PEMBANGKIT POLA VIDEO UNTUK MONITOR KOMPUTER

  

PEMBANGKIT POLA VIDEO

UNTUK MONITOR KOMPUTER

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

  

VIDEO PATTERN GENERATOR

FOR PC MONITOR

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

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  “Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”

  Yogyakarta, 12 Desember 2007 Penulis

  Nikolas Denis Adrian

  MOTTO dan PERSEMBAHAN “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 dan DOA

  

PEMBANGKIT POLA VIDEO

UNTUK MONITOR KOMPUTER

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.

  Kata kunci : pembangkit pola video.

  

VIDEO PATTERN GENERATOR

FOR PC MONITOR

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.

  Keywords : video pattern generator.

KATA PENGANTAR

  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.

  3. Bapak Ir.Tjendro sebagai dosen pembimbing II yang telah bersedia memberikan bimbingan dan pengarahan dalam menyelesaikan tugas ahkir ini.

  4. Semua teman-teman teknik elektro ‘03 yang sudah membantu dan memberi semangat khususnya Yohana FS, Suryo, Mery, Gigih, Inggit, Jacob, Alex, Jefry, Rony, Yanto.

  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

  Nikolas Denis Adrian

  Daftar Isi

  Halaman Judul ...................................................................................................... i Lembar Pengesahan Pembimbing ......................................................................... iii Halaman Pengesahan ............................................................................................. iv Lembar Pernyataan Keaslian Karya ...................................................................... v Motto dan Persembahan ........................................................................................ vi Intisari ................................................................................................................... vii Kata Pengantar ...................................................................................................... ix Daftar Isi .............................................................................................................. xi Daftar Gambar ...................................................................................................... xiv Daftar Tabel .......................................................................................................... xviii Daftar Lampiran .................................................................................................... xx BAB I. Pendahuluan .............................................................................................

  1 1.1. Latar Belakang .........................................................................................

  2 1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................

  2

  1.5. Metodologi Penelitian ..............................................................................

  3 1.6. Sistematika Penulisan ..............................................................................

  4 BAB II. Dasar Teori .............................................................................................

  4 2.1. Monitor CRT (Cathode Ray Tube) ..........................................................

  8 2.2. Video Graphics Array (VGA) .................................................................

  8 2.3. Mikrokontroler .........................................................................................

  10 2.3.1. Arsitektur ATtiny2313 ....................................................................

  10 2.3.2. Port I/O ...........................................................................................

  11 2.4. Penguat Pembalik ....................................................................................

  12 2.5. R-2R Ladder dengan Penguat Pembalik ..................................................

  13 2.6. Penguat Pembalik dengan Transistror Sebagai Current Booster .............

  16 BAB III. Perancangan ...........................................................................................

  17 3.1. Diagram Blok Pembangkit Pola Video untuk Monitor Komputer .........

  17 3.2. Perancangan Perangkat Keras ..................................................................

  18 3.2.1. Mikrokontroler ................................................................................

  19 3.2.2. Rangkaian DAC ..............................................................................

  20 3.3. Kombinasi Warna RGB ...........................................................................

  25 3.4. Perancangan Program ..............................................................................

  27 3.4.1. Pola Titik ........................................................................................

  31 3.4.2. Pola Garis Horisontal ......................................................................

  34

  3.4.4. Pola Pagar Silang ............................................................................

  38 3.4.5. Pola Warna Merah ..........................................................................

  41 3.4.6. Pola Warna Hijau ............................................................................

  42 3.4.7. Pola Warna Biru .............................................................................

  43 3.4.8. Pola Warna Pelangi .........................................................................

  44 BAB IV. Hasil dan Pembahasan ...........................................................................

  47 4.1. Perangkat Keras Hasil Perancangan ........................................................

  47 4.2. Cara Penggunaan Alat .............................................................................

  48 4.3. Pengamatan Alat Pembangkit Pola Video ...............................................

  51 4.3.1. Pengamatan Sinyal Sinkronisasi .....................................................

  51 4.3.2. Pengamatan Sinyal Warna ..............................................................

  57 4.3.2.1. Pola Titik ...............................................................................

  57 4.3.2.2. Pola Garis Horisontal ............................................................

  60 4.3.2.3. Pola Garis Vertikal ................................................................

  62 4.3.2.4. Pola Pagar Silang ...................................................................

  64 4.3.2.5. Pola Warna Merah .................................................................

  66 4.3.2.6. Pola Warna Hijau ..................................................................

  68 4.3.2.7. Pola Warna Biru ....................................................................

  70 4.3.2.8. Pola Warna Pelangi ...............................................................

  72 BAB V. Kesimpulan dan Saran ............................................................................

  76

  Lampiran ..............................................................................................................

  78 Daftar Gambar Gambar 2.1 Monitor CRT ....................................................................................

