TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Disusun Oleh:
Nikolas Denis Adrian NIM : 035114013
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
By:
Nikolas Denis Adrian
Student Number : 035114013
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 12 Desember 2007 Penulis
“Manusia Tidak Akan Bertahan Hidup
Jika Selalu Mementingkan Rasa Malu”
Kupersembahkan tugas ahkir ini kepada
kedua ORANGTUAKU,
Mbak Mervi, Delania, keluarga besar Toeroet
dan keluarga besar Tidarso yang selalu memberi semangat
Nikolas Denis Adrian 035114013
INTISARI
Perbedaan standar kualitas tampilan monitor atau menurunnya kualitas pada monitor dapat menyebabkan informasi yang akan diterima pengguna menjadi keliru. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah alat pembangkit pola video yang dapat menampilkan pola – pola sehingga dapat digunakan sebagai acuan untuk pengaturan tampilan dan warna pada monitor.
Pembangkit pola video ini menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pemroses data baik untuk masukan maupun keluaran, unit tombol sebagai masukan, dan rangkaian DAC untuk mengubah data digital dari mikrokontroler menjadi analog. Pembangkit pola video ini berfungsi menampilkan delapan pola yaitu pola titik, pagar silang, garis horizontal, garis vertikal, warna merah, hijau, biru, dan pola pelangi.
Pembangkit pola video ini telah dicoba dan berfungsi dengan menampilkan pola-pola video. Akan tetapi masih terdapat cacat pada pola-pola video yang dihasilkan yang disebabkan oleh keterbatasan frekuensi kerja mikrkontroler,
overshoot dan risetime dari DAC.
Nikolas Denis Adrian 035114013
ABSTRACT
The monitor quality standard difference or monitor quality decrease can make the information that will being accepted to be mistaken. Therefore needed a video pattern generator device that can show patterns so it can be used to be a reference to calibrate display and color in monitor.
This video pattern generator use microcontroller as central processing data both for input data or output data, button unit as input, and DAC circuit for change digital data from microcontroller to be an analog. This video pattern generator function is to show eight patterns that is dot pattern, pagar silang, horisontal line, vertikal line, red color, green color, blue color and rainbow pattern.
This video pattern generator has been tested and is proved that it works well to show video patterns. But, errors still can be found at the video pattern, it is cause by the limitation of the microcontroller frequency, overshoot and rise time from DAC.
Puji syukur kepada Allah Bapa atas segala kurnianya sehingga tugas ahkir dengan judul “Pembangkit Pola Video Untuk Monitor Komputer” ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas ahkir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada program studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.
Pada proses pembuatan tugas ahkir ini penulis menyadari bahwa banyak pihak yang ikut membantu sehingga tugas ahkir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Tuhan Yesus Kristus yang telah memberi kekuatan dan sebagai segala sumber inspirasiku.
2. Bapak Martanto, S.T., M.T. sebagai dosen pembimbing I yang telah bersedia memberikan bimbingan, ide, saran, dan waktu dalam menyelesaikan tugas ahkir ini.
5. Mas Sur dan Mas Broto yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk turut mambantu, Mas Mardi dan Mas Ucup yang setia menemani di lab sampai sore.
6. Semua orang yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas ahkir ini. Penulis menyadari bahwa tugas ahkir ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu semua kritik dan saran yang besifat membangun akan penulis terima.
Yogyakarta, 12 Desember 2007 Penulis
Daftar Isi
2.1. Monitor CRT (Cathode Ray Tube) ... 2.2. Video Graphics Array (VGA) ... 2.3. Mikrokontroler ...
2.3.1. Arsitektur ATtiny2313 ... 2.3.2. Port I/O ... 2.4. Penguat Pembalik ... 2.5. R-2R Ladder dengan Penguat Pembalik ... 2.6. Penguat Pembalik dengan Transistror Sebagai Current Booster ... BAB III. Perancangan ... 3.1.Diagram Blok Pembangkit Pola Video untuk Monitor Komputer ... 3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 3.2.1. Mikrokontroler ... 3.2.2. Rangkaian DAC ... 3.3. Kombinasi Warna RGB ... 3.4. Perancangan Program ... 3.4.1. Pola Titik ... 3.4.2. Pola Garis Horisontal ... 3.4.3. Pola Garis Vertikal ...
Gambar 2.1 Monitor CRT ... Gambar 2.2 Raster Scan ... Gambar 2.3 Pin DB-15 ... Gambar 2.4 Timing Horisontal ... Gambar 2.5 Timing Vertikal ... Gambar 2.6 Arsitektur ATtiny 2313 ... Gambar 2.7 IC Mikrokontroler ATtiny2312 ... Gambar 2.8 Penguat Pembalik ... Gambar 2.9 R-2R Ladder dengan Penguat Pembalik ... Gambar 2.10 R2R Ladder yang Disederhanakan ... Gambar 2.11 Penguat Pembalik dengan Transistor Sebagai Current Booster ... Gambar 3.1 Diagram Blok Pembangkit Pola Video ... Gambar 3.2 Rangkaian DAC ... Gambar 3.3 Resistansi R-2R Ladder ... Gambar 3.4 Resistansi R-2R Ladder dan Penguat Inverting ... Gambar 3.5 Rangkaian Penguat Inverting ...
Gambar 3.9 Diagram Alir Sinkronisasi Vertikal ... Gambar 3.10 Diagram Alir Sinkronisasi Horisontal ... Gambar 3.11 Pola Titik ... Gambar 3.12 Diagram Alir Pola Titik ... Gambar 3.13 Pola Garis Horisontal ... Gambar 3.14 Diagram Alir Pola Garis Horisontal ... Gambar 3.15 Pola Garis Vertikal ... Gambar 3.16 Diagram Alir Pola Garis Vertikal ... Gambar 3.17 Pola Pagar Silang ... Gambar 3.18 Diagram Alir Pola Pagar Silang ... Gambar 3.19 Diagram Alir Pola Warna Merah ... Gambar 3.20 Diagram Alir Pola Warna Hijau ... Gambar 3.21 Diagram Alir Pola Warna Biru ... Gambar 3.22 Pola Warna Pelangi ... Gambar 3.23 Diagram Alir Pola Warna Pelangi ... Gambar 4.1 Perangkat Keras Hasil Perancangan ... Gambar 4.2 Bagian-Bagian Alat Pembngkit Pola Video ... Gambar 4.3 Keluaran Alat ...
Gambar 4.7 Memilih Mode 2 ... Gambar 4.8 Memilih Pola Warna Hijau ... Gambar 4.9 Pola Warna Hijau Yang Ditampilkan ... Gambar 4.10 Timing Horisontal ... Gambar 4.11 Timing Vertikal ... Gambar 4.12 Sinyal Sinkronisasi Horisontal ... Gambar 4.13 Sinyal Sinkronisasi Vertikal ... Gambar 4.14 Sinyal Sinkronisasi Vertikal dan Horisontal ... Gambar 4.15 Sinyal Red Pola Titik ... Gambar 4.16 Sinyal Green Pola Titik ... Gambar 4.17 Sinyal Blue Pola Titik ... Gambar 4.18 Tampilan Pola Titik ... Gambar 4.19 Tampilan Pada Monitor Samsung 591SG ... Gambar 4.20 Sinyal Pola Horisontal ... Gambar 4.21 Tampilan Pola Garis Horisontal ... Gambar 4.22 Sinyal Pola Vertikal ... ... ... Gambar 4.23 Tampilan Pola Garis Vertikal ... ... ... Gambar 4.24 Sinyal Pola Pagar Silang ...
Gambar 4.28 Sinyal Pola Warna Hijau ... ... ... Gambar 4.29 Tampilan Pola Warna Hijau ... ... ... Gambar 4.30 Sinyal Pola Warna Biru ... ... ... Gambar 4.31 Tampilan Pola Warna Biru ... ... ... Gambar 4.32 Sinyal Pola Warna Pelangi... ... ... Gambar 4.33 Tampilan Pola Warna Pelangi ... ... ...
