Время микропроцессоров серий 8080, 8085, Z-80, их отечественных аналогов серий КР580, КМ 1821, К1858 и других подобных ушло безвозвратно. Однако многие радиолюбители все еще пользуются самодельными или промышленного изготовления микроЭВМ на базе микропроцессоров первых поколений. На предприятиях продолжают работать станки с ЧПУ и другие технологические установки с контроллерами на таких микропроцессорах. Вся эта аппаратура время от времени выходит из строя. Автор статьи делится своим опытом ремонта микропроцессорных устройств.

Самый эффективный способ поиска неисправности в микроЭВМ или микропроцессорном контроллере - поочередная замена основных БИС (в том числе микропроцессора и ПЗУ) на заведомо исправные. Но если БИС впаяна в плату, а не установлена в панель, затраченные на ее демонтаж усилия с почти неизбежным повреждением печатных проводников нередко оказываются бесполезными, если виновница неисправности - совсем другая микросхема.

Временно заменить "подозрительный" микропроцессор заведомо исправным можно, не удаляя первый из устройства физически. Достаточно перевести его выходы в пассивное высокоимпедансное состояние, в котором они фактически отключены от внутренних узлов микросхемы. Такой режим предусмотрен во всех микропроцессорах, предназначен он в первую очередь для организации непосредственного, без участия микропроцессора обмена данными между памятью и устройствами ввода/вывода. По этой причине его называют ПДП - прямой доступ к памяти.

В большинстве микроЭВМ режим ПДП остается неиспользованным, а вход сигнала перевода шин микропроцессора в пассивное состояние просто соединен через резистор с цепью питания. У микросхем К1858ВМ1, Т34ВМ1, Z-80 этот вход - вывод 25 (BUSRQ), у КР580ВМ80 - вывод 13 (HOLD). Достаточно соединить его перемычкой с общим проводом и микропроцессор будет отключен.

Параллельно пассивному штатному микропроцессору нужно заранее подключить такой же заведомо исправный, объединив их одноименные выводы, за исключением, естественно, входа перевода в режим ПДП и нескольких выходов, не имеющих третьего состояния. Для соединений можно воспользоваться гибкими изолированными проводами (например, МГТФ-0,14) длиной не более 50 мм, а чтобы с гарантией уберечь новую микросхему от повреждений при пайке - предусмотреть для нее панель.

У микропроцессора Z-80CPU и его копий не имеют высокоимпедансного состояния лишь выходы М1 (вывод 27) и BUSAK (вывод 23). Последний обычно свободен - проверьте это по схеме микроэвм или по печатным проводникам на ее плате. Проводник, идущий на плате к выводу 27, необходимо перерезать и соединить с одноименным выводом "навесного" микроконтроллера. Аналогичным образом поступают с подобными выводами микропроцессоров других типов.

Теперь все функции штатного микропроцессора берет на себя дополнительный. Если в результате микроЭВМ заработала - виновник отказа найден. Поскольку работоспособность восстановлена, подумайте, не имеет ли смысла оставить микропроцессор "навесным"? Усильте временные пайки, а чтобы исключить случайные замыкания, укрепите и изолируйте панель.

Решившись на полную замену неисправной микросхемы, каждый ее вывод лучше всего перекусить специально заточенными кусачками (их губки должны проходить между выводами), а потом, удалив микросхему, по одному очистить монтажные отверстия от остатков ее выводов.

Если дефект не устранен, приступайте к проверке описанным выше способом других микросхем. Микросхемы ОЗУ, ПЗУ и многие интерфейсные БИС можно перевести в пассивное состояние, установив высокий логический уровень на их входе CS (Chip Select - выбор микросхемы). Чтобы отключить БИС одноразрядного динамического ОЗУ, достаточно перерезать печатный проводник, идущий к ее единственному выходу. Конечно, к задаче необходимо подходить творчески, учитывая особенности конкретных микросхем. Например^ у некоторых из них (серии К588) вход CS выполняет другие функции. У других нужный вход назван иначе (СЕ, ОЕ).

Временной заменой ПЗУ можно воспользоваться, чтобы заставить микропроцессор проверяемой микроЭВМ выполнить специально разработанную тест-программу, помогающую выявить и локализовать неисправности.

Переведя микроконтроллер или другую БИС в пассивное состояние, бывает полезно еще до подключения "дублера" измерить вольтметром или с помощью осциллографа уровни напряжения на освобожденных выходах. Если такой выход соединен лишь с высокоомными входами КМОП микросхем, показания вольтметра могут оказаться любыми, все зависит от входного сопротивления последнего и утечек тока как внутри микросхем, так и между печатными проводниками на плате. Если с переведенным в пассивное состояние выходом связаны один или несколько входов микросхем структуры ТТЛ, напряжение должно находиться в пределах 1...2 В. Наличие в цепи резисторов, соединенных с шиной питания или общим проводом, приводит к установке соответствующего потенциала.

