Время микропроцессоров серий 8080, 8085, Z-80, их отечественных аналогов серий КР580, КМ1821, 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 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