  5 Gambar 2.2 Raster Scan .......................................................................................

  6 Gambar 2.3 Pin DB-15 .........................................................................................

  7 Gambar 2.4 Timing Horisontal ............................................................................

  9 Gambar 2.5 Timing Vertikal ................................................................................

  9 Gambar 2.6 Arsitektur ATtiny 2313 ....................................................................

  11 Gambar 2.7 IC Mikrokontroler ATtiny2312 ........................................................

  12 Gambar 2.8 Penguat Pembalik ...........................................................................

  12 Gambar 2.9 R-2R Ladder dengan Penguat Pembalik ........................................

  13 Gambar 2.10 R2R Ladder yang Disederhanakan .................................................

  15 Gambar 2.11 Penguat Pembalik dengan Transistor Sebagai Current Booster .....

  16 Gambar 3.1 Diagram Blok Pembangkit Pola Video ...........................................

  17 Gambar 3.2 Rangkaian DAC ...............................................................................

  21 Gambar 3.3 Resistansi R-2R Ladder ....................................................................

  21 Gambar 3.4 Resistansi R-2R Ladder dan Penguat Inverting ...............................

  23

Gambar 3.6 Rangkaian Alat DAC .......................................................................

  37

  29

  30

  31

  33

  34

  35

  36

  38

  27

  40

  41

  42

  43

  44

  46

  47

  28

  25

Gambar 3.7 Diagram Alir Program Utama ..........................................................Gambar 3.15 Pola Garis Vertikal .........................................................................Gambar 3.8 Diagram Alir Program Cek Masukan ..............................................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 3.16 Diagram Alir Pola Garis Vertikal ..................................................Gambar 4.2 Bagian-Bagian Alat Pembngkit Pola Video .....................................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 .................................................

  48

Gambar 4.4 Kabel Daya .......................................................................................

  54

  50

  50

  51

  52

  53

  54

  54

  58

  50

  58

  58

  58

  58

  61

  61

  63

  50

  48

Gambar 4.5 Memilih Pola Titik ...........................................................................Gambar 4.13 Sinyal Sinkronisasi Vertikal ...........................................................Gambar 4.6 Pola Titik Yang Ditampilkan ...........................................................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 4.14 Sinyal Sinkronisasi Vertikal dan Horisontal ..................................Gambar 4.23 Tampilan Pola Garis Vertikal .................... .................... ...............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 .................... .................... .............................

  63

Gambar 4.25 Tampilan Pola Pagr Silang .................... .................... ...................

  67

  74

  71

  71

  69

  69

  67

  65

Gambar 4.26 Sinyal Pola Warna Merah .................... .................... ....................Gambar 4.33 Tampilan Pola Warna Pelangi ................... .................... ...............Gambar 4.32 Sinyal Pola Warna Pelangi.................... .................... ....................Gambar 4.31 Tampilan Pola Warna Biru ........................ .................... ...............Gambar 4.30 Sinyal Pola Warna Biru ........................ .................... ....................Gambar 4.29 Tampilan Pola Warna Hijau ...................... .................... ...............Gambar 4.28 Sinyal Pola Warna Hijau ...................... .................... ....................Gambar 4.27 Tampilan Pola Warna Merah .................... .................... ...............

  74

  

Daftar Tabel

Tabel 2.1. Fungsi Pin DB-15 ................................................................................

  8

  60

  57

  56

  55

  53

  52

  49

  45

  26

  23

  10

  9

  7

Tabel 2.2. Standar Resolusi ..................................................................................Tabel 4.8 Data Hasil Pengamatan Pola Garis Horisontal ....................................Tabel 4.7 Perhitungan Galat Data Pola Titik .......................................................Tabel 4.6 Data Hasil Pengamatan Pola Titik .......................................................Tabel 4.5 Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Vertikal .....................................Tabel 4.4 Perhitungan Galat Data Sinkronisasi Horisontal .................................Tabel 4.3 Data Hasil Pengamatan Sinkronisasi Vertikal .....................................Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Sinkronisasi Horisontal ..................................Tabel 4.1 Pembagian Pola Ke Dalam Dua Mode .................................................Tabel 3.3 Data Warna Pola Warna Pelangi ..........................................................Tabel 3.2 Warna Pembentuk Pola ........................................................................Tabel 3.1 Nilai Tegangan Keluaran R-2R Ladder ...............................................Tabel 2.4. Timing Vertikal ...................................................................................Tabel 2.3. Timing Horisontal ..............................................................................

  60

Tabel 4.10 Data Hasil Pengamatan Pola Garis Vertikal ......................................

