Программирование микроконтроллеров zx spektrum 48. Описание схемы компьютерах.х устройство и работа компьютера

«То, что не удаётся запрограммировать на ассемблере, приходится паять» (http://bash.im/quote/398169)

Когда-то «ZX Spectrum» стал одним из моих первых персональных компьютеров. На нём я постигал азы программирования – от бейсика до ассемблера. И тут уместно будет вспомнить народную мудрость: «То, что не удаётся запрограммировать на ассемблере, приходится паять». Поэтому параллельно я подробно изучал схематехнику компьютера «ZX Spectrum». И так, постепенно, хобби переросло во вполне профессиональную деятельность в составе группы спектрумистов «FFC Computers ». Я занимался тогда русификацией игр, дискетированием «ленточных» программ, ремонтом и доработкой Спектрумов (1995-1997 гг.)

За три года профессиональной деятельности в этой сфере через мои руки прошло огромное количество клонов Спектрума. Приносили в ремонт и другие компьютеры, но всё же Спектрумов было подавляющее большинство. И даже однажды мне довелось подключать отечественный контроллер дисковода к фирменному Спектруму 128k (тогда это была большая редкость).

С тех пор у меня сохранилось огромное количество документации к различным клонам Спектрума, сопутствующим устройствам, и к другой компьютерной технике распространенной в то время. Ну и кое-какое железо экзотическое сохранилось)

Начиная с этой публикации, постепенно буду делиться накопленной информацией. Думаю, многое будет полезно поклонникам Спектрума, да и не только)

«Как сделать компьютер? | Building ZX Spectrum 128k clone + Beta Disk Interface + AY-3-8910 (YM2149F)»

Как-то нашел у себя сразу несколько оригинальных плат популярнейшего клона Спектрума – «Ленинград 48k». И тогда я решил непременно собрать эту систему с полным апгрейдом до версии 128k с контроллером дисковода и, разумеется, музыкальным сопроцессором. Весь этот процесс я заснял на видео (смотрите выше) с подробными комментариями. Ниже привожу схемы, по которым работал и подробный план апгрейда.

Принципиальная схема компьютера «Ленинград 48k»

Вариант 1:

Вариант 2:

Монтажная схема компьютера «Ленинград 48k»

Монтажная схема:

Схема на просвет адаптированная для печати:

Увеличение памяти компьютера «Ленинград 48k» до 128k

Схема увеличения памяти и коррекции дешифрации портов ввода-вывода:

Для всех доработок используем 7 дополнительных микросхем:

ED1 - К555(1533)ТМ9 (устанавливается поверх D31)
eD2 - К555(1533)КП11 (устанавливается поверх D30)
eD3 - К555(1533)ЛЕ1 (устанавливается поверх D2)
eD4 - К555(1533)ЛА3 (устанавливается поверх D40)
eD5 - К555(1533)ЛЛ1 (устанавливается поверх D34)
eD6 - К555(1533)ЛИ1 (устанавливается поверх D8)
eD7 - К555(1533)ЛЛ1 (устанавливается поверх D13)

План соединений при апгрейде памяти:
01. eD1-2 -> eD2-2
02. eD1-5 -> eD2-11
03. eD1-7 -> eD2-14
04. eD1-15 -> eD3-8
05. eD1-9 -> eD3-10
06. eD1-3 -> D32-12 (D0)
07. eD1-4 -> D32-15 (D1)
08. eD1-6 -> D32-16 (D2)
09. eD1-11 -> D32-19 (D3)
10. eD1-13 -> D32-2 (D4)
11. eD1-14 -> D32-5 (D5)
12. eD1-10 -> D17-13 (2-й экран) – отрезать от земли
13. eD1-12 -> eD7-2 (Выбор ПЗУ 128k)
14. eD7-1 -> D1-10 -> eD7-10 (Выбор TR-DOS инвертированный)
15. D1-11 -> через 10к к +5B
16. D1-11 -> D29-1 (отрезать от +5B)
17. eD7-3 -> D29-27 (отрезать от +5B)
18. eD2-3 -> eD2-13
19. eD2-13 -> eD4-4 -> D10-11 (A14)
20. eD2-10 -> eD4-5 -> eD3-3 -> D10-12 (A15)
21. eD2-15 -> D33-8 (GND)
22. eD2-1 -> eD4-6
23. eD2-4 -> D16-10 (отрезать от A14)
24. eD2-9 -> D16-13 (отрезать от A15)
25. eD2-12 -> eD5-12
26. eD3-1 -> eD4-1
27. eD3-2 -> D41-9 (A1)
28. eD3-4 -> eD4-2
29. eD3-5 -> D14-12 (WR)
30. eD3-6 -> D14-13 (OUTIORQ)
31. eD3-9 -> eD4-3
32. eD5-13 -> D3-2 (H1)
33. eD5-11 -> D21-1...D28-1 (КР565РУ7)
34. eD5-10 -> D10-13
35. eD5-9 -> D9-8 (WE)
36. eD5-8 -> D21-3...D28-3 (КР565РУ7) - отрезать от D9-8

