HOME

Jednodeska ze Sdělovačky

cvičný 1-deskáč se Z80 z časopisu Sdělovací technika



Před časem běžely na rádiu Beat spoty s názvem, "Tak pravil Sahara". V jednom z nich (Jan) Sahara (Hedl) říká, že klasické občanské povolání neměl již téměř 40 let, takže by mu mělo být šumák co je právě za den. Přesto se ale vždy v pátek odpoledne rozveselí a naopak v neděli odpoledne posmutní. Zvyk je prostě železná košile.

Podobně to mám se školními jednodeskáči. Potenciál těchto jednoduchých výukových počítačů obsahujících kromě CPU, malé paměti RAM a ROM již jen hexadecimální klávesničku a 7-segmentový displej se prostě vyčerpal (s tím jsem ale počítal) a tak by mě nadále již neměly vzrušovat. Přesto, když někde spatřím sebemenší informaci o mě dosud neznámém školním jednodeskáči, srdce poskočí a tep se zrychlí:-) A nejinak tomu bylo, když jsem na takový počítač narazil v časopise Sdělovací technika 9/1983:


Cvičný 1-deskáč se Z80 z časopisu Sdělovací technika
1-deska z ST 1983
Cvičný 1-deskáč se Z80 z časopisu Sdělovací technika
1-deska z ST 1983


Aby bylo jasno: "sdělovačku" jsem dlouhá léta ignoroval. Když jsem se začal zajímat o elektroniku, velmi brzy jsem se "specializoval" na číslicovou techniku (tehdy se tomu tak opravdu říkalo) a mikropočítače (tehdy se jim také tak říkalo). A to vše se objevovalo v inkriminované době hlavně v "amáru", okrajově ve VTM a trochu v ABC. Přestože jsem v té době měl také přístup ke Sdělovací technice, ignoroval jsem ji. Za prvé pro mě pojem "sdělovací technika" představoval klasické rádio a tehdy ještě analogové telefony. Prostě analog a analog byl pro mě fuj. Za druhé byla "sdělovačka" jednoduše hnusná. Její obálka a grafické zpracování bylo od 50. let, minimálně do konce osmdesátek pořád stejné a stejně hnusné. Vypadalo to jako nějaké obrozenecké listy z poloviny 19. století. Mizerné černobílé fotografie a papír, který byl snad zažloutlý už v době, kdy putoval do tiskárny. Amáro mělo podstatně lepší papír a barevné fotky na obálce od konce 70. let. I fotografie uvnitř (tehdy ještě černobílé) docela občas ušly. ABC a VTM byly plnobarevné, ale ty byly určeny mládeži a tam to ani jinak nešlo. Však posuďte sami. Mezi těmito obálkami je rozdíl 10 let:


Obálka AR 12/1979
Obálka AR 12/1979
Obálka ST 12/1989
Obálka ST 12/1989


Není tedy divu, že jsem sdělovačku vzal na milost až nyní, když jsem se konečně dostal k jejím scanům. A potvrdilo se mi to, co jsem už dlouho tušil. V inkriminované době 80. let tam toho o číslicové technice a počítačích vycházelo docela dost. Bodejť by ne, dnes tvoří sdělovací techniku v podstatě jenom počítače:-) Jenže... Zatímco amáro bylo časopisem praktiků, sdělovačka byla pro "odborníky" - teoretiky. Tolik akademíckých titulů u jmen autorů jsem pohromadě snad nikdy neviděl. A podle toho to taky vypadá. Žádné konkrétní konstrukce, žádné plošné spoje. Jen schémata plná chyb, kterým autoři snad ani nerozuměli. Nechci házet všechny do jednoho pytle, ale na pár takových jsem narazil.

Nicméně vraťme se k jednodeskáči z čísla 9/1983 strany 337 a 338. Počítač se ukrývá za titulkem "Obvody vstupu a výstupu dat pro jednoduchý počítačový systém" a nejprve je opravdu popsán 6-místný 7-segmentový LED displej, dále klávesnička s 20 tlačítky a na závěr je uveden příklad výukového systému s procesorem Z80 (zde U880). Zapojení klávesnice a displeje mi bylo povědomé a tak jsem se dal do pátrání. A našel. Zapojení vyšlo i pod názvem mikroterminál MT-80 v zelené "ročence" amára Mikroelektronika (ME) 1988 jako univerzální terminál k počítačům mimo jiné i ZX81 a Spectrum:-). Na jednotlivé komponenty se nyní podíváme podrobněji.