Daftar Tabel
Tabel 2.1. Fungsi Pin DB-15 ... Tabel 2.2. Standar Resolusi ... Tabel 2.3. Timing Horisontal ... Tabel 2.4. Timing Vertikal ... Tabel 3.1 Nilai Tegangan Keluaran R-2R Ladder ... Tabel 3.2 Warna Pembentuk Pola ... Tabel 3.3 Data Warna Pola Warna Pelangi ... Tabel 4.1 Pembagian Pola Ke Dalam Dua Mode ... Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Sinkronisasi Horisontal ... Tabel 4.3 Data Hasil Pengamatan Sinkronisasi Vertikal ... Tabel 4.4 Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Horisontal ... Tabel 4.5 Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Vertikal ... Tabel 4.6 Data Hasil Pengamatan Pola Titik ... Tabel 4.7 Perhitungan Galat Data Pola Titik ... Tabel 4.8 Data Hasil Pengamatan Pola Garis Horisontal ... Tabel 4.9 Perhitungan Galat Data Pola Gris Horisontal ...
Vertikal ... Tabel 4.13 Data Hasil Pengamatan Pola Pagar Silang Menampilkan Garis
Horisontal ... Tabel 4.14 Perhitungan Galat Data Pola Pagr Silang Menampilkan Garis
Vertikal ... Tabel 4.15 Perhitungan Galat Data Pola Pagr Silang Menampilkan Garis
Horisontal ... Tabel 4.16 Hasil Pengamatan Pola Warna Merah ... Tabel 4.17 Perhitungan Galat Data pola Warna Merah ... Tabel 4.18 Hasil Pengamatan Pola Warna Hijau ... Tabel 4.19 Perhitungan Galat Data pola Warna Hijau ... Tabel 4.20 Hasil Pengamatan Pola Warna Biru ... Tabel 4.21 Perhitungan Galat Data pola Warna Biru ... Tabel 4.22 Hasil Pengamatan Pola Warna Pelangi ... Tabel 4.23 Perhitungan Galat Data pola Warna Pelangi ...
64
64
65
Daftar Lampiran
Lampiran 1. Rangkaian Pembangkit Pola Video Untuk Monitor Komputer Lampiran 2. Simulasi Warna RGB Menggunakan Program Paint
Lampiran 3. Program Pembangkit Pola Video Untuk Monitor Komputer Lampiran 4. Datasheet Mikrokontroler ATtiny2313
Bab I
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Monitor merupakan bagian yang sangat penting dalam sebuah sistem komputer yang berfungsi menampilkan data dan informasi dalam bentuk tulisan, gambar, dan simbol. Dalam proses penyampaian informasi dari komputer ke pengguna, obyek dan warna menjadi bagian yang sangat penting karena akan membuat informasi yang akan disampaikan menjadi lebih menarik.
1.2. Rumusan Masalah
Dari uraian latar belakang di atas, maka dapat diperoleh suatu rumusan masalah yaitu bagaimana membuat suatu alat pembangkit pola video untuk monitor komputer komputer yang dapat digunakan sebagai alat bantu pengujian kualitas tampilan pada monitor dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pemroses data.
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat pembangkit pola video untuk monitor komputer komputer yang dapat digunakan sebagai alat bantu pengujian kualitas tampilan pada monitor dengan menggunakan mikrokontroler sebagai pemroses data.
Manfaat yang dapat diperoleh dengan adanya penelitian ini adalah tersediannya sebuah alat pembangkit pola video yang dapat digunakan sebagai alat bantu untuk menguji kualitas tampilan dan warna dan sebagai acuan pengaturan warna pada monitor.
1.4. Batasan Masalah
1. Resolusi monitor yang digunakan VGA (640x480) dengan refresh rate 60Hz. 2. Menggunakan 6 bit kualitas warna RGB dengan 2 bit data untuk masing –
masing unsur warna.
4. Menggunakan mikrokontroler ATtiny2313.
1.5. Metodologi Penelitian
Penelitian ini disusun berdasarkan :
a. Mengumpulkan referensi literatur dari perpustakaan dan internet. b. Mempelajari cara kerja dan membuat perancangan alat.
c. Membuat perangkat keras dan program. d. Pengujian alat dan pengambilan data e. Penyusunan laporan
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dibagi menjadi beberapa bab, yaitu:
BAB I. Berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II. Berisi dasar teori monitor CRT, Video Graphics Array (VGA), mikrokontroler, penguat pembalik, R-2R ladder, dan transistor sebagai current booster.
BAB III. Berisi perancangan alat yang meliputi diagram blok perancangan, perancangan perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak.
Bab II
Dasar Teori
2.1. Monitor CRT (Cathode Ray Tube)
Monitor CRT merupakan salah satu perangkat keluaran dari sebuah komputer yang berfungsi menampilkan informasi berupa gambar, tulisan dan simbol. CRT memperoleh informasi gambar berupa sinyal analog, kemudian sinyal informasi tersebut disandikan oleh sistem pengontrol gambar yang terletak di dalam monitor tersebut.
Prinsip kerja monitor CRT adalah elektron berkecepatan tinggi dipancarkan oleh senapan elektron. Elektron-elektron difokuskan dan dipercepat oleh lensa elektron dan diarahkan ke layar yang berfungsi sebagai anoda. Layar dilapisi dengan bubuk fosfor yang akan berpendar jika ditembak oleh elektron berkecepatan tinggi. Pancaran elektron elektron tersebut akan dipertahankan arah sasarannya oleh shadow mask (lempengan logam yang di dalamnya terdapat lubang – lubang) dan memberikan titik stationer pada layar. Untuk menghasilkan tampilan, CRT harus mempunyai kemampuan untuk membelokan pancaran pada arah horisontal (x) dan vertikal (y).
Sedangkan metode elektromagnetik menggunakan medan magnet yang dibangkitkan oleh arus yang melalui kumparan.
Gambar 2.1 Monitor CRT (http://easymamecab.mameworld.net)
Metode pemancaran elektron yang digunakan monitor CRT adalah metode
raster scan. Dalam metode ini sederetan pancaran elektron ditembakkan seperti pada gambar 2.2. Pancaran berjalan dari arah kiri ke kanan dengan kecepatan tetap dan kemudian kembali ke bagian kiri layar, dan seterusnya. Pada saat bersamaan, pancaran diarahkan untuk bergerak ke bawah dengan kecepatan yang lebih lambat untuk menscan seluruh layar. Setelah pancaran mencapai akhir baris (menghasilkan
frame), pancaran dikembalikan secara cepat ke posisi semula untuk menghasilkan
frame berikutnya. Proses ini akan dilakukan secara berulang-ulang beberapa kali, biasanya 50 kali dalam satu detik, frekuensi perulangan ini dikenal dengan nama
Gambar 2.2 Raster Scan
Untuk menghasilkan tampilan pada sebuah monitor CRT dibutuhkan lima sinyal masukan yaitu:
1. Sinyal red (merah) untuk membangkitkan fosfor merah 2. Sinyal green (hijau) untuk membangkitkan fosfor hijau 3. Sinyal blue (biru) untuk membangkitkan fosfor biru
4. Sinyal sinkronisasi horisontal untuk mengendalikan tembakan elektron dari kanan ke kiri.
5. Sinyal sinkronisasi vertikal untuk mengendalikan tembakan elektron dari atas ke bawah.
Gambar 2.3 Pin DB-15 (http://computer.howstuffworks.com)
Tabel 2.1. Fungsi Pin DB-15 (http://computer.howstuffworks.com)
No. Pin Fungsi Pin 1 RED Video
2 GREEN Video
3 BLUE Video
4 Monitor ID # 2
5 Digital Ground
6 RED Ground
7 GREEN Ground
8 BLUE Ground
9 KEY
10 SYNC Ground
11 Monitor ID # 0
12 Monitor ID # 1
13 Horizontal Sync
14 Vertical Sync
15 Not Connected
2.2. Video Graphics Array (VGA)
Video Graphics Array (VGA) adalah salah satu standar tampilan analog pada monitor komputer. Sesuai standar resolusi dari VESA, resolusi yang digunakan pada monitor VGA adalah 640 x 480 pixel.