Для соединений я использовал провод МГТФ 0.12. Термостойкая оплетка сохраняет провода в целости при плотном монтаже, а небольшое сечение провода позволяет легко перекидывать соединения со стороны пайки на сторону монтажа деталей через любые свободные отверстия на печатной плате, как показано на фото:

Другие доработки компьютера «Ленинград 48k»

Схема доработок:

1. Стабилизация тактового генератора
2. Нормализация строчной развертки (для кварца частотой 14000 КГц)
3. Стабилизация кадровой развертки
4. Корректировка прорисовки линий (дуги, окружности и т.п.)
5. Установка ПЗУ 27C512
6. Доработка сигнала INT

Схема подключения контроллера XT-клавиатуры Profi:

Схема «читалки» с магнитофона на К554СА3:

Этапы сборки, немного фоток

Кстати, недавно копаясь в ворохе старого железа и документации, нашел совсем уж экзотическую вещь: настоящий ценник, видимо где-то середины 90-х:

Да, да, контроллер тогда стоил 75 тысяч рублей)) И обратная сторона ценника порадовала не меньше – выяснилось, что он нарисован на куске перфокарты!!! ;)

Да... В этом есть определенный философский подтекст: ценник на контроллер носителя информации нового поколения нарисован на обрывке носителя информации старого поколения...)

Полезные файлы:

Имя файла: DIZZY_5r_48k.zip (109K)
MD5:

Игра «DIZZY 5». Русифицированная версия игры,
адаптированная мной в 1996 году для спекртрума 48k.
В архиве игра в трех форматах: TAP, HOBETA, SCL.

Имя файла: wildseyr.zip (68K)
MD5:

Игра «Сеймур на Диком Западе» (русифицированная мной в 1996 году).
В архиве игра в формате SCL.

Имя файла: test48k.bin (2,0K)
MD5:
Контрольная сумма прошивки: 85E7

Тестовая прошивка 48k (модифицированная версия -
убрал нудную процедуру заполнения экрана, ненужную проверку ПЗУ).

Имя файла: test128k.bin (2,0K)
MD5:
Контрольная сумма прошивки: E413

Тестовая прошивка 128k.

Имя файла: sos48k.bin (16K)

Контрольная сумма прошивки: 2C86

Стандартная операционная система
для «ZX Spectrum» 48k (1982 Sinclair Research Ltd).

Имя файла: 27512.bin (64K)
MD5:
Контрольная сумма прошивки: 9135

Комбинированная прошивка для ПЗУ 27512:

Банк 0 - Пусто.

Банк 1 - TR-DOS Version 5.5H Copyright (C) 1993 by Rst7.
MD5:
Контрольная сумма: 3F81

Банк 2 - SOS 128k (Стандартная ОС для «ZX Spectrum» 128k).
MD5:
Контрольная сумма: 266E

Банк 3 - SOS 48k (Стандартная ОС для «ZX Spectrum» 48k).
MD5:
Контрольная сумма: 2C86

Сначала надо заказать печатную плату в любой специализирующейся на этом деле конторе. Набор файлов gerber & excellon для изготовления платы: (

Добрый день (опционально вечер/ночь).

Свой 20й обзор я хочу посвятить компьютеру, который покорил мое сердце. Приглашаю посетить сей ламповый пост. Обязательно отмечаются все бывшие и нынешние владельцы этих великолепных аппаратов, делимся идеями, ссылками, гаджетами под наш любимый компьютер. Просьба откинуться на кресло и постепенно погружаться. (Обзор очень большой, содержит инструкции, схемы, мысли по сборке и апгрейду)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вот этот мужчина, которого Вы видите сверху, не спроста тут. Это сам Клайв Марльз Синклер, бывший владелец компании Sinclair Radionics, выпускавшей компьютеры Spectrum. Это тот самый человек, которых хотел изготовить самый дешевый аппарат для работы и точка. Да, он не любил игры и считал, что это пустая трата времени и неправильное вложение средств. (интересно, что бы он сказал сейчас, глядя на дико развивающуюся игровую индустрию). Да пускай, поправят меня знатоки, сей джентльмен ушел в изобретение электронных велосипедов с головой и похоже, что там и остался, изготавливает что-то в этом роде:

В прочем это совсем другая история. Сегодня пойдет речь о наборе для самостоятельной сборки компьютера, ушедшей эпохи, конца 80х.

Впервые я познакомился со Спектрумом, когда мне было 7 лет, отец собрал его для меня. Тогда я открыл для себя целый удивительный мир игр и программирования.
Как сказал один хороший человек - «Если ты однажды познакомился со Спектрумом, то он глубоко засядет тебе в душу и однажды, когда совсем станет невмоготу, ты будешь бегать по барахолкам и искать его.» И это правда. Только есть одно большое, НО. Купить можно, само-собой, на ибее есть лоты, продающие как 48к, так и 128к модели. Но однажды, когда мне стало «невмоготу» ища информацию о Спектрумах, я наткнулся на данный сайт, который предлагает готовые комплекты для самостоятельной сборки аппарата.

