Этапы сборки и проверки узлов

Читатель ознакомился с прин­ципами работы микропроцессорной системы на базе МП типа КР580ИК80А, системой команд микропроцессора и схемой ПМ-ЭВМ, построенной на базе данного микропроцессора. Те­перь ему предстоит собрать микро-ЭВМ и, используя простей­шие средства отладки, довести ее до рабочего состояния.

Для сборки необходима плата, на которой будут распола­гаться микросхемы и другие элементы ПМ-ЭВМ. Плата изго­товляется из стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1,5 — 2,0 мм размером примерно 210x240 мм. В зависимости от имеющихся возможностей монтаж платы может быть выпол­нен по-разному.

Если плата не из фольгированного материала, то предвари­тельно делается разметка на миллиметровке размещения дета­лей, затем миллиметровка наклеивается на плату и сверлятся отверстия под все выводы деталей. При небольших размерах платы микросхемы можно расположить перпендикулярно длин­ной стороне платы в два ряда, сделав пропилы тонкой ножовкой для выводов. В этом случае отпадает необходимость сверлить отверстия под каждый вывод. После отмывания миллиметров­ки детали устанавливаются на плате с одной стороны так, что их выводы попадают в просверленные отверстия и слегка отги­баются, препятствуя выпадению деталей. Микросхемы, пока они не подпаяны, требуют осторожного обращения ввиду опас­ности повреждения разрядом статического электричества. Берите их не за выводы, а за корпус!

Выводы деталей в соответствии с принципиальной схемой соединяются проводами путем пайки припоем ПОС-60 с жидким канифольным флюсом маломощным низковольтным паяльни­ком, корпус которого подсоединен к заземлению через рези­стор сопротивлением несколько сотен килоом. Для монтажа можно использовать, например, провод МГТФ-0,05, зачищен­ный с концов на 5 мм с помощью кусачек, в которых сделаны специальные выемки глубиной около 0,5 мм.

Если для монтажа используется макетная плата с металлизи­рованными отверстиями для выводов деталей и контактными площадками для подпайки соединительных проводов, то после размещения микросхем и других деталей на плате они подпаива­ются с обратной стороны к плате, а затем соединяются провода­ми аналогично предыдущему.

От качества пайки существенным образом зависит надеж­ность работы будущей ПМ-ЭВМ. Использование специально разработанной печатной платы облегчает последующие монтаж, отладку и повышает надежность работы устройства. Для ПМ-ЭВМ может быть использована как односторонняя, так и двухсторонняя плата. Если плата односторонняя, придется часть монтажа выполнить навесными проводниками. В двух­сторонней плате, если сквозные отверстия, предназначенные для соединения печатных проводников с разных сторон платы, не металлизированы, в них необходимо вставить кусочки про­вода и пропаять с обеих сторон. Если нужно произвести изме­нения в плате с печатным монтажом, лишние соединения ликви­дируются, для чего дважды разрезается печатный проводник острым ножом на расстоянии 1-2 мм и середина удаляется. Новые соединения можно сделать навесными проводниками. Монтаж каждого из блоков: микропроцессорного, памяти и устройств ввода/вывода - можно выполнить на отдельных платах, что в какой-то мере облегчает отладку. В конструкции, выполненной авторами, ПМ-ЭВМ размещена на плате с двухсто­ронним печатным монтажом. На торцевой стороне платы име­ются два разъема. Через один разъем подключаются клавиатура и источники питания, а через другой выведены внутренние шины МП системы, что позволяет подключать различные расши­ряющие блоки.

Отладку ПМ-ЭВМ можно производить поэтапно по мере сбор­ки В первую очередь необходимо собрать блок процессора (микросхемы D1-D7, D9, D10, D27, D28, D30, D31), причем для микросхемы D1 (микропроцессор) крайне желательно поставить панельку. Проверьте правильность монтажа, выньте микропроцессор из панельки и подайте питание. Проверьте тестером наличие питающих напряжений на выводах микросхем. При наличии осциллографа проверьте работу тактового генера­тора - на выводах 10 к 11 микросхемы D2 должны наблюдаться тактовые импульсы Ф2 и Ф1. Выключите питание и вставьте микропроцессор в панельку, подключите резисторы по 300 510 Ом между общим проводом и линиями шины данных DB7 — DBO. Тем самым имитируется считывание команды NOP (код OOOQ). Поставьте переключатель К18 в положение АВТОМАТ, подайте питание и проверьте с помощью осцилло-графа наличие импульсов на линиях шины адреса АВ11 — АВО и АВ15-АВ12. Длительность импульсов (длительность уровня логического нуля или логической единицы) на линии АВО должна составить четыре тактовых интервала (машинный цикл команды NOP), т. е. 4 мкс. Длительность импульсов на следую­щих линиях шины адреса последовательно удваивается. Если на какой-либо линии нет импульсов, проверьте последовательнс прохождение сигнала от вывода МП до соответствующей линии. Если сигнала нет и на выводе МП, то можно предположить либо замыкание данной сигнальной линии на какой-либо постоянный уровень, либо неисправность МП по данному выводу. Если им­пульсов нет ни на одной из линий шины адреса и на соответст­вующих выводах МП, то, скорее всего, неисправен МП. Но к тогда прежде чем забраковать МП, сначала проверьте напряже­ния и сигналы на всех его выводах. Желательно проверить МП. вставив его в панельку заведомо исправной МП-системы. Если сигнал исчезает по пути от МП к адресной шине, нетрудно ло­кализовать неисправность, которая может быть вызвана сле­дующими причинами: ошибками в логической схеме, ошибками в монтаже, случайными замыканиями или обрывами проводя­щих линий, неисправностью соответствующих микросхем. Прежде чем выпаивать неисправнук микросхему, убедитесь еще раз, что других причин неисправности нет, так как замена микросхемы, особенно в печатной плате, — процесс весьмг трудоемкий. Если микросхема заведомо неисправна, проще всего ее извлечь, перекусив кусачками ножки. Затем уже можно извлечь по отдельности остатки каждой ножки с помощью пин­цета и паяльника и прочистить отверстия с помощью заострен­ной спички или высверлить тонким сверлом. Извлечь микро­схему без повреждения значительно сложнее. Для этого необхо­димо иметь либо паяльник с многими жалами или широким жалом, либо паяльник с отсосом.

