Amatérský mikropočítač s procesorem Z80
Úvod
Toto zařízení jsem sestrojil v roce 2002 jako maturitní práci. Maturita však byla pouze pomocná motivace, jelikož o osmibitových mikropočítačích jsem četl již dříve a docela mě nadchly. Už proto, že můj první počítač byl kvalitní osmibit SHARP MZ-800, který je osazen právě procesorem Z80-A a byl taktovaný na 3,5 MHz. Mnoho jeho uživatelů mělo jistě potřebu rozšířít jej o další periferie pomocí slotu systémové sběrnice. Stavět však periferie k historickému počítači nemá valný smysl. Tento starý počítač měl 64 kB operační paměti s možností připojení rozšiřujícího 256 kB RAMDISKU. Programy se ukládaly na kazetu nebo v lepším případě na disketovou mechaniku. Připojení větší paměti a pevného disku a dalších rozšiřujících zařízení však z tohoto počítače dělá jiný počítač. K osmibitu prostě patří malá paměť a kazety.
Proto jsem se rozhodl udělat jiný počítač, který bych mohl navrhnou a rozšiřovat podle svých představ. Protože použitý procesor Zilog Z80 je tehdejší špička mezi osmibitovými procesory a přitom je mnohem jednoduchší než 16-bitové procesory, rozhodl jsem se ho použít i zde. V počítači je zapojena statická zálohovaná RWM paměť 256 kB, 16 kB paměti EPROM (krizové řešení, původní záměr 256 kB FLASH), zvukový čip SN76489AN (umístěný také v SHARPovi), hodiny reálného času DS1203, paralelní port 8255 PIO, LCD inteligentní znakový displej 20x4 a klávesnice TESLA. Mikropočítač je napájen ze síťového adaptéru nebo z vnitřní baterie. Zálohovaná paměť má vlastní napájení z další baterie. Původní záměr vytvořit jednoduchý operační systém a textový editor se z časových důvodů nezdařil. Ukázkový software umožňuje psát znaky na dispej a přehrává krátkou písničku.
Podařilo se mi tedy splnit svůj dětský sen a postavit si vlastní mikropočítač na bázi procesoru Z80.
Materiály
Dokumentace
Deska plošného spoje EAGLE
Schéma EAGLE
Deska plošného spoje
Schéma
Ukázkový software
AS51 - Vývojové prostředí pro procesory řady 8051
AS80 - Překladač assembleru pro procesor Zilog Z80
Zilog Z80 - CPU User Manual
Odkazy
www.cadsoft.de - Výrobce návrhového systému EAGLE
www.zilog.com - Výrobce legendárního procesoru Z80
www.gme.cz - Největší maloobchodní prodejce součástek v ČR
www.spseroznov.cz - Střední Průmyslová Škola Elektrotechnická v Roznově pod Radhoštěm
Fotogalerie
Komentář k obrázkům:
- Deska plošného spoje je zhotovena fotocestou. Obě strany byly vytisknuty na laserové tiskárně na fólii a slepeny tak, aby nedošlo k vzájemnému posunutí.
- Miniaturní reproduktor je vzat z počítače Didaktik gama.
- 9 Voltová Baterie je pouze zinko-uhlíková a je nevhodně zapojena přes stabilizátor, na kterém se zbytečně ztrácí energie.
- 256 kB FLASH paměť bohužel krátce před termínem odevzdání umřela, proto je zde přes redukci z patice použita EPROM paměť 16 kB.
- Kabely klávesnice a displeje se bohužel vlivem špatného návrhu malinko kříží.
- TESLA klávesnici jsem získal ze starého výprodeje. Není moc kvalitní, přívodní vodiče se brzy poškodily a některé přestali fungovat.
- Plastová krabička je slepená ze dvou menších zakoupených v GM Electronic, protože žádná z prodávaných požadovaným rozměrům nevyhověla. Oba kusy byly slepeny do jednoho speciálním lepidlem a zdá se, že docela dobře.
- Ani bych neřekl jak obtížné je sehnat černé vruty potřebných rozměrů. Nakonec jsem načernil hlavičky obyčejných vrutů černým lihovým fixem.
- Z boku jsou navrtány otvory. Na levé straně odvádějí teplo ze stabilizátoru, na pravé také umožňují průchod zvuku od reproduktoru ven.
- Bohůžel obvody Z80 CPU a 8255 PIO jsou staré a mají pro přenosný počítač příliš velkou spotřebu. Ostatní logické obvody jsou povětšinou nízkospotřebové 74HCTxxx.
- V dnešní době by bylo mnohem výhodnější použít některý z dostupných mikrokontrolérů. Mají nizkou spotřebu, jsou rychlejší, výkonější a mají integrovány další funkce. Zde však šlo tak nějak o nostalgii :).
- V desce je okolo 500 ručně vrtaných děr a okolo 300 ručně drátkem propojených a zapájených průchodek. Docela makačka.
- Na obrázku nejsou připojené tři tužkové baterie určené pro stále napájení dvou čipů pamětí RWM.
- Zapojení displeje bohužel nerespektuje vyšší rychlost sběrnice 4 MHz. Při této rychlosti bohužel nefunguje komunikace s displejem. Bylo nutno snížit rychlost CPU na polovinu "taktovacím" juperem :).
- Vzhledem k tomu, že se mi z časových důvodů nepovedlo zprovoznit tisk na tiskárně a hodiny reálného času, hlavně nepodařilo sestavit jednoduchý operační systém s příkazovou řádkou a jednoduchým textovým editorem, rozhodl jsem se nepřihlásit do oblastního kola, přestože jsem mohl.
Poděkování
Pavlovi Kunetkovi jako vedoucímu práce, učiteli předmětu EPO (Elektronické Počítače) a vedoucímu mikroprocesorového kroužku.
Vedoucím dílen panu Michlíčkovi a panu Bolckovi za výpomoc při mechanickému opracování krabičky.
Poslední aktualizace: 16.2.2006
Zpět na hlavní stránku