Был очень удивлен, люди продают и изготавливают платы советской копии Ленинград 48к с поправленной схемой. Плюсы и минусы конечно же у этого варианта есть. Но ребята, тут предлагают собрать компьютер своими руками, да что может быть круче чем разобраться в принципах работы компьютера на аппаратных уровнях?! Это же просто сказка. Естественно для таких работ желательно иметь опыт, маломальский, мой опыт сборки компьютеров ограничивается моделью РК-86 из журнала Радио, по сравнению со Спектрумом он песчинка, в плане сложности и придется потрудится, чтобы его отладить.

Как обычно предупреждение:

Вся ответственность, а именно самостоятельное проникновение в корпус готового изделия с последующим нарушением его целостности работоспособности, лежит на человеке совершившим это действие.

В дополнение к выше сказанному, при работе с микросхемами памяти, используйте заземленный, антистатический браслет, дабы не повредить целостность микросхемы, так же не забывайте подключать кабеля Video, RGB, Scart и тому подобные, только на выключенные приборы.

ПОДГОТОВКА К СБОРКЕ

Где достать? Барахолки отметаем сразу, разборы тоже по причине того, что чипы могут быть испорченными, помимо всего прочего с памятью такого рода есть особенности, а именно она чувствительна к работе одной партией (точнее все чипы, установленные в машину желательно должны быть одной партии, ревизии и даты производства, а также города производства), с этим я столкнулся, собирая РК-86, советская память больно уж капризная, даже новые чипы желательно покупать оптом, мало ли что.

По этому обзвонив все магазины в Екатеринбурге, чипы нашлись только в одном - , по баснословно низкой цене. Оно и понятно, кому в наше время может понадобиться столь маленькая оперативная память, да еще столь медленная.

Специально перед покупкой я попросил принести упаковку чипов, да бы убедиться, что отсыпают именно из этой коробки. Может быть я был излишне мнительным в этом решении, но мало ли что.

И следующими номиналами резисторов:

По мелочи аудио гнездо под Jack - 3.5, дополнительные панельки, если не хотите паять микросхемы. Есть возможность установки SMD корпусов резисторов, диодов, конденсаторов (например, блокировочные конденсаторы можно заменить на SMD).

По инструменту потребуется следующий набор:

1. паяльная станция/паяльник с регулировкой температуры,

2. осциллограф (очень и даже очень желателен),

3. мультиметр,

4. если нет осциллографа используем логический анализатор.

ПОСТАВЛЯЕМЫЙ КОМПЛЕКТ

Упаковка

Микросхемы и запчасти оказались завернуты в пакет и приклеены скотчем:

Сама плата проложена двумя кусками гофрокартона и перетянута в упаковочный полиэтилен:

И так, давайте же взглянем на этот прекрасный набор запчастей

Плата. Вы знаете, эта плата изготовлена на высочайшем уровне, просто невероятно хорошо. Я давно не держал в руках столь качественных кастомных плат. Разводка, шелкография и надписи… Мммм великолепие, давайте просто насладимся:

От одних надписей на плате захватывает дух, уж больно они мне нравятся.

Так же прикладываю фотографии в большом размере платы целиком, да бы оценить полностью качество изготовления, кустарщиной не пахнет:

В комплекте поставляется, кроватки под микросхемы RAM, ROM, CPU:

Рассыпуха, которая идет с платой в комплекте. (Бипер, набор транзисторов BC547, конденсаторы на все нужные номиналы, контактные разъемы 2.54мм, кварц на 14.000 MHz, диоды):

Вся логика, которая потребуется для работы компьютера (включая CPU и ROM). Кстати ROM - память уже прошита Sinclair BASIC:

Для ориентирования в микросхемах времен СССР, нарисовал следующую картинку:

Из всех микросхем ни одной военки, две с пометкой статики - К561ЛН2 и К561ИЕ10А и ворохом различных предприятий.

СБОРКА

Так же в помощь схема размещения микросхем и прочих элементов:

Главное в этом деле не торопиться, иначе запутаетесь окончательно. Я начинал сборку с мелочи (конденсаторы, резисторы, диоды). Комплектные конденсаторы (блокировочные, номиналом 104) я поменял на свои - Murata Manufacturing. Последним сажайте кварц, связано с тем, что он очень близко расположен к резистору R1 и если паять кварц под корень, резистор придется паять навесным монтажом.

Как делать не надо!

Сначала я решил все посадить на DIP - панельки (и это стало большой ошибкой ), я считал так, что если микросхема выйдет из строя, то я всегда легко смогу ее докупить, но на практике оказалось все иначе, я собрал все глюки. О глюках и их решении можно почитать ниже.

Ближе к окончанию сборки я начал собирать модуль чтения с ленты, основанный на микросхеме К561ЛН2, схема модуля классическая, прилагаю ниже:

Тестовое включение с распаянным кабелем Video с CPU и установленной RAM:

Странно, а должно быть это:

Похоже что-то имеется там. Осмотрев плату нашел пару ошибок:

1. Не распаян резистор C2.
2. Не правильно установлен резистор С1.

Так же оставшиеся конденсаторы (блокировочные), номиналом 104, заменил на Murata. Заменил транзистор К315Б.