Tabel 2.2. Standar Resolusi (http://i.cmpnet.com)
VGA juga memiliki standar frekuensi dan pewaktuan horisontal dan vertikal untuk menghasilkan tampilan pada monitor pada resolusi 640 x 480 dengan refresh rate sebesar 60 Hz. Frekuensi detak yang digunakan pada resolusi VGA adalah 25,175 MHz.
Gambar 2.4 Timing Horisontal (http://www.ePanorama.net)
Tabel 2.3. Timing Horisontal Waktu (μs) Keterangan
A 31,77 Waktu satu baris
B 3,77 Lebar pulsa sinkronisasi horisontal C 1,89 Back porch horisontal D 25,17 Waktu sinyal video satu baris E 0,94 Front porch horisontal
Tabel 2.4. Timing Vertikal Waktu (ms) Keterangan
O 16,68 Waktu total satu frame P 0,06 Lebar pulsa sinkronisasi vertikal
Q 1,02 Back porch
R 15,25 Waktu sinyal video satu frame
S 0,35 Front porch
2.3. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu komponen semikonduktor yang didalamnya sudah terdapat suatu sistem mikroprosesor seperti: ALU, ROM, RAM, dan Port I/O. ATtiny2313 digunakan karena memiliki beberapa fasilitas penting yang dapat mendukung pembuatan pembangkit pola video untuk monitor komputer yaitu:
• Sebagian besar eksekusi satu siklus
• ATtiny mengandung Flash memori 2 Kbyte On-chip untuk menyimpan program.
• 18 Programmable saluran I/O
• Mencapai 20 MIPS Throughput pada 20 MHz
• Satu Timer/Counter 8-bit dengan Separate Prescaler (sumber detak yang bisa diatur) dan Mode Pembanding
• Satu Timer/Counter 16-bit dengan Separate Prescaler, mode Pembanding, Mode Capture (penangkap triger)
2.3.1. Arsitektur ATtiny2313
bus untuk data juga terpisah. Dalam arsitektur AVR, seluruh GPR (General Purpose Register) terhubung langsung ke ALU sehingga eksekusi instruksi lebih cepat.
Dari 32 register yang dimiliki ATtiny2313 terdapat enam buah register yang dapat digunakan untuk pengalamatan tidak langsung 16-bit sebagai register pointer. Register tersebut memiliki nama khusus, yaitu X, Y, dan Z. ALU mendukung operasi bit, fungsi aritmatika dan logika antara register dengan register atau antara register dengan nilai konstan, atau hanya operasi satu register.
Gambar 2.6 Arsitektur ATtiny 2313 (Winoto,2006)
2.3.2. Port I/O
tersebut. Port biasanya diorganisasikan dalam bilangan 8-bit, namun juga dapat diakses sebagai 8 bit tunggal. Jika bit tunggal akan digunakan, maka kita dapat juga menggunakan nama yang didefinisikan dlam file include. Dengan mengikuti aturan penamaan tersebut kita tidak perlu mengingat-ingat posisi bit tersebut dalam suatu port.
Dapat dilihat pada gambar 2.7, Mikrokontroler ATtiny2313 memiliki tiga port I/O yaitu Port A (3-bit directional I/O port), Port B (8-bit directional I/O port), dan Port D (7-bit directional I/O port).
Gambar 2.7 IC Mikrokontroler ATtiny2312 (Winoto,2006)
2.4. Penguat Pembalik
Rangkaian penguat yang sering digunakan untuk memperoleh penguatan yang konstan adalah penguat pembalik. Tegangan keluarannya diperoleh dari perkalian tegangan masukan dengan nilai penguatan yang konstan yang diperoleh dari pengaturan nilai resistor masukan Ri dan resistor feedback Rf. Keluaran yang dihasilkan juga memiliki perbedaan fasa 180° dari masukannya. Sehingga nilai tegangan keluaran dari penguat pembalik dapat ditulis
vo = vi
Ri Rf ×
− ---(1)
2.5. R-2R Ladder dengan Penguat Pembalik
Tegangan keluaran pada R-2R Ladder dapat dikalikan atau dikuatkan dengan suatu penguat tegangan dengan menghubungkan jaringan R-2R dan penguat operasional pembalik.
Pada rangkaian pengubah digital ke analog jenis ini untuk menghitung tegangan pada masing-masing titik via dan vib dengan prinsip voltage divider
(pembagi tegangan) dan resistor thevenin. Pada gambar 2.11 via merupakan LSB sedangkan vib merupakan MSB dari sebuah data.
Dengan nilai resistor R1=R2=R4=2R dan R3=R5=R, maka tegangan pada titik
Rth1 adalah tahanan thevenin dari R1 dan R2
Kemudian tegangan pada titik VB adalah:
Dengan nilai tahanan thevenin Rth2 adalah
4 maka rangkaian R-2R Ladder menjadi:
Gambar 2.10 R-2R Ladder yang Disederhanakan
Dengan nilai Rin = Rth2 + R5 = 2R maka nilai penguatannya adalah
2.6. Penguat Pembalik dengan Transistor Sebagai Current Booster.
Gambar 2.11 Penguat Pembalik dengan Transistor Sebagai Current Booster
Rangkaian ini dapat mengendalikan tegangan pada sebuah beban berupa hambatan RL yang membutuhkan arus lebih besar daripada arus yang dihasilkan oleh
sebuah opamp. Sebuah konfigurasi transistor daya NPN digunakan untuk menghasilkan penguatan arus yang dibutuhkan. Konfigurasi opamp yang digunakan adalah rangkaian penguat pembalik agar diperoleh Zi (resistansi masukan) yang tinggi.
Pemasangan resistor umpan balik (R2) seperti pada gambar 2.11 dibutuhkan
agar tegangan yang menuju beban sama dengan tegangan masukan. Perhitungan tegangan beban RL dapat dilihat dalam persamaan berikut
Vo = R2/R1 x Vi ---(7)
BAB III
Perancangan
Untuk membuat sebuah pembangkit pola video untuk monitor komputer komputer diperlukan tahapan – tahapan, yang pertama diagram blok dari sistem pembangkit pola video, yang kedua adalah perancangan perangkat keras (hardware) dan melakukan perhitungan terhadap nilai-nilai komponen yang akan digunakan sesuai dengan spesifikasi alat, yang ketiga membuat perancangan pola dan diagram alir dari pola – pola yang akan dikehendaki.
3.1. Diagram Blok Pembangkit Pola Video untuk Monitor Komputer
Sesuai dengan diagram blok pada gambar 3.1 , pembangkit pola video menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pemroses data baik untuk masukan maupun keluaran. Mikrokontroler akan menghasilkan data-data warna RGB dalam bentuk digital dan masing-masing warna membutuhkan dua bit data warna. Selain itu mikrokontroler berfungsi menghasilkan sinyal kotak yang akan digunakan untuk sinkronisasi vertikal dan horisontal. Karena masukan pada monitor untuk informasi warna merupakan sinyal analog, maka diperlukan DAC (Digital to Analog Converter) sebanyak tiga buah untuk masing-masing sinyal red, green, dan blue
(RGB). Pada bagian sinkronisasi vertikal dan horisontal digunakan transistor sebagai saklar untuk menghasilkan sinyal kotak yang mantap.
Kombinasi dari ketiga warna RGB akan menghasilkan pola–pola yang akan digunakan sebagai alat bantu untuk menguji kualitas warna dari monitor. Pola yang digunakan ada delapan pola yaitu pola titik, pola vertikal, pola garis horisontal, pola garis vertikal, pola pagar silang, pola warna merah, pola warna hijau, pola warna biru, dan pola pelangi. Pengguna dapat memilih salah satu pola dengan menekan tombol pada bagian masukan yang mewakili masing-masing pola.