Zapojení displeje

Zapojení displeje je ze schématu jasné. Jedná se o displej v multiplexním režimu, kdy multiplex je řízen softwarově. Výhodou tohoto konkrétního uspořádání je to, že v jednom byte přenášíme jak kód znaku (5 bitů), tak jeho pozici (3 bity). Tento byte se zapisuje do registru 3212. Kód znaku je překódován na svit 7, případně 8 (+DP) segmentů pomocí dekodéru znaků v PROM 74188. Pětibitový kód umožňuje vytvořit 32 znaků, což je pro 7 segmentový displej ažaž. Pokud bychom vystačili jen s hexaznaky a mezerou, lze namísto dekodétu v PROM použít třeba D345/346 a pátým bitem ovládat vstup BLANK. Umět zobrazit mezeru je důležité, neboť dekodér pozice displeje zároveň strobuje klávesnici, čili pouhé přeskočení pozice nelze aplikovat.


Displej z ST 1983
Displej z ST 1983
Displej MT-80 z ME 1988
Displej MT-80 z AR/ME 1988


Tříbitová pozice znaku je zavedena do dekodéru 1z8 (3205). Displej tedy může být maximálně 8 místný, ale v tomto zapojení je jen 6 místný (6. pozice není ve schématu zakreslena, ale text na ni upozorňuje). To pro výukové účely postačuje (4 znaky adresa, 2 znaky data). MT-80 využívá všech 8 pozic. Ale zásadní rozdíl mezi displejem z ST9/83 a MT-80 je v použitých znakovkách. MT-80 používá displeje se společnou anodou (SA) spínanou PNP tranzistory z dekodéru 1z8. Generátor znaku tedy přímo "tahá" za katody jednotlivých segmentů. Naproti tomu displej z ST9/83 používá displeje se společnou katodou (SC). Anody segmentů budí generátor znaku pomocí tranzistorů PNP, společné katody spíná přímo dekodér 3205. A to je podle mě špatně. MH3205 sice podle katalogu snese slušné proudy na výstupech, ale tak veliké zase ne. Podle mně dostává pěkně na zadek, protože jím navíc protéká i proud stisknutého tlačítka. Dekodér pozice znaku totiž zároveň strobuje maticovou klávesnici. Řešením je buď posílit výstupy dekodéru tranzistory, a nebo použít displeje SA jako u MT-80.

Nicméně kdybych to měl stavět (jako že nebudu), tak dám ty výstupní latche 2 a jedním bych přes tranzistory budil jednotlivé segmenty a druhým společné elektrody displejů. Buď přímo (do 8 znaků), nebo přes dekodér 1zN. Ten druhý latch by zároveň stroboval klávesnici. Odpadá generátor znaků a získáme možnost nadefinovat si libovolný znak. Do 8 pozic odpadá i dekodér 1zN. Jako latche by se daly použít 2x 74373 a podobné, což je i úspora místa, a nebo rovnou jeden 8255 a jsme v podstatě u geniálně navrženého PMI-80:-)

Výhodou displeje s vlastním generátorem znaků je to, že pro hexaznaky lze pak používat přímo binární kód 0-F a není třeba nic softwarově překódovávat. Totéž pro alfanumerické znaky, kde lze v omezené míře použít ASCII kód. Ale od toho ty procesory a paměti máme, abychom je programovali, že... :-)



Zapojení klávesnice

Klávesnička je maticová se 16 hexatlačítky a 4 řídícími tlačítky. Zapojení je vtipně řešeno tak, že pro hexaklávesy získáváme na výstupu přímo odpovídající binární kód 0-F a opět není nutné nic softwarově překódovávat. Kódování obstarávají hradla NAND. Zapojení klávesnic z ST9/83 a ME1988 je v podstatě identické. Až na to, že v ST9/83 je nevyužitý bit D5 připojen paralelně k D0 a stejně tak D6 k D1. Je to úplně zbytečné a jen to situaci komplikuje. U MT-80 jsou na D5 a D6 připojeny výstupy RS klopných obvodů přepínaných dalšími 4 tlačítky. Otázkou ale je, k čemu jsou u školního jednodeskáče užitečná přepínací tlačítka...

Klávesnice je zapojena v matici 5x4 a strobování řádků obstarává dekodér pozic displeje. Kód stisknuté klávesy je zachycen ve výstupním registru 3212. Debouncing je řešen tak, že první zachycení kódu klávesy zároveň spustí dvojici MKO z jednoho pouzdra 74123. Oba MKO jsou kaskádně zapojeny tak, aby první z nich umožňoval následné spouštení a druhý nikoliv. Jedná se o katalogové zapojení této konfigurace. Překlopení druhého MKO indikuje platná data a další zpracování klávesnice je možné až po navrácení tohoto MKO do klidového stavu. Nicméně MKO jsou pouze podpůrné prostředky a vlastní debouncing je nutné zajistit softwarově, jak je naznačeno v textu a vývojovém diagramu.


