Transcript XII. RANGKAIAN LOGIKA SEKUENSIAL SINKRON A. PENDAHULUAN Pulsa Clock

XII.
RANGKAIAN LOGIKA
SEKUENSIAL SINKRON
A. PENDAHULUAN
Output
Input
R.Kombinasi
Onal
Flip-Flop
Pulsa Clock
Pulsa Clock
B. LATCHES
1. RS – FF = Reset – Set Flip -Flop
= Bistable
= One Bit Memory
• Simbol RS – FF
S
RS - FF
R
Q
Q
• Komponen RS – FF
a.Gerbang NAND
S
Q
Q
R
Tabel kebenaran
INPUT
OUTPUT
R
S
Q
Q’
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
Qn
1
1
0
Qn’
b. Gerbang NOR
R
Q
Q
S
Tabel kebenaran
INPUT
OUTPUT
R
S
Q
Q’
0
0
1
1
0
1
0
1
Qn
0
1
0
Qn’
1
0
0
2.
CLOCKED RS - FF
• Simbol
S
Clk
R
RS - FF
Q
Q
• Diagram logika
S
Q
Clk
R
Q
• Tabel kebenaran
INPUT
Q
S
R
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
OUTPUT
Q
• Persamaan
karakteristik
n+1
0
0
1
x
1
0
1
x
x
= indeterminate
Qn
= PS (Present State)
Qn+1 = NS (Next State)
Qn+1=S+RQ
SR=0
3.
DATA – FF ( D – FF )
• Simbol
D
Clk
D - FF
Q
Q’
• Diagram logika
S
Q
Clk
Q’
• Tabel kebenaran
INPUT
Qn
D
0
0
1
1
0
1
0
1
OUTPUT
Q
n+1
0
1
0
1
• Persamaan karakteristik
Qn+1=D
4.
TOGGLE – FF ( T – FF )
• Simbol
D
Clk
T - FF
Q
Q
• Diagram logika
T
Q
Clk
Q’
• Tabel kebenaran
INPUT
Q
T
0
0
1
1
0
1
0
1
OUTPUT
Q
n+1
0
1
1
0
• Persamaan karakteristik
Q
n+1
= T Q’ + Q T’
5.
JK - FF
• Simbol
J
Clk
K
JK - FF
Q
Q’
• Diagram logika
J
Q
Clk
K
Q’
• Tabel kebenaran
INPUT
OUTPUT
Qn
J
K
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Q
n+1
0
0
1
1
1
0
1
0
• Persamaan karakteristik
Q n + 1 = J Qn’ + K’ Qn
XIII. RANGKAIAN LOGIKA
SEKUENSIAL SINKRON
A.
PROSEDUR PERANCANGAN RANGKAIAN
SEKUENSIAL SINKRON
1. Nyatakan diagram keadaan (State diagram),
diagram waktu/alir dalam bentuk tabel
present state dan next state, kemudian
merubah tabel tersebut menjadi tabel
eksitasi.
2. Memilih jenis FF untuk menentukan
persamaan moore atau meely atau eksitasi
dengan metode peta K.
3. Menggambar rangkaian sekuensial sinkron
yang dihubungkan sistem clock ke semua FF
agar semua serempak terkontrol.
CONTOH 1
Rancang rangkaian sekuensial sinkron
menggunakan JK-FF untuk state tabel sbb.
Present State
A
0
0
1
1
Next State
B
0
1
0
1
X=0
A
0
1
1
1
X=1
B
0
0
0
1
A
0
0
1
0
B
1
1
1
0
LANJUTAN ………
Tabel eksitasi dengan JK - FF
PS
INPUT
NS
INPUT JK - FF
A
B
X
A
B
JA KA
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0 X
0 X
1 X
0 X
X 0
X 0
X 0
X 1
JB KB
0
1
X
X
0
1
X
X
X
X
1
0
X
X
0
1
Lanjutan ……..
Persamaan karakteristik
JA = BX’
JB = X
KA = BX
KB = (AX)’ + AX = (A  X)’
Gambar rangkaian logika
B’
A
A’
B
Q
K
A
Q
J
Q
K
B
Q
J
CLK
X
B.
PROSEDUR ANALISIS RANGKAIAN
SEKUENSIAL SINKRON
1. Tentukan variabel keadaan Flip - Flop
2. Tentukan persamaan eksitasi Flip-Flop
3. Persamaan output Next State dapat
diperoleh dari tabel dan persamaan
karakteristik (D – FF, T – FF, JK – FF
dan RS – FF)
4. Tentukan tabel transisi menggunakan
peta - K
5. Buat diagram keadaan (state Diagram)
Contoh …….
Analisa dan buatlah diagram keadaan untuk
rangkaian logika sbb.