Ииии ничего, после произведения всех замен с последующим включением аппарата я получил это:

При этом 5В по кругу имеется, но CPU не запускается. Печально. Начал искать в чем причина, попутно заказав логический анализатор.

Прошло 1.5 месяца так результата и не было, я уже начал расстраиваться, как с почты пришло уведомление о посылке - анализатор пришел.

Анализатор сигналов представляет из себя уст-во, основанное на чипах являющимся периферийным контроллером USB2.0 и 8-ми канальным приемником (я бы даже сказал снифером ), осуществляющий захват с линий данных.

Данное уст-во работает с использованием программного пакета - .

Вроде бы все есть для решения проблемы, но проблема как была, так и осталась.

Долго я мучился, пока не решил снести к черту все кроватки под микросхемы, оставив только RAM, CPU и ROM.

И о чудо, все завелось! (А ведь мой РК-86 был собран на таких же панельках, и все работает)

Так выглядел процесс отладки:

В итоге долго и мучительно перепроверяя все и отрезав ножку 1 от микросхемы DD4 (К555ИЕ7) с сопутствующей запайкой на землю я получил изображение:

Прогресс на лицо. На развертку не обращайте внимания, телевизор старый и имеет проблему в этой области. Далее, если вы приглядитесь, то увидите, что значок - © отображается некорректно, это знаменитая проблема компьютера Ленинград 48К (некорректная прорисовка окружностей), решается так, обрезаем дорожку от ИР9 ->1 и ЛН1->10 и впаиваем следующую схему:

Вообще при использовании разных производителей логики, нужно индивидуально подбирать конденсаторы на развертку у микросхем DD4 -> ИЕ7 и DD6 -> ИЕ7, по сути опытным путем, ставится конденсатор что у первой, что и у второй между землей и 11й ногой.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КЛАВИАТУРЫ

Распиновка клавиатуры находится в основной схеме на Ленинград 48К:

Для клавиатуры нам понадобится:

1. Текстолит размером 100х160.

(Я решил делать компактную клавиатуру, для того, чтобы засунуть аппарат в компактный корпус, да и в целом люблю компактные клавиатуры).

2. Лазерный принтер для проведения ЛУТ.

3. Кнопки тактовые, по высоте подбираются самостоятельно.

Распаковываем, размечаем и режем:

Готовим и вырезаем шаблон для ЛУТ:

Открываем редактор и рисуем клавиатуру:

В редакторе она нарисована со вторым слоем, но скажем так, травить этот слой не надо, экономьте свое время, не стоит травить ради того, чтобы травить.

Для Вас я подготовил готовый шаблон для распечатки:

Шаблон зеркалить НЕ НАДО !

Затем печатаем его и вырезаем:

Для травления потребуется следующий набор:

1. 100 мл аптечной 3% перекиси водорода

2. 30 г лимонной кислоты

3. 5 г поваренной соли.

4. Емкость.

Для платы моего размера этого хватит с головой, причем я для скорости травления, предусмотрительно нарисовал полигоны, да бы раствор не тратить зря.

Утюгом переносим на заготовку, советую использовать подложку от оракла:

Видно небольшие огрехи я поправил маркером, стойким к хлорному железу и забросил в раствор:

По окончанию получил такой результат. Скажу сразу я накосячил, для того что бы хорошо виднелись надписи я продержал чуть дольше в растворе и кое-где попортил дорожки:

Ну да ладно, это не криминально, берем провод в 0.5 мм и пропаиваем дорожки:

К ЗАПУСКУ ГОТОВ

Ииии стартуем!

Устанавливаем на телефон или планшет приложение PlayZX:

Используя кабель AUX, цепляемся к Спектруму, включаем аппарат и переходим в режим загрузки (на клавиатуре Спектрума нажимаем J -> удерживая SS нажимаем дважды на P, увидите такую запись - LOAD "" и жмем энтер ). После этого выбираем нужный образ игры в телефоне и жмем play. Пойдет загрузка игры.

Процесс загрузки программы выглядит следующим образом:

Загруженный файл игры Saboteur:

И конечно же пример загрузки программы с нуля, проверим того же саботера:

ВЫВОДЫ

Если бы не этот компьютер я бы не обзавелся новым инструментом, таким как анализатор сигналов и горячим олово-отсосом, для выпайки микросхем и конечно же опытом.

Нюансы, платформа полностью скопирована с Ленинград 48К, ее можно подстроить под разные кварцы в зависимости от комплектной, логической базы, что очень хорошо.
Работает стабильно, используя приложение PlayZX, Вы откроете для себя мир игр для ZXSpectrum, да я и сам был удивлен такой большой библиотекой.

Очень большое сообщество по всему миру, кстати некоторые люди выпускают новые игры для данных компьютеров, а также портируют старые NES, например, Castlevania.

PS. Отличное начало в микроэлектронике для ребенка и отличное времяпрепровождение за решением той или иной проблемы.

PSS. Обзор получился просто гигантским, а рассказать хочется так много, но придется ограничиться только сутью, в следующем DIY будем изготавливать корпус для этого аппарата и будем прикручивать RGB и SCART, есть идеи сделать его в виде ноутбука.

