 1001 1001) dan kemudian diatur ulang menjadi 00. Perhatikan bahwa meskipun pencacah 2 digit, nilai yang mewakili bilangan heksadesimal dari A hingga F tidak valid dalam kode ini.
Demikian juga, jika kita ingin menghitung dari 0 hingga 999 (0000 0000 0000 hingga 1001 1001 1001), maka diperlukan tiga counter decade berjenjang. Bahkan beberapa decade pencacah dapat dibangun hanya dengan mengalirkan bersama rangkaian pencacah BCD individu, satu untuk setiap decade seperti yang ditunjukkan.
Pencacah Counter BCD 2 digit dari 00 hingga 99
Ringkasan Pencacah Counter BCD
Dalam tutorial ini kita telah melihat bahwa Pencacah kode biner desimal atau counter BCD adalah perangkat yang melewati urutan sepuluh keadaan ketika itu clock dan kembali ke 0 setelah hitungan 9.
Dalam contoh sederhana kita di atas, pulsa clock input berasal dari tombol push sakelar tetapi pencacah counter dapat digunakan untuk menghitung banyak peristiwa dunia nyata seperti menghitung objek bergerak.
Namun, rangkaian yang sesuai mungkin diperlukan untuk menghasilkan pulsa listrik untuk setiap peristiwa yang akan dihitung karena peristiwa ini dapat terjadi pada interval waktu diskrit atau mereka mungkin benar-benar acak.
Dalam banyak rangkaian dan aplikasi elektronik digital, pencacah counter digital diimplementasikan menggunakan Toggle flip-flop atau dengan jenis flip-flop lain yang dapat dihubungkan untuk memberikan fungsi switching yang diperlukan, atau dengan menggunakan IC pencacahan khusus seperti IC 74LS90.
Pencacah biner adalah pencacah yang melewati urutan biner dan pencacah biner n-bit terbuat dari “n” jumlah flip-flop yang menghitung dari 0 hingga 2n-1.
Pencacah counter BCD mengikuti urutan sepuluh keadaan bagian dan menghitung menggunakan nomor BCD dari 0000 hingga 1001 dan kemudian kembali ke 0000 dan berulang.
Pencacah atau counter seperti itu harus memiliki setidaknya empat flip-flop untuk mewakili setiap angka desimal, karena angka desimal diwakili oleh kode biner dengan setidaknya empat bit memberikan hitungan MOD-10.
Kita juga telah melihat bahwa output kode BCD dapat ditampilkan menggunakan empat LED atau dengan tampilan digital. Tetapi untuk menampilkan setiap angka dari 0 hingga 9 membutuhkan rangkaian decoder, yang menerjemahkan representasi nomor kode biner ke tingkat logika yang sesuai pada setiap segmen tampilan.
Rangkaian tampilan decoder dapat dibangun dari elemen logika kombinasional dan ada banyak rangkaian terintegrasi (IC) khusus di pasaran untuk melakukan fungsi ini seperti 74LS47 BCD hingga decoder/driver IC seven-segmen.
Kebanyakan tampilan seven-segmen biasanya digunakan dalam aplikasi pencacahan multi-digit sehingga dengan menyatukan lebih banyak pencacah counter BCD, pencacah 4-digit yang memberikan tampilan dengan pembacaan maksimum 9999 dapat dibangun.
Pencacah counter BCD 74LS90 adalah rangkaian pencacahan yang sangat fleksibel dan dapat digunakan sebagai pembagi frekuensi atau dibuat untuk membagi jumlah bilangan bulat dari 2 hingga 9 dengan memasukkan output yang sesuai kembali ke Set Reset input dan IC.