X
D1
Y1
D-FF
Y1
D2
Y2
D-FF
Y2
1
2
CLOCK
Z
Lanjutan ……..
Persamaan eksitasi
D1 = Y1 Y2 X
D2 = X + Y1 Y2
Z
= Y1.Y2.X
Persamaan output Next State ( Ingat
persamaan karakteristik untuk D – FF
(Q n + 1 = D )
Y1 (n + 1) = D1 = Y1 Y2 X
Y2 (n + 1) = D2 = X + Y1 Y2
Lanjutan ……..
Tabel Transisi
Y1Y2/X
0
1
Y1Y2/X
0
1
00
11 , 0 01 , 0
a 00
a,0
b,0
01
11 , 0 01 , 0
b 01
c,0
b,0
11
00 , 0 01 , 0
c 11
a,0
b,0
10
00 , 0 01 , 0
d 10
a,0
b,0
Z
Y2 (n + 1)
Y1 (n + 1)
STATE DIAGRAM
0/0
1/0
a
1/0
0/0
1/0
b
0/0
1/1
c
0/0
d
State redudant
(keadaan berlebih)
Contoh 2.
Analisa dan buatlah diagram keadaan untuk
rangkaian logika sbb.
X
J1
K1
J2
K2
CLK
Y1
Y1
Y2
Y2
Z
Jawab.
Langkah 1/2
Variabel keadaan
pers. Eksitasi
J1 = Y2(n)X
K1 = Y2(n)
input
J2 = X
K2 = X’
Z = Y1(n)Y2(n)
output
Langkah 3
Pers. Output NS (JK – FF)
Qn+1 = QnK’ + Qn’
Y1(n+1) = Y1(n) (Y2(n))” + Y1(n) Y2(n)X
= Y1(n) Y2(n) + (Y1(n))’ Y2(n)X
Y2(n+1) = Y2(n) (X)” + Y2(n)X
= Y2(n)X + (Y2(n))’ X
=X
Langkah 4
Peta K
tabel transisi
Y1nY2n/X X = 0
00
00,0
X=1
01,0
01
00,0
11,0
11
10,0
11,0
10
00,1
01,0
Y1(n+1)
Y2(n+1)
Z
X
0
1
a
a,0
b,0
b
a,0
c,0
c
d,0
c,0
d
a,1
b,1
Y1Y2
Langkah 5
Diagram keadaan
0/0
a
0/0
1/0
0/1
1/1
d
b
0/0
1/0
c
1/0
Latihan…….
Buat diagram rangkaian sekuensial sinkron
X
D1
D2
CLK
Y1
Y1’
Y2
Y2’
Z
Jawaban.
X
Z
0/0
1/0
0/1
00
0/1
1/0
10
1/0
0/1
01
1/0
11
C.
HDL UNTUK RANGKAIAN
SEKUENSIAL SINKRON
Behavioral Modelling
Initial
Always
XIV. RANGKAIAN LOGIKA
SEKUENSIAL SINKRON
A. PENYEDERHANAAN KONDISI ( STATE
REDUCTION )
State reduction adalah prosedur untuk
melakukan penyederhanaan didasarkan
pada algoritma bahwa dua keadaan (state)
dalam tabel keadaan (state table) dapat
digabungkan menjadi satu, jika dapat
ditunjukkan bahwa mereka sama.
Dua keadaan (state) disebut sama jika
untuk
setiap kombinasi
input
yang
mungkin
menghasilkan
output
sama
menuju ke keadaan berikut (next state)
yang sama
B.
ALGORITMA STATE REDUCTION
State Diagram
State Table
Implication Table
State Table Hasil Reduksi
State Diagram Hasil Reduksi
CONTOH 1
Diinginkan state diagram ini dapat di
sederhanakan state/kondisinya.
1/1
0/0
b
a
0/1
1/0
c
0/1
1/1
d
0/0
1/0
e
1/1
State Diagram
0/1
Lanjutan ………
Jawab
Present State
a
b
c
d
e
Next State
X=0
b
e
c
b
e
Output
X =1 X = 0
d
c
b
d
c
State Table
0
1
1
0
1
X=1
1
0
1
1
0
Lanjutan ……
b
c
d
X
e
X = Kondisi State
yang tidak sama
X
X
v
X
X
X
v
X
X
V = Kondisi State
yang sama
Dari Implication table diperoleh State
reduction sbb.
( a,d ) ( b,e ) ( c ) atau
a=d
b=e
Lanjutan ……..
Present
Next State
State
X=0
a
b
c
b
b
c
Output
X =1 X = 0
a
c
b
0
1
1
State Table Hasil Reduksi
X=1
1
0
1
Lanjutan ……..
1/1
a
0/0
0/1
b
c
0/1
1/0
State Diagram Hasil Reduksi