  63

  73

  72

  70

  70

  68

  68

  66

  66

  65

  64

  64

  62

Tabel 4.11 Perhitungan Galat Data Pola Garis Vertikal ......................................Tabel 4.23 Perhitungan Galat Data pola Warna Pelangi ......................................Tabel 4.22 Hasil Pengamatan Pola Warna Pelangi ..............................................Tabel 4.21 Perhitungan Galat Data pola Warna Biru ...........................................Tabel 4.20 Hasil Pengamatan Pola Warna Biru ...................................................Tabel 4.19 Perhitungan Galat Data pola Warna Hijau .........................................Tabel 4.18 Hasil Pengamatan Pola Warna Hijau .................................................Tabel 4.17 Perhitungan Galat Data pola Warna Merah .......................................Tabel 4.16 Hasil Pengamatan Pola Warna Merah ................................................Tabel 4.15 Perhitungan Galat Data Pola Pagr Silang Menampilkan Garis Horisontal ...........................................................................................Tabel 4.14 Perhitungan Galat Data Pola Pagr Silang Menampilkan Garis Vertikal ...............................................................................................Tabel 4.13 Data Hasil Pengamatan Pola Pagar Silang Menampilkan Garis Horisontal ...........................................................................................Tabel 4.12 Data Hasil Pengamatan Pola Pagar Silang Menampilkan Garis Vertikal ..............................................................................................

  75

  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 Lampiran 5. Datasheet LF356 Lampiran 6. Datasheet 2N2222

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.

  Perbedaan standar kualitas tampilan dari tiap produsen monitor atau menurunnya kualitas pada monitor dapat menyebabkan informasi yang akan disampaikan ke pengguna menjadi keliru. Jika terjadi hal tersebut, maka perlu adanya pengujian kualitas tampilan monitor dan pengaturan pada monitor sesuai dengan keinginan pengguna. Permasalahan yang muncul adalah bagaimana cara menguji kualitas monitor dan mengaturnya. Mengubah pengaturan warna dalam monitor tidak dapat dilakukan tanpa adanya suatu acuan karena dapat mengakibatkan intensitas warna RGB yang dihasilkan menjadi tidak seimbang. 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.

  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 IV. Berisi hasil dan pembahasan.

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).

  Dua metode yang digunakan untuk membelokkan arah pancaran di dalam 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 refresh rate.

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.

  Sebagai media pengiriman data dari pembangkit pola video ke monitor digunakan media kabel untuk transmisi tiga sinyal informasi warna, sinyal sinkronisasi horisontal, dan sinkronisasi vertikal. Kabel tersebut dihubungkan dengan konektor tipe DB-15. Konektor tipe DB-15 memiliki konfigurasi dan fungsi tiap pin

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

  RED Video

  1

  

2 GREEN Video

  

3 BLUE Video

  Monitor ID # 2

  4

  

5 Digital Ground

  

6 RED Ground

  GREEN Ground

  7

  

8 BLUE Ground

  9 KEY

  SYNC Ground

  10 Monitor ID # 0

  11

  

12 Monitor ID # 1

  

13 Horizontal Sync

  Vertical Sync

  14

  

15 Not Connected

  Untuk sinyal red, green, dan blue sebagai informasi gambar sinyal merupakan sinyal analog dengan tegangan 0-0,7 volt dengan beban 75Ω, sedangkan sinyal sinkronisasi

  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)

  Format Standard / Signal Analog Ideal

  H. Sync Max. Video Display Element Bandwidth Min. SR μs) Amplitude

  Width ( Resolution (MHz) (Vpp)

  (V/ μs) NTSC CVBS CVBS 4.2* ; <6

  53 4.7 1.221 S-Video Y’/G’/B’/R’ 4.2* ; <6

  53

  4.7

  1 C’ 2.2 to 4.2

  37 None 0.836 480i/525i Y’/G’/B’/R’ 6*, <6.75

  60

  4.7

  1 (SD)

  P’ / P’ 3*, <3.375 30 _{B R}

  9.4

  0.7 480p/525p Y’/G’/B’/R’ 12 106 2.33

  1 (ED)

  P’ / P’ 6 53 4.67 0.7 _{B R} PAL CVBS CVBS 5* ; <6

  53 4.7 1.2335 S-Video Y’/G’/B’/R’ 5* ; <6

  53

  4.7

  1 C’ 3.2 to 5

  44 None 0.885 576i/625i Y’/G’/B’/R’ 6*, <6.75

  60

  4.7

  1 (SD)

  P’ / P’ 3*, <3.375 30 _{B R}

  9.4

  0.7 576p/625p Y’/G’/B’/R’ 12 106 2.33

  1 (ED)

