Test - und Experimentiergerät für U 880 D

E. H. BORN

Für den Fall, daß bei der Fehlersuche an einem Mikrorechner Zweifel an der richtigen Funktion des Prozessorschaltkreises aufkommen, ist es vorteilhaft, ein einfaches Prüfgerät zur Hand zu haben. Für den Schaltkreis U 880 D wird ein derartiges Gerät vorgestellt. Um den zusätzlichen Aufwand so gering wie möglich zu halten, erfolgen sowohl Dateneingabe als auch Datenausgabe im Maschinenkode, außerdem wurde auf den Anschluß eines Speichers verzichtet. Trotz dieser Einschränkungen kann man eine Vielzahl von Befehlen auf ihre richtige Ausführung hin kontrollieren. Es lassen sich einfache Programme, die mit den internen Speichern auskommen, ausführen. Somit eignet sich das U-880-Testgerät auch als Lehr- und Experimentiergerät für den Anfänger.

Beschreibung des Mustergeräts

Die Dateneingabe erfolgt an acht Kippschaltern, deren zwei Stellungen die Logik-Bedeutungen "1" und "0" haben. Die Anzeige der ausgegebenen Daten und Adressen erfolgt über Glühlämpchen ("1" = leuchtet, "0" = aus). Der Taktgenerator ist ein einfacher, astabiler Multivibrator, der mit einer Frequenz um etwa 2 MHz schwingt. Da kein Programmspeicher vorhanden ist, kann auch kein "Lauf" bei voller Taktfrequenz erfolgen, es wird mit einer Taste im "Schritt"-Betrieb gearbeitet. Alle Daten, die sonst vom Speicher oder über ein Eingabetor an die ZVE gelangen, stellt man an den Kippschaltern ein. Die Reaktion der ZVE ist an den Lampen abzulesen: die Ausgabedaten am "Datenbus" und die jeweils ausgegebene Adresse an den 16 "Adreßbus"-Lampen, Bild 1.
Weiterhin macht die Anzeige erkennbar, ob die auf dem Datenbus liegenden Daten als Ein- bzw. Ausgabe zu werten sind (IORQ), ob mit dem (gedachten, da nicht vorhandenen) Speicher gearbeitet wird (MREQ) und ob es sich um einen Schreib- (WR) oder Lese- (RD) Zyklus handelt. Zwei weitere Lampen zeigen an, wenn sich die ZVE im "M1"-Zyklus oder im "HALT"-Zustand befindet. Zur Bedienung sind die Tasten "Schritt", "RESET" (Rückstellung) und zwei Tasten für die Eingabe eines Interrupt (entweder INT oder NMI) vorgesehen. Einschalten bewirkt automatisches Rückstellen (50-µF-Elko am RESET-Eingang).
Für die Schrittschaltung wird ein D 174 D verwendet. Der erste Trigger dient lediglich der Tastenentprellung. Ein Tastendruck ergibt einen kurzen Impuls (Differenzierglied 220 pF/1 kOhm/3 kOhm), der den zweiten Trigger setzt und somit WAIT (Warten) aufhebt. Bei Erscheinen von MREQ oder IORQ wird dieser Trigger zurückgestellt und wieder WAIT der ZVE gemeldet sowie dadurch gesichert, daß die ZVE pro Tastendruck lediglich ein Maschinenzyklus durchläuft.
Sind die ZVE-Ausgänge IORQ bzw. MREQ, und gleichzeitig RD aktiviert, erwartet die ZVE eine Dateneingabe. In diesem Fall kann man an den acht Kippschaltern ein Datenwort einstellen. Ist RD nicht aktiviert, handelt es sich um eine Datenausgabe, und die Kippschalter sind hochohmig geschaltet.
Alle ZVE-Ausgänge dürfen gemäß Datenblatt nur mit einer TTL-Last (1,6 mA Stromaufnahme im "Low"-Zustand) belastet werden. Daher ist an jeden Ausgang ein Negator geschaltet (außer bei RFSH und BUSAK, die zusammen mit BUSRQ direkt an je eine Telefonbuchse geführt sind). Diese Negatoren dienen gleichzeitig als Lampentreiber für vorhandene Mikroglühlampen 3 V/25 mA. Da die Steuersignale negiert ausgegeben werden ("Low-aktiv"), benötigt man bei diesen zur sinngemäß richtigen Anzeige einen zweiten Negator. Die Ausgänge IORQ und MREQ werden in der vorliegenden Schaltung (Bild 2) mit zwei TTL-Eingängen belastet. Messungen an verschiedenen ZVEs ergaben, daß es dadurch nicht zu einer unzulässigen Erhöhung des Low-Pegels (über 0,4 V) kommt. Eine Gefährdung der ZVE durch diese Maßnahme ist nicht zu befürchten.
Der mechanische Aufbau kann beliebig gestaltet werden. Bild 1 zeigt als Beispiel den Aufbau des Mustergeräts. Für die Aufnahme der ZVE ist eine Fassung vorgesehen, die sich aus zersägten Fassungen für 14polige IS herstellen läßt. Die Stromaufnahme der ZVE kann man nach Lösen einer Brücke in der Stromversorgungsleitung messen. Das Mustergerät enthält außer der ZVE noch neun Schaltkreise: 7 x D 204 D, 1 x D 100 D, 1 x D 174 D. Hiervon dienen sechs Schaltkreise lediglich als Lampentreiber, so daß ersichtlich wird, mit welch geringem Aufwand ein U 880 D schon "zum Leben" zu erwecken ist.

Mögliche Veränderungen

Als Anzeigeelemente eignen sich anstelle der Mikroglühlampen am besten Lumineszenzdioden. Der Vorwiderstand 82 Ohm ist dann durchgängig auf 240 Ohm zu erhöhen. Im Mustergerät kamen durchweg Negatoren vom Typ D 204 D zur Verwendung. Für Anzeigeelemente mit höherem Stromverbrauch (z.B. Glühlampen mit 50 mA Stromaufnahme) können sie nicht mehr als Lampentreiber verwendet werden. Es empfiehlt sich, dann an deren Stelle Transistorstufen zu verwenden, Bild 2. Da man den ZVE-Ausgängen nur geringe Ströme entnehmen darf (nicht über 0,25 mA), müssen die Treibertransistoren hohe Stromverstärkungsfaktoren besitzen (z.B. für Ic = 50 mA: B = 200). Im übrigen ist der Stromverbrauch der Anzeigeelemente so gering wie möglich zu halten, denn 30 Lampen zu je 50 mA verbrauchen im Extremfall z.B. 1,5 A! Es ist daher günstig, die Lampen aus einer getrennten, unstabilisierten Gleichspannung zu betreiben, Bild 3. Diese Möglichkeit ist allerdings nur in Verbindung mit diskreten Treibertransistoren anzuwenden.
Auch die Schrittschaltung kann variiert werden. Der erste Trigger läßt sich als RS-Trigger durch zwei kreuzgekoppelte D-100-NANDs ersetzen, der zweite durch einen als D-Trigger geschalteten D 172 D. Alle verwendeten Negatoren können natürlich auch vom Typ D 104 D oder D 100 D sein (bei D 100 D jeweils beide Eingänge zusammenschalten). Auch die Mehrfachdioden SAM 44 bzw. SAM 64 kann man durch Einzeldioden (SAY 42) ersetzen. Weitere Variationen sind denkbar, so daß das Testgerät dem gerade in der Bastelkiste vorhandenen Bauelementevorrat weitgehend angepaßt werden kann.

108 KByte	227 KByte	21 KByte
Bild 1	Bild 2	Bild 3