3.2. Perancangan Perangkat Keras
3.2.1. Mikrokontroler
Dalam pembangkit pola video mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pemrosesan data baik untuk data masukan maupun untuk data keluaran. Standar resolusi yang digunakan pada pembangkit pola video adalah 640x480 (VGA) yang membutuhkan frekuensi detak tiap pixel (pixel clock) sebesar 25,175 MHz , sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menampilkan warna tiap 1 pixel adalah:
s
Pada alat ini, jumlah pixel terkecil yang digunakan untuk membentuk suatu pola adalah 5 pixel sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan 5 pixel tesebut adalah:
T5pixel = jumlah pixel x T1pixel
= 5 x 0,0397μs = 0,1985μs
Sehingga frekuensi minimum yang dibutuhkan untuk membentuk suatu pola adalah: fmin = 1/0,1985μs = 5,037MHz
s
Waktu yang dihasilkan dengan menggunakan frekuensi detak tersebut memang tidak dapat digunakan untuk menampilkan perubahan warna tiap 1 pixel. Akan tetapi dengan metode pengalamatan I/O langsung, perubahan warna maksimal yang dapat dihasilkan dengan menggunakan frekuensi detak sebesar 10 Mhz adalah:
pixel
Sehingga jumlah pixel terkecil yang dapat dihasilkan jika menggunakan frekuensi mikrokontroler sebesar 10 Mhz adalah 2,5175 pixel
Sebagai masukan dan keluaran pada mikrokontroler digunakan port D dan port B. Jumlah pin pada port D yang digunakan sebagai masukan ada lima buah yaitu pin PD0 sebagai masukan untuk pemilihan mode. Sedangkan pin PD2, PD3, PD4, dan PD5 digunakan untuk masukan dari encoder.
3.2.2. Rangkaian DAC
transistor agar tegangan keluaran dari rangkaian DAC tidak terbebani ketika dihubungkan dengan beban. Gambar rangkaian DAC dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 3.2 Rangkaian DAC
Jika nilai R yang digunakan adalah 10 kΩ maka nilai resistansi rangkaian R2R menjadi R3=R5=10kΩ dan R1=R2=R4=R6=20kΩ
Hasil keluaran (vo) ketika memperoleh masukan vib dan via dengan logika 00,01,10,dan 11 pada R2R dengan menggunakan analisis pembagi tegangan dan thevenin dapat diperoleh dari perhitungan berikut:
Saat via berlogika 1 (5V) dan vib berlogika 1 (5V), berdasarkan persamaan 2, 3, 4 dan 5 maka diperoleh nilai-nilai komponen pada R-2R Ladder adalah
• V1 =
Kondisi via berlogika 1 dan vib berlogika 1 merupakan kondisi biner maksimum, sehingga digunakan untuk mewakili nilai tegangan 0,7 V pada monitor. Rangkaian DAC yang digunakan merupakan rangkaian R-2R Ladder dengan penguat pembalik sehingga diinginkan nilai vo = -0,7V. Menggunakan persamaan 6, karena nilai V2 = 3,75V maka agar diperoleh nilai vo sebesar -0,7V digunakan nilai resistor R6 sebesar
Ω
Gambar 3.4 Resistansi R-2R Ladder dan Penguat Inverting
Dengan nilai resistansi sesuai dengan gambar 3.5, dapat diperoleh nilai tegangan keluaran vo adalah:
Tabel 3.1 Nilai Tegangan Keluaran R-2R Ladder vib (V) via (V) vo (V)
0 0 0
0 5 -0,233
5 0 -0,467
5 5 -0,7
Gambar 3.5 Rangkaian Penguat Inverting dengan Transistor Current Booster
Dengan menggunakan nilai vo = -0,7V, R7 sebesar 10kΩ, maka jika diinginkan vo3 = 0,7V nilai R8 dapat diperoleh dengan perhitungan.
vo R R
vo =− ×
7 8
3
k
R 10
7 , 0
7 , 0
8 =−− × = 10kΩ
Pada rangkaian DAC digunakan Op-Amp dengan jenis LF356, sedangkan rangkaian transistor direct coupling digunakan transistor NPN dengan jenis 2N2222,
datasheet terlampir.
Gambar 3.6 Rangkaian Alat DAC
3.3 Kombinasi Warna RGB
Pada pembangkit pola video untuk monitor komputer komputer ini digunakan data warna untuk masing-masing unsur warna RGB sebesar 2 bit data, sehingga secara keseluruhan ada 6 bit data warna RGB, dan dari 6 bit data warna tersebut dapat dihasilkan 26 = 64 kombinasi warna. Agar 64 kombinasi warna dapat diketahui, maka digunakan program Paint untuk mensimulasikan warna yang diinginkan.
data warna, maka data biner 00 dapat mewakili data desimal 0 dan data biner 11 mewakili data desimal 255. Data desimal yang mewakili data biner 01 dan 10 dapat dihitung dengan perbandingan berikut:
Data desimal untuk 01 = 255 3 1
× = 85
Data desimal untuk 10 = 255 3 2
× = 170
Data-data desimal tesebut selanjutnya digunakan untuk simulasi dengan program paint dengan hasil simulasi terlampir.
Pada alat pembangkit pola video ini warna-warna yang digunakan untuk membangun pola yang direncanakan adalah
Tabel 3.2 Warna Pembentuk Pola Data Desimal Pembulatan Data
3.4. Perancangan Program
Program yang digunakan untuk menghasilkan sebuah pembangkit pola video untuk monitor komputer komputer terdiri dari program utama dan subrutin-subrutin.
Gambar 3.7 Diagram Alir Program Utama
Pada program cek masukan mula-mula akan dicek tombol masukan mode jika tidak ditekan maka program akan melakukan pengecekan masukan untuk pemilihan pola titik, garis horisontal, garis vertikal, dan pola pagar silang. Jika tombol mode sudah ditekan maka akan dilakukan pengecekan masukan untuk pola warna merah, hijau, biru, dan pelangi. Pengecekan menggunakan sistem polling yaitu nilai port masukan akan dicek dari port masukan yang pertama sampai yang terakhir, kemudian akan kembali mengecek port masukan pertama dan seterusnya. Jika salah satu pola dipilih maka selanjutnya program akan melakukan inisialisasi alamat subrutin pola dan data yang diperlukan untuk menampilkan suatu pola.
Gambar 3.9 Diagram Alir Sinkronisasi Vertikal
selama 1020μs sebagai back porch vertikal dan melakukan pengecekan apabila kita memencet tombol pemilihan pola (masukan lain). Jika kita tidak memilih pola lain maka proses akan dilanjutkan menunggu timer overflow dan menuju sinkronisasi horisontal, tetapi jika kita memilih pola lain maka program akan kembali melakukan pengecekan tombol masukan dan timer dimatikan.