  P’ / P’ 6 53 4.67 0.7 _{B R} HDTV 720p/1080i Y’/G’/B’/R’ 30 266 0.54/0.59 1

  P’ / P’ 15 133 1.08/1.18 _{B R}

  0.7 1080p Y’/G’/B’/R’ 60 523 0.296 1

  P’ / P’ 30 266 0.592 0.7 _{B R}

  VGA 640x480 @ R’G’B’ 12.6 112 3.8 1or

  0.7

  60 Hz SVGA 800x600 @ R’G’B’ 20 178 3.2 1or

  0.7

  60 Hz

  XGA 1024x768 @ R’G’B’ 32.5 289 2.092 1or

  0.7

  60 Hz SXGA 1280x1024 R’G’B’ 54 480 1.037 1or

  0.7 @ 60 Hz

  UXGA 1600x1200 R’G’B’ 81 719 1.185 1or

  0.7 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

  Port merupakan gerbang yang menghubungkan CPU dengan komponen lain 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 = Rf × vi

• (1)

  − Ri

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.

• =
_{2 1} ² V A vi
• =

• (2) Rth1 adalah tahanan thevenin dari R1 dan R2
₂ 1
• ×
• (3) Kemudian tegangan pada titik V B adalah:
• × =
• =
• ×
• = + × = ---------(4)

  V _{A B}

  V R R Rth R Rth

  vib

  ) ( _{4 3 1} ^{3 1}

  2

  2

  2

  2

  R R R R R =

  =

  R R

  Rth 1 R R = _{2 1 2 1} R R

  =

  2 via

  2

  2

  2

  R R R ×

  ×

  V _A

  via R R R

  V A adalah:

  1 =R 2 =R 4 =2R dan R 3 =R 5 =R, maka tegangan pada titik

  Dengan nilai resistor R

  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.

  R R

  2 ) (

Gambar 2.10 R-2R Ladder yang Disederhanakan

  − = = _B

  Av _B ⁶

  Rin R V vo

  = 2R maka nilai penguatannya adalah

  5

  Dengan nilai Rin = Rth2 + R

  maka rangkaian R-2R Ladder menjadi:

  4

  R R R R = + = ) 2 // ( ---------(5)

  Rth 2 R R Rth + =

  Dengan nilai tahanan thevenin Rth2 adalah _{4 3} // ) 1 (

  V R R _{A A}

  V vib

  vib

  2

  V Rin R vo × − = ⁶

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 R yang membutuhkan arus lebih besar daripada arus yang dihasilkan oleh

  L

  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 (R ) seperti pada gambar 2.11 dibutuhkan

  2

  agar tegangan yang menuju beban sama dengan tegangan masukan. Perhitungan tegangan beban R L dapat dilihat dalam persamaan berikut Vo = R2/R1 x Vi ---------(7)

• Vo1 = Vo 0,7 ---------(8)

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

  Ada beberapa komponen yang dibutuhkan untuk membangun sebuah pembangkit pola video untuk monitor komputer yaitu tombol pada bagian masukan,

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:

  T = _1pixel 1 / (frekuensi detak) ₆ 1 / (25,175 x 10 )

  = ₈ ^- = = μ 3,97 x 10 s 0,0397 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:

  T = jumlah pixel x T

  5pixel 1pixel

  = 5 x 0,0397 μs = 0,1985μs Sehingga frekuensi minimum yang dibutuhkan untuk membentuk suatu pola adalah: f min = 1/0,1985 μs = 5,037MHz

  Pada alat ini digunakan mikrokontroler dari Atmel dengan seri ATTiny2313. Dibutuhkan frekuensi detak lebih besar dari frekuensi minimum, sehingga digunakan frekuensi detak 10MHz. Frekuensi detak tersebut dapat menghasilkan waktu eksekusi

  T 1 / (frekuensi detak) _1siklus = ₇ ^- 1 / 10 0,1 s

  = = μ 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: frekuensi

  VGA Jumlah pixel = × 1 pixel frekuensi mikrokontr oler ₆

  25,175 ×

  10 = × ₇ 1 pixel = 2 , 5175 pixel

  10 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

  Rangkaian DAC pada alat ini terdiri dari tiga rangkaian dasar yaitu rangkaian R2R Ladder 2bit yang berfungsi untuk mengubah sinyal-sinyal warna yang berupa 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 k Ω maka nilai resistansi rangkaian R2R menjadi R3=R5=10k

  Ω 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

  via

• V1 = = 2,5V

  2

• Rth1 = R = 10k

  Ω

  V 1 vib 2 ,

  5

  5 + +

• V2 = = = 3,75V

  2

  2

• Rth2 = R = 10k

  Ω 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

  vo R

  6 = −

  2 Rth

  2 R

  5 ,

• V

  7 ^{4 4} R 6 x ( = +

  10 10 ) 3 ,

  75 ₄ , 1867 2 10 3733 3 , 733 k = × × = Ω = Ω

  Dengan nilai R6 diperoleh sebesar 3,733k Ω maka rangkaian R-2R Ladder menjadi