Информация в помощь сборщикам Ленинград 48К:

1.
2.
3. Обзор понравился +253 +425

11 / 11 829

Версия для печати

Так уж случилось, что "Ленинград" был самым первым Спектрумом, который я увидел, и он же был моим первым компьютером вообще. Несмотря на его простоту и недоработанность с этим компьютером связано столько воспоминаний, что я не могу так просто забыть про этот клон Спектрума.

Ленинград разработан Сергеем Зоновым в конце 80-х годов. На платах указана дата 1988 год (ZS88):

Попадаются платы, датированные 1989 годом:

Компьютер прост, содержит минимальное количество микросхем. Дешифрация портов на чтение упрощена донельзя - всё чётные порты считаются портом клавиатуры (254), все нечетные - портом Kempston джойстика (31). Это безобразие происходит от того, что для дешифрации портов используется только один бит шины адреса - A0. Ещё большее безобразие творится с портами на вывод, в частности с портом #FE - он срабатывает при записи значения вообще в любой порт, т.е. дешифрации как таковой нет.

Помимо "кривой" дешифрации портов компьютер отличается нестандарным видеовыходом. Проявляется это при попытке подключить его к ТВ-тюнерам, PAL-кодерам и вообще к современным жк-телевизорам. Как правило такие попытки заканчиваются ничем. Эта проблема решаема, об этом я расскажу немного позже .

Все виденные мной "Ленинграды" собраны в корпусах форм-фактора "гробик". Кроме шуток, форма корпуса со скошенными углами чем-то напоминает гроб. По размерам все корпуса примерно одинаковые, различие состоит только в материале, из которого корпус изготовлен.

Проиллюстрирую на примерах:

Это всё, что осталось от моего самого первого компьютера. Корпус (кстати довольно массивный для такого небольшого размера) достаточно хорошо сохранился, и я ещё надеюсь в нём собрать Спектрум.

Также существуют более лёгкие алюминиевые корпуса:

Этот экземпляр хорошо сохранился и был отреставрирован. Сейчас выглядит как новый. По сравнению с предыдущим корпусом этот компьютер в сборе весит меньше, чем стальной корпус.

Третий тип корпуса - пластмассовый. С моей точки зрения самый плохой корпус:

Обратите внимание на почти полное отсутствие блокировочных конденсаторов на плате. Несмотря на этот вопиющий недостаток плата замечательно проработала без сбоев у прежнего владельца добрый десяток лет.

Если покупать готовый комп душила жаба, то можно было попробовать собрать "Ленинград" самому, благо это было не так сложно. Я тоже спаял один "Ленинград" самостоятельно, когда учился на первом курсе университета. Тогда (в середине 90-х годов) можно было без проблем за смешные деньги купить на радиорынке пустую плату "Ленинграда":

Подобные платы отличались одной особенностью - где-то в районе магнитофонного формирователя в них было замыкание шин питания +5В и GND. Если при сборке компьютера не была перерезана соответствующая перемычка, то при первом включении был велик шанс получить клубы дыма с перегоранием одной или нескольких печатных дорожек на плате в случайном месте. К счастью, я об этой особенности знал, и вовремя прозвонил и ликвидировал место замыкания.

Там же на рынке продавались схемы компьютера, микросхемы, клавиатуры, корпуса. Короче, тогда был настоящий рай для сборки подобных конструкций. Кстати, о клавиатурах: в основном использовались кнопки от микрокалькуляторов:

На фотографии видны старые надписи на клавишах с ободранными наклейками. Это явно кнопки от какого-то калькулятора. По качеству работы и надёжности такие клавиатуры не выдерживали никакой критики. Может быть для калькуляторов такие хреновые кнопки и годятся, но для компьютера они совсем не подходят. Особенно для игр. Помню я заколебался подгибать контакты в таких кнопках, чтобы они хоть как-то работали. Пожалуй единственный положительный момент в этих кнопках - их дешевизна и доступность. Поэтому при первой же возможности я перешёл на герконовые клавиши, работа на которых была не в пример удобнее:

Оказывается были и такие "Ленинграды" - со встроенной клавиатурой и системным разъёмом. Схема этого "Ленинграда" почти полностью совпадает с канонiчной схемой. Исключение составляют магнитофонный вход, выход на бипер и видеовыход. Дешифрация порта #FE в этом клоне исправлена по сравнению с оригинальным "Ленинградом" - порт адресуется по A0=0, в отличие от оригинала, где вывод значения в любой порт вызовет срабатывание порта #FE. Плату я запустил. На фотографии платы в правом нижнем углу на макетке сделана доработка для подключения к PAL-кодеру.

Плата вообще сделана хорошо - грамотная разводка питания, места для блокировочных конденсаторов. Мне понравилось.

К сожалению не удалось опознать как называется этот клон (в смысле заводская марка компьютера). На плате нашлась одна единственная надпись - ЛС10.102.002.

ОПИСАНИЕ СХЕМЫ КОМПЬЮТЕРА
Х.Х Устройство и работа компьютера

Принципиальная схема компьютера приведена в ПРИЛОЖЕНИИ 4
(вклейка в конце книги).