Gambar 3.10 Diagram Alir Sinkronisasi Horisontal
3.4.1. Pola Titik
Gambar 3.11 Pola Titik
Pola titik digunakan dalam pengujian ketajaman atau fokus tidaknya monitor dalam menampilkan objek. Dalam pembangkit pola video ini pola titik yang digunakan memiliki ukuran (C) 5x5 pixel pada resolusi 640x480. Sehingga sesuai dengan perhitungan sebelumnya jika dalam 0,1us dapat menghasilkan 2,5 pixel ukuran C secara horisontal dalam kawasan waktu dapat dihitung
TC = (PC(horisontal) / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (5 / 2,5) x 1.10-7 = 2. 10-7 = 0,2 us
Jumlah titik pada pola tersebut adalah 25 titik secara horisontal dan 10 titik secara vertikal sehingga jumlah total titik pada layar monitor dapat dihitung
Jumlah total titik pada layar = jumlah titik horisontal x jumlah titik vertikal = 25 x 10 = 250 titik
PA = (resolusi horisontal monitor – (jumlah titik horisontal x resolusi
horisontal titik)) / jumlah titik horisontal = (640 – (25 x 5)) / 25 = 20,6 pixel
Karena nilai jarak horisontal yang diperoleh bukan merupakan bilangan bulat, maka digunakan digunakan nilai A = 20 pixel. Nilai A dalam satuan waktu adalah
TA = (PA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (20 / 2,5) x 1. 10-7 = 8. 10-7s = 0,8 us
Dihasilkan sisa pixel akibat adanya pembulatan sebanyak:
PSISA = resolusi horisontal monitor – (jumlah titik horisontal x resolusi
horisontal titik) – (jarak antar titik x PA)
= 640 – (25 x 5) – (25 x 20) = 15 pixel TSISA = (PSISA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (15 / 2,5) x 1.10-7 = 0,6 us
Jarak antar titik secara vertikal (B) dapat dihitung dengan persamaan
PB = (resolusi vertikal monitor – (jumlah titik vertikal x resolusi vertikal titik
)) / (jumlah titik vertikal + 1) = (480 – (10 x 5)) / 11 = 39 pixel
Gambar 3.12 Diagram Alir Pola Titik
3.4.2. Pola Garis Horisontal
Gambar 3.13 Pola Garis Horisontal
Pola ini berfungsi untuk membantu pengujian lurus tidaknya monitor dalam menampilkan garis horisontal sehingga diketahui kualitas sinkroniasi vertikal dari monitor dan digunakan dalam pengujian ketajaman tampilan pada monitor. Pola garis yang digunakan memiliki tebal garis (A) 5 pixel dan memiliki jumlah garis sebanyak 10 buah. Karena nilai A dalam ukuran vertikal maka nilai A dalam satuan waktu adalah 5 kali waktu yang dibutuhkan untuk menampilkan 1 baris horisontal pada layar. Jarak antar garis pola garis horisontal dapat dihitung dengan persamaan:
PB = (resolusi vertikal – (tebal garis x jumlah garis)) / (jumlah garis + 1)
= (480 – (5 x 10)) / 11 = 39 pixel
Gambar 3.14 Diagram Alir Pola Garis Horisontal
tampilan frame tersebut akan diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.3. Pola Garis Vertikal
Gambar 3.15 Pola Garis Vertikal
Pola ini berfungsi untuk membantu pengujian lurus tidaknya monitor dalam menampilkan garis vertikal sehingga diketahui kualitas sinkroniasi horisontal dari monitor dan digunakan untuk pengujian ketajaman tampilan pada monitor. Pola garis yang digunakan memiliki tebal garis (A) 5 pixel dan memiliki jumlah garis sebanyak 25 buah. Nilai A dalam satuan waktu adalah:
TA = (PA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (5 / 2,5) x 1.10-7 = 2.10-7 s = 0,2 us
Jarak antar garis pola garis horisontal dapat dihitung dengan persamaan: PB = (resolusi horisontal – (tebal garis x jumlah garis)) / jumlah garis
Karena jarak yang diperoleh bukan bilangan bulat maka digunakan jarak 20 pixel. Nilai B dalam satuan waktu adalah:
TB = (PB / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (20 / 2,5) x 1.10-7 = 8.10-7 s = 0,8 us
Dihasilkan sisa pixel akibat adanya pembulatan sebanyak:
PSISA = resolusi horisontal monitor – (jumlah garis x tebal garis) – (jarak antar
garis x PA)
= 640 – (25 x 5) – (25 x 20) = 15 pixel TSISA = (PSISA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (15 / 2,5) x 1.10-7 = 0,6 us
Pada subrutin pola garis vertikal sesuai gambar 3.16, mula-mula dihasilkan data warna hitam selama 0,8μs dan warna putih 0,2μs secara bergantian sebanyak 25 kali sehingga dihasilkan tampilan dalam satu baris. Setelah itu dilakukan perulangan pada proses tampilan satu baris tersebut sebanyak 480 kali untuk menghasilkan tampilan satu frame. Jika tidak ada masukan pola lain maka tampilan frame tersebut akan diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.4. Pola Pagar Silang
Gambar 3.17 Pola Pagar Silang
Pola ini digunakan untuk membantu pengujian ketajaman tampilan pada monitor. Pola Pagar Silang yang digunakan memiliki ukuran 20 (C) x 43 (D) pixel dengan jumlah 25 kotak secara horisontal dan 10 kotak secara vertikal sehingga jumlah keseluruhannya dapat dihitung:
= 25 x 10 = 250 kotak Ukuran horisontal kotak dalam satuan waktu adalah:
TC = (PC / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (20 / 2,5) x 1.10-7 = 8.10-7 s = 0,8 us
Jarak horisontal antar kotak dapat dihitung dengan persamaan:
PA = (resolusi horisontal monitor – (resolusi horisontal kotak x jumlah kotak
horisontal)) / jumlah kotak horisontal = (640 – (20 x 25)) / 25 = 5,6 pixel
Karena ukuran yang diperoleh bukan bilangan bulat maka digunakan jarak dengan resolusi 5 pixel. Sehingga dalam satuan waktu dapat dihitung nilai A adalah:
TA = (PA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (5 / 2,5) x 1.10-7 = 2.10-7 s = 0,2 us
Jarak vertikal antar kotak dapat dihitung dengan persamaan:
PB = (resolusi vertikal monitor – (resolusi vertikal kotak x jumlah kotak
vertikal)) / jumlah kotak vertikal = (480 – (43 x 10)) / 10 = 5 pixel
MULAI
Gambar 3.18 Diagram Alir Pola Pagar Silang
tersebut akan diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.5. Pola Warna Merah
Pada pola ini akan ditampilkan warna dasar merah pada monitor. Pola ini digunakan untuk membantu pengujian kualitas monitor dalam menampilkan warna dasar merah.
Gambar 3.19 Diagram Alir Pola Warna Merah
tersebut akan diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.6. Pola Warna Hijau
Pada pola ini akan ditampilkan warna dasar hijau pada monitor. Pola ini digunakan untuk membantu pengujian kualitas monitor dalam menampilkan warna dasar hijau.
Gambar 3.20 Diagram Alir Pola Warna Hijau
diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.7. Pola Warna Biru
Pada pola ini akan ditampilkan warna dasar biru pada monitor. Pola ini digunakan untuk membantu pengujian kualitas monitor dalam menampilkan warna dasar biru.
Gambar 3.21 Diagram Alir Pola Warna Biru
diulang terus menerus, jika ada masukan pola lain maka akan kembali ke program utama.
3.4.8. Pola Warna Pelangi
ket.
A lebar kotak
Gambar 3.22 Pola Warna Pelangi
Dalam pola ini akan ditampilkan secara berurutan warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu, hitam, abu-abu, dan putih sesuai dengan gambar3.21. Pola ini digunakan untuk membantu pengujian kualitas percampuran warna dari ketiga warna dasar RGB. Banyaknya warna yang akan ditampilkan sebanyak 10 buah yang ditampilkan dalam bentuk kotak-kotak berjajar secara horisontal dengan pembagian ukuran kotak yang sama, sehingga ukuran lebar kotak dapat dihitung:
PA = resolusi horisontal / jumlah kotak
TA = (PA / jumlah pixel per siklus) x T1siklus
= (64 / 2,5) x 1.10-7 = 25,6.10-7 s = 2,56 us
Karena waktu 1 siklus minimal yang dapat ditangani mikrokontroler adalah 0,1us maka nilai A dalam satuan waktu dibulatkan menjadi 2,5us.
Data warna dari pola pelangi diperoleh dari tabel berikut. Beberapa nilai merupakan nilai pembulatan.