После проверки шины адреса проверьте с помощью осцилло­графа выдачу сигнала R (чтение) на выводе 11 микросхемы D27 и сигнала RW (обращение к памяти) на выводе 3 микросхемы D28. Если сигналов нет, проверьте наличие сигналов DBIN на выводах 10 к 13 микросхемы D27, MR на выводе 12 микросхе­мы D27, STSTB на ножках 4 и 13 микросхемы D29 и соответст­вующего машинному циклу чтения команды управляющего слова (его код 242Q) на шине данных DBO-DB7, т. е. на вы­водах 3, 6, 10, 13 микросхемы D9 и 2, 3, 6, 7 микросхемы D29 соответственно. Если какого-либо сигнала нет, проверьте по цепочке логических схем последовательно, придя к выводам шины данных, DBIN и SYNC микропроцессора на выводах 10, 9, 8, 7, 3, 4, 5, 6, 17, 19 соответственно. Проверьте функцио­нирование кнопки СБРОС. При ее нажатии МП не выдает ни­каких сигналов, при отпускании вновь появляются описанные выше сигналы.

Поставьте переключатель К18 в положение ШАГ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Проверьте тестером или логиче­ским пробником состояние шины адреса, на которой должен быть адрес 000Q 000Q, наличие сигналов R, DBIN и RW, а также наличие кода 000Q на шине данных МП. Нажимайте кнопку К17. При каждом нажатии кнопки на шине адреса должен по­являться адрес, на единицу больший предыдущего, а состояние остальных контролируемых линий не должно изменяться. Если этого не происходит, проверьте исправность схемы шагового режима (микросхемы D3I.3, D31.4, D30).

После проверки микропроцессорного блока снимите питаю­щие напряжения, отключите резисторы, временно подпаянные к шине данных, и соберите блок памяти, состоящий из микро­схем D8, D11-D15, пока не подпаивая микросхемы ОЗУ (D12, D13). Подключите питание, поставьте переключатель К18 в по­ложение ШАГ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Начинается исполнение программы монитора в шаговом режиме по машин­ным циклам. Проследите с помощью тестера, проверяя коды на шине данных, исполнение команд монитора, начиная с коман­ды JMP по адресу 000Q 000Q и кончая командой IN по адресу 000Q 203Q. Если команды исполняются в соответствии с про­граммой и в соответствующих местах программы вырабаты­ваются сигналы R, W. IN и OUT, то можно приступить к следую­щему этапу изготовления и отладки ПМ-ЭВМ; если же нет, тс необходимо проверять: цепь прохождения кода считываемой команды до выводов шины данных МП, правильность дешиф­рации адреса по сигналам выборки памяти на выводах 8 микро­схем D12, D13 и выводах 14 микросхем D14, D15, правиль­ность выдачи управляющего слова по сочетанию на выходах микросхемы D29, наличие сигнала WR на выходе МП при ис­полнении машинных циклов записи в память и вывода.

Проверив работу микропроцессорного блока совместно с ПЗУ в шаговом режиме, отключите питание и соберите осталь­ную часть схемы ПМ-ЭВМ, впаяв в том числе и микросхемы ОЗУ. Подайте питание, поставьте переключатель К18 в положе­ние АВТОМАТ, нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Если схема собрана правильно и все вновь включенные элементы исправны, то на индикаторах портов 001 и 000 высветится адрес начальной ячейки оперативной памяти 014Q OOOQ, а индикаторы порта 002 высветят содержимое этой ячейки. Проверьте работу кла­виатуры, ее цифровой и функциональной частей. Если работа соответствует описанию, приведенному в гл. 7, то дальнейшие проверки будут чисто программными, например проверка ОЗУ. Если клавиатура функционирует неправильно, в целях проверки содержимого ПЗУ выясните, не работает ли клавиша просмотра памяти И. Переведите ПМ-ЭВМ в шаговый режим, нажмите и отпустите кнопку СБРОС и при последовательном исполнении команд монитора проследите прохождение всех сигналов. На каждом шаге порт 002 будет отображать информацию на шине данных, в то время как порты 001 и 000 будут отображать ин­формацию, выдаваемую по командам OUT в соответствующие порты. В шаговом режиме затруднительно проверить правиль­ность функционирования программы-монитора в той части, где анализируются коды нажатых клавиш, так как имеющееся в ней обращение к подпрограмме временной задержки зани­мает сотни машинных циклов и мало у кого хватит терпения дойти до конца. Если неисправность не удалось обнаружить и устранить, то необходимо собрать несложное устройство — статический аппаратный эмулятор, описываемый в § 8.2. Можно и начать с его сборки, прежде чем приступать к сборке и отлад­ке ПМ-ЭВМ, и тем сберечь немало времени. В заключение еще раз напомним, что в процессе отладки микросхемы следует вставлять и вынимать только при выключенном питании и после каждой переделки, включив питание, следует прежде всего проверить, подается ли оно на все микросхемы.