♦ ТАКТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР.

Собран на элементах D1 и D2. Частота задается кварцевым
резонатором на 14 МГц, а на выходах 5 и 6 счетного триггера
D2.1 вырабатываются две противофазные серии вдвое меньшей
частоты. Если у вас имеется кварц на частоту 7 МГц, то, ус-
тановив перемычки SA1 в соответствующее положение, можно
исключить из схемы счетный триггер на элементе D2.1 и ис-
пользовать противофазные сигналы с выходов 6 и 8 элемента
D1, следующие с частотой кварца.

♦ УЗЕЛ СИНХРОНИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО КАДРА.

Сигналы синхронизации и формирования телевизионного
кадра, а также управления регенерацией ОЗУ формируются аппа-
ратно из сигналов на выходах счетчиков D3-D6. На выходе
счетчика D3 вырабатываются сигналы НО, HI, Н2 и НЗ. Инверти-
руя сигнал НО, получаем сигнал CAS для тактирования микрос-
хем ОЗУ. Сигнал RAS, переключающий адресные мультиплексоры
D15, D16, получается задержкой сигнала НО на один такт (вы-
ход 9 элемента D2). Инвертированный сигнал RAS служит для
тактирования процессора. Сигнал "SCREEN" - признак экранной
области - служит для загрузки сдвиговых регистров D33, D41.
Сигнал "BORDER" - признак бордера - загружает в регистры
стробируемых мультиплексоров D30, 1)31 атрибуты цвета бор-
дера.

Сигналы на выходах D3-D6 и триггеров микросхемы D8 служат
для определения номеров позиции в строке и номеров строк в
кадре. На выходе 3 элемента D44 вырабатывается строчный
синхроимпульс SS. На выходе 6 элемента D40 вырабатывается
кадровый синхроимпульс KS с частотой 50 Гц. С такой же час-
тотой элемент D1 (выход 10) вырабатывает сигнал прерывания
IHT, по которому во время обратного хода луча телевизора
производится опрос kj> хвиатуры и других устройств ввода.

В компьютере не обязательно применять кварц с частотой 14
(или 7) МГц. Схема синхронизации допускает настройку на час-
тоту генератора довольно в широких пределах. Для этой цели
предназначены перемычки SA2, которыми можно изменять коэффи-
циент пересчета счетчика D4. Включение входов предустановки
счетчика D4 в зависимости от частоты кварца показано в таб-
лице на схеме компьютера (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (вклейка)). При
частоте генератора, кратной 500 кГц, возможно получение
стандартной частоты кадровых синхроимпульсов (50 Гц). Если
частота Вашего кварца не кратна 500 кГц, то нужно установить
перемычки в положение, соответствующее ближайшей указанной в
таблице частоте. Устойчивость синхронизации телевизора не
пострадает. Естественно, что при изменении частоты генера-
тора изменится быстродействие компьютера, но это не страшно,
так как при вводе с магнитной ленты компьютер настраивается
на частоту следования сигналов с магнитофона.

♦ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ процессор.

Основой компьютера является процессор Z80A - один из са-
мых мощных восьмиразрядных процессоров, очень популярный за
рубежом. Массовый выпуск его отечественного аналога
1810ВМ80 - к сожалению, еще не налажен.

Регистры D46, D47 выполняют роль адресных шинных формиро-
вателей, а микросхемы D51, D52 образуют двунаправленную шину
данных.

Функции системного контроллера выполняют элементы D14 (на
выходах 3 и 11 вырабатываются сигналы обращения к внешним
устройствам IORD - ввод, IOWR - вывод), D10 (выходы 10 и
13), D12 (на выходах 3 и 6 сигналы RDROM - чтение ПЗУ и
CSRAM - обращение к ОЗУ).

♦ ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.

Состоит из двух микросхем типа К573РФ4 и имеет объем 16К
байт. В нем записаны монитор, интерпретатор Бейсика и знако-
генератор. Кроме этого, имеется микросхема К573РФ2, содержа-
щая тест-программу проверки компьютера. Коды прошивки ТЕСТ-
ПЗУ приведены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

♦ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.

Узел динамического ОЗУ объемом 48К байт включает в себя
собственно микросхемы памяти D21-D28 типа 565РУ5, мультип-
лексоры D15-D19 типа 555КП11 и буферный регистр 555ИР22
(D32). Здесь емкость микросхем 565РУ5 используются не пол-
ностью, так как старшие 16К байт адресного пространства про-
цессора отведены постоянному запоминающему устройству. Муль-
типлексоры D15, D16 формируют адреса при обращении процес-
сора к ОЗУ, a D17-D19 - адреса регенерации и обращения к еи-
деообласти ОЗУ.

♦ УЗЕЛ ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА.

Узел формирования видеосигнала собран на сдвиговых ре-
гистрах D33, D41 и D35, стробируемых мультиплексорах D30,

D31, мультиплексоре D36, элементах D11 (выходы 3, 6, 11),
D13 (выход 11), D43 (выход 12) и транзисторах VT4-VT10.