Tabel 3.3 Data Warna Pola Warna Pelangi Data
Warna
R G B
Merah (red) 11 00 00
Jingga (orange) 11 10 00 Kuning (yellow) 11 11 00
Hijau (green) 00 11 00
Biru (blue) 00 00 11
Nila (indigo) 01 00 11
Ungu (purple) 10 00 11
Hitam (black) 00 00 00
Abu-abu (grey) 10 10 10
Gambar 3.23 Diagram Alir Pola Warna Pelangi
Pada subrutin pola warna biru sesuai gambar 3.23, mula-mula variabel warna
BAB IV
Hasil dan Pembahasan
Gambar hasil pengamatan alat diperoleh dengan menggunakan kamera digital, sehingga hasil yang diperoleh pada pengamatan pola video pada layar monitor terdapat pantulan cahaya dan garis berwarna gelap akibat raster scan.
4.1. Perangkat Keras Hasil Perancangan
Perangkat keras hasil perancangan terdiri dari dua bagian utama yaitu alat pembangkit pola video dan catu daya. Dua bagian utama perangkat keras dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Perangkat Keras Hasil Perancangan
Gambar 4.2 Bagian-Bagian Alat Pembangkit Pola Video 4.2. Cara Penggunaan Alat
Cara penggunaan dari pembangkit pola video untuk monitor komputer ini yaitu mula-mula hubungkan kabel keluaran catu daya dengan kabel masukan daya pada alat pembangkit pola video. Hubungkan pula kabel data masukan untuk monitor dengan port keluaran pada bagian alat pembangkit pola video. Selanjutnya nyalakan catu daya dan monitor.
Setelah alat dinyalakan pemilihan pola video dapat dilakukan dengan cara menekan tombol masukan yang terdiri dari 4 tombol pilihan pola, satu tombol mode, dan satu tombol reset. Mula-mula tombol reset harus ditekan agar program pada alat selalu mulai dari awal. Sebelum pola video yang diinginkan dapat dipilih, mode pola harus ditentukan terlebih dahulu. Disediakan 8 macam pola video yang dibagi ke dalam dua mode pola yaitu mode 1 dan mode 2 dengan pembagian pola dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Pembagian Pola Ke Dalam Dua Mode Mode
Tombol
Pola 1 2
A Pola Titik Pola Warna Merah B Pola Garis Horisontal Pola Warna Hijau C Pola Garis Vertikal Pola Warna Biru D Pola Pagar Silang Pola Warna Pelangi
Gambar 4.5 Memilih Pola Titik Gambar 4.6 Pola Titik Yang Ditampilkan
Jika ingin mengubah pola video pada monitor, misalnya mengubah tampilan pola yang sebelumnya pola titik menjadi pola warna hijau. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah menekan tombol mode untuk masuk ke dalam pilihan pola mode 2, selanjutnya sesuai dengan tabel 4.1, tombol pola B ditekan.
Gambar 4.9 Pola Warna Hijau Yang Ditampilkan
4.3 PengamatanAlat Pembangkit Pola Video
Pengamatan sinyal sinkronisasi dan sinyal warna pada masing-masing pola video dilakukan terhadap tiga macam kondisi alat yaitu alat belum terhubung dengan monitor dan sesudah terhubung dengan monitor. Ada dua macam merek monitor yang dilakukan untuk menguji alat pembangkit pola video untuk monitor yaitu Advance Xtreme Flat 17”, dan Samsung Syncmaster 591SG Semiflat 15”.
4.3.1. Pengamatan Sinyal Sinkronisasi
Gambar 4.10 Timing Horisontal
Gambar 4.11 Timing Vertikal
Ket. volt/div 2V time/div 1us
Gambar 4.12 Sinyal Sinkronisasi Horisontal
Ket. volt/div 2V time/div 25us
Gambar 4.13 Sinyal Sinkronisasi Vertikal
Ket. volt/div 5V sink h <= biru
time/div 250us sink v <= hijau
Gambar 4.14 Sinyal Sinkronisasi Horisontal dan Vertikal
oleh timer (dapat dilihat pada lampiran program). Untuk waktu sinyal video, back porch dan front porch horisontal memiliki nilai yang berbeda dengan perancangan karena masing-masing pola memiliki subrutin yang berbeda, sehingga waktu pemanggilan subrutin berbeda pula. Pemasangan beban (monitor) terhadap alat tidak mengakibatkan perubahan sinyal data, baik sinyal sinkronisasi maupun sinyal warna sehingga sinyal yang dihasilkan alat, sebelum dan sesudah dihubungkan dengan monitor sama.
Tabel 4.4 Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Horisontal Galat Waktu (%) Pola Garis Horisontal 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Garis Vertikal 0,72 4,51 4,76 3,06 112 Pola Pagar Silang 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Warna Merah 0,72 4,51 36,5 0,12 121
Pola Warna Pelangi 0,72 4,51 36,5 0,12 121 Pola Titik 0,72 4,51 5,82 3,06 112 Pola Garis Horisontal 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Garis Vertikal 0,72 4,51 4,76 3,06 112 Pola Pagar Silang 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Warna Merah 0,72 4,51 36,5 0,12 121
Pola Warna Pelangi 0,72 4,51 36,5 0,12 121 Pola Titik 0,72 4,51 5,82 3,05 113 Pola Garis Horisontal 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Garis Vertikal 0,72 4,51 4,76 3,06 112 Pola Pagar Silang 0,72 4,51 36,5 2,26 176 Pola Warna Merah 0,72 4,51 36,5 0,12 121
Dari gambar 4.12 dan 4.13 dapat diketahui tegangan keluaran maksimum untuk sinyal sinkronisasi adalah 4,9V dan tegangan keluaran minimum adalah 0V. Hasil tersebut telah memenuhi kebutuhan sinyal sinkronisasi karena sesuai dengan dasar teori bahwa sinyal sinkronisasi memiliki logika TTL.
Tebel 4.5. Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Vertikal Galat Waktu (%) Pola Garis Horisontal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Garis Vertikal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Pagar Silang 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Warna Merah 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57
Pola Warna Pelangi 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Titik 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Garis Horisontal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Garis Vertikal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Pagar Silang 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Warna Merah 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57
Pola Warna Pelangi 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Titik 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Garis Horisontal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Garis Vertikal 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Pagar Silang 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57 Pola Warna Merah 0,72 0,00 0,00 0,98 0,57
4.3.2. Pengamatan Sinyal Warna
Dengan menggunakan osciloskop sebagai alat ukur diperoleh data sinyal warna pada masing-masing pola video. Alat dapat bekerja dengan baik menampilkan pola-pola ketika dihubungkan dengan monitor Advance Extreme Flat 17”, tetapi ketika alat dihubungkan dengan monitor Samsung 591SG pola yang dipilih tidak dapat tertampil di layar. Meskipun tidak tertampil pada monitor samsung, sinyal masuk telah terdeteksi oleh monitor dengan ditandai menyalanya lampu indikator. Tegangan awal sebelum pola dipilih untuk sinyal warna adalah sinyal red 0,7V, sinyal green 0,7V dan sinyal blue 0,7V yaitu tegangan keluaran dari sistem DAC untuk tegangan maksimum.
4.3.2.1. Pola Titik
Pola Titik dihasilkan dengan menampilkan warna hitam dan putih secara bergantian selama 5 baris dan data warna hitam selama 39 baris yang diulang 10 kali.. Data hasil pengamatan pola titik diperoleh sebagai berikut.
Ket. volt/div 200mV time/div 500ns
Gambar 4.15 Sinyal Red Pola Titik
Ket. volt/div 200mV time/div 500ns
Gambar 4.16 Sinyal Green Pola Titik
Ket. volt/div 200mV time/div 500ns
Gambar 4.17 Sinyal Blue Pola Titik Gambar 4.18 Tampilan Pola Titik
Dari gambar 4.18 dapat diketahui bahwa jumlah titik yang dihasilkan dalam pola titik telah sesuai dengan hasil perancangan yaitu 25 x 10 sehingga diperoleh 250 titik. Akan tetapi tampilan warna putih pada titik sedikit mengalami gradasi. Penyebabnya adalah slew rate dari komponen pembentuk DAC yang tidak dapat mengimbangi kecepatan data dari mikrokontroler untuk menghasilkan sinyal dengan ton sebesar 0,2μs dan toff sebesar 0,8μs.