Klávesnice z ST 1983
Klávesnice z ST 1983
Klávesnice MT-80 z ME 1988
Klávesnice MT-80 z AR/ME 1988


Nemohu se zbavit dojmu, že čistě softwarová obluha klávesnice a čistě softwarově řešený debouncing je lepší. Stačil by na to jen jediný vstupní oddělovač (třeba jen 74367 apod.) A nebo využít 8255 a jsme zase u geniálního PMI-80. Zapojení je pak mnohem jednodušší a jak jsem psal výše: od toho ty procesory a paměti máme, abychom je programovali, že... :-)

Ale vraťme se k těm MKO. Podle časového průběhu v ST9/83 je doba kyvu druhého MKO 4,7 ms. To odpovídá předepsaným součástkám. Doba kyvu prvního by pak byla cca 10,5 mS. Tyto hodnoty by pro obsluhu klávesnice byly asi vhodné. Potíž je v tom, že to odpovídá vzorci 0,7RC, jenže ten je platný pro 74121/221. Pro 74123 je nutné použít 0,33RC, přesněji 0,32RC(1+0,7/R) a pak jsou ty časy ani ne poloviční, což na spolehlivý debouncing tlačítka podle mého nestačí. U MT-80 je situace ještě horší, neboť časovací odpory jsou při zachovaných hodnotách kondenzátorů desetinové (10K oproti 100K), čili i doby kyvu MKO jsou desetinové oproti ST9/83. Navíc někteří výrobci 74123 předepisují velikost odporu mezi 5-180K, ale jiní jen 5-50K. Hodnoty kondíků jsou bez omezení. Osobně bych tedy volil R=47K a kondenzátory 680n a 330n.



Zapojení počítače

V závěru článku je popsán systém s procesorem Z80 (tehdy spíše enderácký U880). Obsahuje pouze RAM (v základu 4KB), EPROM (v základu 4KB), jednoduchý hodinový obvod s krystalem do 2,5 MHz a primitivní výběrový dekodér periferií tvořený v podstatě jen dvojicí hradel OR. Displej i klávesnice tak obsazují celý I/O prostor procesoru, což pro výukové účely nevadí. Kromě naznačené obsluhy klávesnice a displeje chybí konkrétní programové vybavení, čili není absolutně žádný důvod toto stavět. Leda, že byste opravdu chtěli:-)


Zapojení CPU a pamětí
Zapojení CPU Z80 (U880) a pamětí cvičného počítače



Jednodeska ze Sdělovačky




Závěr

Tímto zcela zbytečným a dlouhým popisem pravděpodobně neexistujícího počítače jsem chtěl ukázat, že nelze slepě důvěřovat zapojením, které vám jen tak někdo předhodí pod nos. Je potřeba nad tím trochu zapřemýšlet. Zapojení je také ukázkou tehdejšího přístupu k počítačové technice, kdy se spousta věcí zbytečně řešila pomocí HW na úkor SW. Podobně je na tom i známý BOB-85 ten má navíc i statické displeje!). Asi pro to, aby se tehdy drahé procesory zbytečně neunavovaly prací:-) Dnes je situace opačná a skoro vše se řeší softwarově. Studiem jednodeskáče ze sdělovačky jsem se opět ujistil, jak geniálně bylo navrženo a naprogramováno mé oblíbené PMI-80. Sice používá obstarožní procesor 8080 a další, z dnešního pohledu poněkud exotické součástky (MH1082 a displej VQD30), ale za prvé jsou tyto součástky dnes plně nahraditelné a hlavně v době, kdy PMI vznikalo byly zcela jistě v ČSSR považovány za perspektivní. Takže PMI-80 ZDAR!!!

Mikropočítač Tesla PMI-80 se zdrojem
Etalon jednodeskáčů - školní cvičný jednodeskový mikropočítač PMI-80 se zdrojem



Literatura:

[1] Sdělovací technika 9/1983
[2] Mikroelektronika 1988
[3] archiv Nostalcomp.cz


Publikováno: 11/2021    



« RET          ↑ TOP ↑          HOME


Odladěno na MS IE 8.0 a Firefoxu při rozlišení min. 1024 x 768 pixelů
www.NOSTALCOMP.cz    2010  -  2021