В сдвиговый регистр D33 в конце цикла обращения к данным
изображения по сигналу SCR заносятся эти данные в параллель-
ном коде, а затем выдаются в последовательном коде с часто-
той ТИ. В конце цикла обращения к данным атрибутов по зад-
нему фронту сигнала Н2 во внутренние регистры мультиплексо-
ров D30, D31 заносятся атрибуты. Сдвиговый регистр D35 за-
держивает сигнал данных изображения на время между загрузкой
сдвигового регистра D33 и загрузкой внутренних регистров
мультиплексоров D30, D31. При нахождении луча вне границ ви-
деополя регистры мультиплексоров D30, D31 загружаются со
вторых входов данными, поступающими с регистра бордера
(D39). Переключением входов мультиплексоров D30, D31 управ-
ляет сигнал "BORDER"

Окончательную обработку последовательного кода данных ви-
деоизображения производит элемент D11 (выход 3). При наличии
высокого уровня на выходе 12 мультиплексора D31 на вход 1
элемента D11 проходят импульсы "моргания" "FLASH" с выхода
11 счетчика D7. На вход 2 элемента D11 поступают последова-
тельные данные изображения "VBYTE" с выхода сдвигающего ре-
гистра D35. С выхода 3 элемента D11 данные изображения с
атрибутом "моргания" поступают на вход 1 микросхемы D36, уп-
равляя выборкой цвета точки или цвета поля. На вход 15 этой
же микросхемы поступает смесь строчных и кадровых синхроим-
пульсов с элемента D11-11 (если используется телевизор типа
УПИМЦТ) или с элемента D43-12 (для телевизора типа ЗУСЦТ).
На выходах 4, 7 и 9 мультиплексора D36 вырабатываются сиг-
налы цветов. На выходе 12 этой микросхемы вырабатывается
сигнал, предназначенный для увеличения яркости цветовых сиг-
налов, который складывается с каждым цветовым сигналом на
резисторно-диодной матрице (диоды VD5-VD7 и резисторы R29-
R38). Затем видеосигналы цветности через эмиттерные повтори-
тели на транзисторах VT4-VT6 поступают на разъем "TV". Эти
же сигналы суммируются на резисторной матрице (R42-R44), к
ним прибавляется сигнал "SYHC" (смесь кадровых и строчных
синхроимпульсов) через резисторы R32, R41, и эта смесь пос-
тупает на эмиттерный повторитель VT7, образуя сигнал "VIDEO"
для чернобелого телевизора. Причем каждый из сигналов цвет-
ности поступает на суммирование через резисторы разного но-
минала, чтобы превратить цветное изображение в чернобелое
полутоновое.

Транзисторы VT8-VT10 формируют инвертированные сигналы
R,G,B. В зависимости, от используемого телевизора выбор пря-
мых или инверсных сигналов R,G,B осуществляется перемычками

♦ ПОРТ ВЫВОДА.

Выполнен на микросхеме D39 (555ТМ9). Его разряды Q2-Q4
определяют цвет бордера, разряд Q1 с подключенным к нему

RC-фильтром (R24, R26, С12, С13) формирует сигнал вывода на
магнитофон, разряд Q0 - звуковой сигнал. Данные в регистр
записываются процессором, то есть сигналы цвета бордера, вы-
вода на магнитофон и звуковой сигнал вырабатываются прог-
раммно.

♦ ПОРТ ВВОДА.

Собран на мультиплексорах D37, D38 типа 555КП11 и рабо-
тает следующим образом. Сигналы опроса КА8-КА15 с адресных
шин процессора через развязывающие диоды VD11-VD18 и разъем
■"KEYBOARD" поступают в клавиатуру и через замкнутый контакт
нажатой клавиши проходит на один из входов микросхем D37 или
D38 (в виде сигналов KL0-KL4), откуда при наличии сигнала
IORD и низкого уровня на шине адреса АО попадает на шину
данных. Если же разряд АО шины адреса имеет высокий уровень,
то считываются сигналы с джойстика (DV0-DV4) и магнитофона
(сигнал TIN).

♦ УЗЕЛ ВВОДА С МАГНИТОФОНА.

Узел ввода состоит из операционного усилителя А1
(К140УД1208), выполняющего роль усилителя-ограничителя, и
компаратора А2 (554САЗ), формирующего стандартные ТТЛ-уровни
из входного сигнала.

X.2 Замена элементов

♦ ПРОЦЕССОР.

Можно применить любой процессор Z80 или совместимый с
ним, например U880 производства ГДР. Нужно только учесть,
что процессоры, не имеющие буквенного индекса в обозначении
(Z80) рассчитаны на тактовую частоту до 2,5 МГц, поэтому не
все их экземпляры будут работать на частоте генератора 14
МГц, хотя большинство все же заработает. В этом случае жела-
тельно установить частоту генератора близкой к минимальной.
Процессоры Z80A, Z80B можно ставить без ограничений.

♦ МИКРОСХЕМЫ ПЗУ.