Berdasarkan gambar 4.15, 4.16, 4.17 diproleh perhitungan slew rate (SR) untuk op-amp pada rangkaian penghasil sinyal red, green, blue sebagai berikut.
SR red= 9
Dari perhitungan di atas diperoleh perbedaan nilai yang cukup besar antara datasheet op-amp (12V/μs) dan hasil pengukuran.
galat (%) = − ×100%
Tabel 4.7. Perhitungan Galat Data Pola Titik Kondisi Pengamatan Sinyal
Pola Garis Horisontal diperoleh dengan menghasilkan tampilan warna hitam sebanyak 39 baris dan warna putih sebanyak 5 baris secara bergantian. Data hasil pengamatan pola titik diperoleh sebagai berikut.
Ket. Volt/div hijau 5V (sinkH)
volt/div2 biru 500mV (sinyal pola)
time/div 10us
Gambar 4.20 Sinyal Pola Horisontal
Gambar 4.21 Tampilan Pola Garis Horisontal
Jumlah garis yang mampu ditampilkan oleh alat sebanyak 10 garis, hal tersebut sesuai dengan perancangan pola garis horisontal. Berdasarkan data hasil pengamatan pola garis horisontal diperoleh data waktuvideo satu baris (TA) adalah
24,6μs. Hasil tersebut berbeda 0,57μs dari data yang seharusnya yaitu 25,17μs. Begitu pula dengan data front porch horisontal pada tabel 4.2 diperoleh TE sebesar
2,6μs berbeda 1,66μs dari nilai yang seharusnya yaitu 0,94μs. Akibatnya pada bagian kanan layar, tampilan garis tidak mencapai batas yang diinginkan. Perbedaan data ini disebabkan karena perbedaan waktu dalam pemanggilan subrutin sehingga menyulitkan pengaturan waktu tunda.
Tabel 4.9. Perhitungan Galat Dta Pola Garis Horisontal
Pola vertikal dihasilkan dengan menampilkan warna hitam dan putih secara bergantian selama 5 baris dan data warna hitam selama 39 baris selama 25 kali.
Ket. volt/div biru 5V (sink H)
volt/div hijau 500mV (sinyal pola)
time/div 2,5us
Gambar 4.22 Sinyal Pola Vertikal
Gambar 4.23 Tampilan Pola Garis Vertikal
Dari gambar 4.23 diperoleh jumlah garis yang dapat ditampilkan ke dalam monitor sebanyak 25 garis sesuai dengan hasil perancangan. Akan tetapi tampilan warna putih pada garis mengalami gradasi. Penyebabnya adalah slew rate dari komponen pembentuk DAC yang tidak dapat mengimbangi kecepatan data dari mikrokontroler untuk menghasilkan sinyal dengan ton sebesar 0,2μs dan toff sebesar
0,8μs.
4.3.2.4. Pola Pagar Silang
Pola pagar silang dihasilkan dengan mengkombinasikan logika program pola garis vertikal dn pola garis horisontal. Dengan menampilkan pola garis vertikal sebanyak 39 baris dan menampilkan pola garis horisontal sebanyak 5 baris
Tabel 4.12. Data Hasil Pengamatan Pola Pagar Silang Menampilkan Garis Vertikal
Ket. TA adalah jarak antar garis vertikal , TC adalah garis vertikal
Data Hasil Pengamatan pola pagar silang menampilkan garis horisontal diambil dengan mengamati salah satu graris.
Ket. volt/div merah 5V sinkronisasi volt/div hijau 1V dat pola
time/div 10us
Gambar 4.25 Tampilan Pola Pagar Silang
Gambar 4.24 Sinyal Pola Pagar Silang
Berdasakan hasil pengamatan, alat dapat menampilkan garis vetikal sebanyak 25 garis dan garis horisontal sebanyak 10 garis. Hasil tersebut menunjukkan bahwa alat dapat bekerja dengan baik menampilkan pola sesuai dengan perancangan. Pada bagian kanan layar monitor, ditampilkan garis horisontal tidak mencapai batas akhir kanan layar. Hal ini disebabkan karena waktu sinyal video satu baris yang dihasilkan ketika menampilkan garis horisontal hanya mencapai 24,6μs.
Ket. TA adalah jarak antar garis vertikal , TC adalah garis vertikal
Tabel 4.15. Perhitungan Galat Data Pola Pagar Silang mpilkan Garis nta
Pola warna merah diperoleh dengan memberikan tegangan maksimum untuk sinyal warna merah dan tegangan minimum untuk sinyal warna hijau dan biru.
Ket. volt/div biru 5V (sink H)
volt/div hijau 500mV (Sinyal Pola) time/div 10us
Gambar 4.26 Sinyal Pola Warna Merah
Gambar 4.27 Tampilan Pola Warna Merah
Berdasarkan Gambar 4.26 diperoleh amplitudo sinyal merah sebesar 0,7V, sehingga warna merah yang dihasilkan pada monitor merupakan warna merah maksimum yang sesuai dengan perancangan. Dari tabel 4.8 Waktu sinyal video warna merah yang dihasilkan sebesar 2,52μs. Hasil tersebut merupakan nilai yang cukup baik karena keterbatsan mikrokontroler yang hanya mampu menghasilkan perubahan data maksimal 0,1μs.
Tampilan warna pada layar monitor memiliki kekurangan yaitu cacat warna pada bagian kiri layar. Hal ini disebabkan karena adanya overshoot akibat karakteristik komponen pembentuk DAC pada sinyal warna merah. Berdasarkan pengamatan sinyal diperoleh tegangan overshoot sebesar 168mV dan settling time
Tabel 4.17. Perhitungan Galat Data Pola Warna Merah
Pola warna hijau diperoleh dengan memberikan tegangan maksimum untuk sinyal warna hijau dan tegangan minimum untuk sinyal warna merah dan biru.
Ket. volt/div biru 5V (sink H)
volt/div hijau 500mV (Sinyal Pola) time/div 10us
Gambar 4.28 Sinyal Pola Warna Hijau
Gambar 4.29 Tampilan Pola Warna Hijau
Berdasarkan Gambar 4.28 diperoleh amplitudo sinyal hijau sebesar 0,7V, sehingga warna hijau yang dihasilkan pada monitor merupakan warna hijau maksimum yang sesuai dengan perancangan. Dari tabel 4.8 Waktu sinyal video warna hijau yang dihasilkan sebesar 2,52μs. Hasil tersebut merupakan nilai yang cukup baik karena keterbatsan mikrokontroler yang hanya mampu menghasilkan perubahan data maksimal 0,1μs.
Tabel 4.19 Perhitungan Galat Data Pola Warna Hijau
Pola warna biru diperoleh dengan memberikan tegangan maksimum untuk sinyal warna biru dan tegangan minimum untuk sinyal warna merah dan hijau.
Ket. volt/div biru 5V (sink H) volt/div hijau 500mV (Sinyal Pola) time/div 10us
Gambar 4.30 Sinyal Pola Warna Biru
Gambar 4.31 Tampila Pola Warna Biru
Seperti pada tampilan pola warna merah dan hijau tampilan warna pada layar monitor memiliki kekurangan yaitu cacat warna pada bagian kiri layar. Hal ini disebabkan karena adanya overshoot akibat karakteristik komponen pembentuk DAC pada sinyal warna biru. Berdasarkan pengamatan sinyal diperoleh tegangan overshoot
sebesar 64mV dan settling time sebesar 440ns.