В любом случае полезно удостовериться в приблизительном равенстве уровней напряжения на всех выводах, например, шины данных отключенной БИС. Значительная разница - повод задуматься и внимательно проверить соответствующие цепи. Наиболее сложен случай, когда к одной и той же цепи подключены несколько выходов разных микросхем. В нормально работающем устройстве они никогда не бывают активны одновременно. Нарушение этого условия в результате неисправности цепей управления или дешифрации адреса одной или нескольких микросхем часто служит причиной неработоспособности микроЭВМ в целом.

В описании микропроцессора Z-80CPU сказано, что все его выходы находятся в высокоимпедансном состоянии во время действия сигнала начальной установки RESET. На самом деле (по крайней мере, у его отечественных аналогов) это не так: упомянутый сигнал устанавливает на выходах низкие логические уровни.

Переводом микропроцессора в режим ПДП можно воспользоваться для подключения к его шинам испытательного пульта с переключателями, задающими адрес и сигналы управления, и светодиодным индикатором состояния шины адреса. С помощью подобного пульта можно быстро проверить память и многие устройства ввода/вывода микроЭВМ. Информацию, хранящуюся в статическом ОЗУ (на микросхемах серий К537, К541, К132), пульт позволит читать и записывать без ограничений во времени. Однако учтите, остановленный микропроцессор Z-80CPU перестает вырабатывать сигналы регенерации содержимого динамического ОЗУ (обычно на микросхемах серии К565) и хранящиеся там данные будут потеряны. Хотя в микроЭВМ на микропроцессорах других серий регенерацией динамической памяти обычно занимаются видеоадаптер или БИС контроллера ПДП (КР580ВТ57), для правильной работы последних могут требоваться команды микропроцессора.

И в заключение расскажу о выполненном с использованием режима ПДП ремонте микроЭВМ "Дельта-С-02" с впаянными в плату БИС микропроцессора и ПЗУ. Внешне дефект проявлялся в том, что при включении микроЭВМ на экране соединенного с ней телевизора появлялась лишь черная рамка с белым бордюром. Еще не выведя обычные начальные сообщения и заставки, микроэвм "зависала".

Замена микропроцессора K1858BM1 "навесным" по приведенной выше методике результата не дала. Впрочем, работоспособность микропроцессора еще до этой проверки следовала из частичного выполнения процедуры инициализации - после нажатия на кнопку "Сброс" некоторое время на экране были видны бегущие вниз полосы на черном фоне.

Ремонт был продолжен несколько экзотическим образом. К "Дельте" через системный разъем был подключен другой, исправный "Спектрум", микропроцессор которого был остановлен соединением входа BUSRQ с общим проводом. Отсутствующий в разъеме сигнал М1 был подан из одной микроэвм в другую отдельным проводом.

ПЗУ "Дельты" было отключено по цепи CS, а ОЗУ - блокировкой буфера чтения, так что запись в него осталась возможной параллельно с записью в ОЗУ исправной микроЭВМ, но читать данные микропроцессор мог только из последнего. В эту систему была загружена Бейсик-программа тестирования экранной области ОЗУ. Результат ее работы можно было наблюдать на экране подключенного к выходу неисправной микроЭВМ телевизора. Это и позволило выявить неисправность: при записи лог. 1 в микросхему DD27 ОЗУ "Дельты" она одновременно появлялась в аналогичной микросхеме DD31.

Хотя найти первопричину явления так и не удалось, неисправность была устранена без замены микросхемы. Оказалось достаточным уменьшить на 30 % амплитуду сигнала, а с ним и помехи на выводе 2 (информационном входе) микросхемы DD31. Это было сделано с помощью делителя напряжения из резисторов номиналом 2 и 5,6 кОм.

Небольшое дополнение для ремонтных служб предприятий. Наиболее распространенные в системах ЧПУ стойки 2Р22,2У22,2С42 на базе основной отечественной микроЭВМ общего назначения "Электроника-60" имеют машинную магистраль точно такой же организации, что и устройства ЧПУ токарными станками на базе микроЭВМ "Электроника НЦ-31" Поэтому ремонтные стенды, предназначенные для одной из подобных систем, подойдут и к другим. Нужно лишь изготовить переходники с соответствующими разъемами, учтя при этом различающиеся названия ряда сходных по функциям управляющих цепей.

Автор: В.Смирнов, г.Нижний Новгород