Вместо микросхем К573РФ4 можно применить К573РФ6 или их
зарубежный аналог - ПЗУ типа 2764. При этом схема включения
не изменится. В крайнем случае, вместо двух К573РФ4 можно
использовать восемь микросхем типа К573РФ2 или К573РФ5 (за-
рубежный аналог - 2716), включив их по схеме, показанной на
рис. 1.1. Здесь дешифратор 555ИД7 осуществляет выбор нужной
микросхемы ПЗУ. Конечно, их придется смонтировать на отдель-
ной плате, расположив ее рядом с основной. При этом наг-
рузка на адресные шины возрастет и желательно, чтобы шины
адреса были буферированы. Возрастет и потребляемый ток.

Есть еще один способ уменьшить количество дефицитных мик-
росхем ПЗУ. Для втого запишите в микросхему К573РФ2 или
К573РФ5 коды из таблицы ПРИЛОЖЕНИЯ 3, и установите ату мик-
росхему на место ROMO, отогнув предварительно у нее вывод
21. Соедините вывод 21 с контактом панели 28. Произведите на
плате изменения, показанные на рис. 1.2. Жирными линиями вы-
делены вновь введенные элементы и связи, а перечеркнутые
связи нужно разорвать.

В ПЗУ будет записана резидентная програима-загрузчик.
После включения она производит проверку ОЗУ в адресах О -
16384, куда потом будет загружена операционная система.
После завершения теста на экран выводится:

Введите с магнитофона программу "МОНИТОР-16К" (совпадает
с содержимым ROMO-ROM1, время ввода около 1,5 минут), кото-
рая загрузится в адреса 0-16384 ОЗУ и будет залрпцена от дос-
тупа. Дальнейшая работа не отличается от работы со стандарт-
ной версией ПЗУ. Можно работать со всеми програкмами и возв-
ращаться в ОС кнопкой "RESET". После выключения питания при-
дется снова загрузить "МОНИТОР-16К".

После таких изменений можно использовать и другие версии
ОС, например, с русским шрифтом и т. д.

♦ МИКРОСХЕМА ОЗУ.

Можно смело использовать микросхемы 565РУ5 с индексами Б,
В, Г. С микросхемами 565РУ5Д могут возникнуть сложности
из-за их низкого быстродействия. Но можно попробовать до-
биться надежной работы микросхем 565РУ5Д, снижая частоту
тактового генератора. Без изменения схемы можно ставить
565РУ7, соединив их выводы 1 с общим проводом, но их емкость
будет использована лишь на четверть. В принципе, возможно
применение микросхем 565РУ6, но их потребуется 32 штуки плюс
дополнительные схемы дешифрации подобно тому, как это было
сделано при замене 573РФ4 на 573РФ2. Конструкция получается
громоздкой и сложной, поэтому схема такой доработки не при-
водится.

♦ МИКРОСХЕМ* СЕРИИ 555 И ОСТАЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТЫ.

Все микросхемы серии 555 можно без ограничений менять на
аналогичные микросхемы серии 1533. Некоторые могут быть
также заменены на микросхемы серий 155 или 531. Возможности
замены регистров, мультиплексоров, счетчиков и других мик-
росхем в схеме Зонова на микросхемы серий 155 и 531 ограни-
чены, в основном, тем, что их входы подключены к выходам
микросхем памяти или процессора, которые имеют невысокую
нагрузочную способность. Можно заменить на серии 531 и 155
мультиплексоры D17-D19 и D36, а также счетчики D3-D6 и неко-
торые логические микросхемы, не нагружающие шины процессора
и ОЗУ.

Что касается микросхем D30-D33 (по схеме Зонова), то их,
в принципе, можно заменить на микросхемы серии 531, но с ус-
ловием, чтобы выходы микросхем ОЗУ были нагружены не более,
чем на один-два входа микросхемы серии 531, а остальные
подключенные к ним микросхемы были из серии 555 или 1533. То
же самое можно сказать про микросхемы, нагружающие шины про-
цессора.

Регистр D32 можно заменить на 555ИР23, проинвертировав
сигнал WRBUF на входе 11, как это предусмотрено на предлага-
емой схеме (перемычка SA6). По функциональному назначению
регистру 555ИР22 полностью аналогичен регистр 580ИР82, но у
него, к сожалению, отличается разводка выводов и больше
энергопотребление. Регистр 555ИР9 в схеме Зонова можно заме-
нить на два регистра 555ИР16, включив его как в нашей схеме
(D33, D41). В обеих схемах регистры 555ИР16 можно заменить
на 555ИР1. Схему включения менять не надо.

В нашей схеме в качестве формирователей шин адреса можно
применить любые предназначенные для этого микросхемы
(580ИР82, 555АП4 и др.) в соответствующем включении, а в ка-
честве двунаправленного буфера шины данных идеально подходят
микросхемы 555АП6, 580ВА86. Счетчик 561ИЕ10 можно заменить
на 555ИЕ19 (отличается цоколевка!). Компаратор 554С.АЗ заме-
ним на 521САЗ, отличающийся типом корпуса и нумерацией выво-
дов. Операционный усилитель 140УД1208 можно заменить на
140УД12 без изменения схемы, или на 140УД6 (140УД608), иск-
лючив резистор, подключенный к выводу 8. Транзисторы можно

ставить любые из серий КТ315, 312, 342, 3102.