Tabel 4.21. Perhitungan Galat Data Pola Warna Biru Kondisi Pengamatan Sinyal
Ket. volt/div sinkronisasi H 5V volt/div sinyal warna 500mV time/div 5us
Gambar 4.32 Sinyal Pola Warna Pelangi
Seperti pada tampilan pola warna yang lain tampilan warna pada layar monitor memiliki kekurangan cacat pada tiap perubahan sinyal warna. Hal ini disebabkan karena adanya overshoot dan rise time yang kurang akibat karakteristik komponen pembentuk DAC. Kondisi ini dapat dilihat pada gambar 4.32 dan 4.33.
Tabel 4.23. Perhitungan Galat Data Pola Warna Pelangi
Kondisi Pengamatan Sinyal Warna VRed (%) VGreen (%) VBlue (%) Abu-abu 0,6424 1,070664 1,070664 Alat belum terhubung Abu-abu 0,6424 1,070664 1,070664 Alat dihubungkan Abu-abu 0,6424 1,070664 1,070664 Alat dihubungkan
dengan monitor Samsung Syncmaster Semiflat 15”
BAB V
Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan yaitu alat dapat bekerja dengan cukup baik menampilkan pola-pola video pada monitor. Akan tetapi terjadi cacat pada pola-pola video yang dihasilkan yang disebabkan oleh keterbatasan frekuensi kerja mikrkontroler, overshoot dan risetime
dari komponen-komponen pembentuk DAC.
5.1. Saran
Beberapa saran bagi pengembangan alat ini, agar diperoleh hasil yang menuju ke arah yang lebih baik dan sempurna, diantaranya sebagai berikut :
1. Meningkatkan frekuensi kerja mikrokontroler sesuai dengan kubutuhan resolusi VGA agar diperoleh hasil yang lebih akurat.
2. Menggunakan komponen pembentuk DAC yang lebih baik sehingga galat tegangan dan waktu yang disebabkan oleh adanya overshoot dan rise time dapat diperkecil.
Boylestad, Robert L, Electronic devices and circuit theory, 6thed. Prentice-Hall, Inc, New Jersey 1996
http://computer.howstuffworks.com (Februari 2007) http://easymamecab.mameworld.net (April 2007) http://en.wikipedia.org (Februari 2007)
http://i.cmpnet.com (Februari 2007)
http:// www.advancedigitals.com (Juni 2007) http://www.jumbo-psp.com (Februari 2007) http://www.ePanorama.net (Februari 2007) http://www.wam.umd.edu (November 2007)
Ibrahim K.F. Teknik Digital, edisi ke-1. Penerbit ANDI, 1996
Muhsin, Muhammad. Elektronika Digital. Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2004
Reka Rio, S. Teknik reparasi televise berwarna. PT Pradnya Paramita, Jakarta, 2001 Winoto, Ardi. Belajar Mikrokontroler Atmel AVR ATtiny2313 step by step. Gava Media,
Yogyakarta, 2006
Widjanarka N, Wijaya. Teknik Digital. Erlangga, 2006
Widodo S, Hermawan. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu, edisi ke-5, terj. Erlangga, 1985
00 00 00 01 00 00 10 00 00 11 00 00
00 00 01 01 00 01 10 00 01 11 00 01
00 00 10 01 00 10 10 00 10 11 00 10
00 00 11 01 00 11 10 00 11 11 00 11
00 01 00 01 01 00 10 01 00 11 01 00
00 01 01 01 01 01 10 01 01 11 01 01
00 01 10 01 01 10 10 01 10 11 01 10
00 01 11 01 01 11 10 01 11 11 01 11
00 10 00 01 10 00 10 10 00 11 10 00
00 10 01 01 10 01 10 10 01 11 10 01
00 10 10 01 10 10 10 10 10 11 10 10
00 10 11 01 10 11 10 10 11 11 10 11
00 11 00 01 11 00 10 11 00 11 11 00
00 11 01 01 11 01 10 11 01 11 11 01
00 11 10 01 11 10 10 11 10 11 11 10
Lampiran 3.
PROGRAM PEMBANGKIT POLA VIDEO
.nolist
rjmp sinkronisasi_H
nop
ldi temp,(0<<cs02|1<<cs01|1<<cs00)
ldi temp,0x0a
ldi temp,(0<<cs02|0<<cs01|0<<cs00)
---;--- ---
; Subrutin Pola Garis Horisontal
;--- --- ;
;Keluaran warna hitam 39 pixel
.org 0x129 ;penentuan alamat untuk perintah ijmp
;Keluaran warna putih 5 pixel
start_ver:
ldi r31,0x01 ;isi alamat pola yang dituju berikutnya
ldi r30,0x90
end_pagar: reti
;Keluaran horisontal 5 pixel
brne tpagar
ldi r31,0x01 ;isi alamat pola yang dituju berikutnya
ldi r30,0x74
;Keluaran warna hitam 39 pixel
.org 0x1a0 ;penentuan alamat untuk perintah ijmp
ldi r31,0x01 ;isi alamat pola yang dituju berikutnya
ldi r18,25
cpi r19,5 ;sudah 5 baris?
brne end_titik2
ldi r19,0
ldi r31,0x01 ;isi alamat pola yang dituju berikutnya
ldi r30,0xa0
ldi temp,(0<<cs02|0<<cs01|0<<cs00)
out tccr0b,temp
ldi temp,0b11111111
out portb,temp ;kondisi awal keluaran untuk kalibrasi
alat
andi temp,0b00000001
breq cektombol
andi temp,0b00000010 ;apakah tombol pola titik ditekan?
brne cekpola_horisontal
cektombol_titik:
in temp,pind
andi temp,0b00000010
in temp,pind
andi temp,0b00000100 ;apakah tombol pola horisontal ditekan?
brne cekpola_vertikal
cektombol_horisontal:
in temp,pind
andi temp,0b00000100
breq cektombol_horisontal
ldi r31,0x01 ;inisialisasi alamat subrutin pola
andi temp,0b00001000 ;apakah tombol pola vertikal ditekan?
brne cekpola_pagarsilang
cektombol_vertikal:
in temp,pind
andi temp,0b00001000
breq cektombol_vertikal
ldi r31,0x01 ;inisialisasi alamat subrutin pola
andi temp,0b00010000 ;apakah tombol pola pagar silang
ditekan?
brne mode_1
cektombol_pagarsilang:
in temp,pind
andi temp,0b00010000
breq cektombol_pagarsilang
ldi r31,0x01 ;inisialisasi alamat subrutin pola
andi temp,0b00000010 ;apakah tombol pola warna merah
ditekan?
rjmp start cekpola_hijau:
in temp,pind
andi temp,0b00000100 ;apakah tombol pola warna hijau
ditekan?
brne cekpola_biru
cektombol_hijau:
in temp,pind
andi temp,0b00000100
breq cektombol_hijau
ldi r31,0x01 ;inisialisasi alamat subrutin pola
ldi r30,0x09
rjmp start
cekpola_biru:
in temp,pind
andi temp,0b00001000 ;apakah tombol pola warna biru ditekan?
brne cekpola_pelangi
cektombol_biru:
in temp,pind
andi temp,0b00001000
breq cektombol_biru
ldi r31,0x01 ;inisialisasi alamat subrutin pola
ldi r30,0x12
rjmp start
cekpola_pelangi:
in temp,pind
andi temp,0b00010000 ;apakah tombol pola warna pelangi
ditekan?
brne mode_2
cektombol_pelangi:
in temp,pind
andi temp,0b00010000
breq cektombol_pelangi
mov kuning,temp
ldi temp,0b00110011
mov hijau,temp
ldi temp,0b11000011
mov biru,temp
ldi temp,0b11000111
mov nila,temp
ldi temp,0b11001011
mov ungu,temp
ldi temp,0b00000011
mov hitam,temp
ldi temp,0b10101011
mov abu_abu,temp
ldi temp,0b11111111
mov putih,temp
rjmp start
91: ori temp,0b10000000
106: ldi temp,(0<<cs02|1<<cs01|0<<cs00)
