PLAN80A
Stavebnice mikropočítače.
V následujícím textu je popsán vyvoj a příprava do sériové výroby amatérské stavebnice mikropočítače PLAN80A.
Na začátku 80-tých let jsem se rozhodl, že si pořídím mikropočítač. Protože pro mne (jako pro mnohé amatéry) bylo omezujícím hlediskem financování, napadlo mne, že bych mohl počítač realizovat jako stavebnici a nabídnout jej k sériové výrobě. A tak jsem získal podporu výrobního družstva DRUKOV zastoupeného zejména panem Vladimírem Koukolem. Po celou dobu vývoje i realizace mi pomáhal pan Pavel Šimík. Plošné spoje se podařilo vyvinout ve spolupráci s pány ing. Frentiškem Michálkem a Jiřím Hrožkem. O součástky se postarala TESLA ELTOS zastoupená panem ing. Vymazalem. Vlastní vývoj probíhal od května 1982 do září 1988 a je podrobně rozepsán v návodu na stavbu a užití. Protože sériově prodávaná stavebnice je již na internetu zdokumentována (viz. seznam odkazů níže), zaměřím se zde hlavně na vlastní vývoj. Osvětlím jak a jakými prostředky se tehdy v amatérských podmínkách takový mikropočítač navrhoval.
Blokové schéma zapojení mikropočítače PLAN80A
Rozhodnutí koncipovat mikropočítač jako amatérskou stavebnici mělo za následek mnoho omezení. První byl požadavek, aby veškerá součástková základna byla domácí výroby (proto mikroprocesor 8080). Druhým požadavkem byl princip zobrazení, který by umožňoval převzít programové vybavení z nejrozšířenějších sériově vyráběných mikropočítačů u nás. Třetí požadavek spočíval v možnosti rozšíření systému tak, aby na něm mohl být spuštěn operační systém CP/M s disketovou jednotkou. Mezi další předurčené oblasti patřil přerušovací a vstupně/výstupní systém, uspořádání sběrnic, způsoby zobrazení, záznam dat na magnetofonové kazety a mnoho dalších vynucení. Výsledkem bylo následující blokové schéma:
Blokové schéma
První návrh schéma zapojení základní desky
V době návrhu mikropočítače se všechna schémata kreslila tužkou na kreslícím prkně. Pak se načisto kreslila tuží na pauzovací papír. Následují první schémata mikropočítače PLAN80A, podle nichž se vytvářel testovací prototyp (byla použita univerzální deska plošného spoje a k propojení byl použit samopájitelný drát, částečně místo pájení byla použita technologie ovíjení).
CPU
VIDEO
RAM
EPROM
I/O + INT
První návrh plošného spoje základní desky
V době návrhu mikropočítače byly reálně k dispozici pouze dvojvrstvé plošné spoje. Navrhovaly se na milimetrový papír (ve formátu 2 : 1) pomocí odlišné barvy pro každou vrstvu spoje (např. červená a modrá fixka). Následně se překreslil tuží na fólii astralon, samostatně pro každou stranu spojů. Do jeho kopie se tuší vykresloval osazovací předpis (rozmístění součástek). Pak se návrh ofotil na film (na formát 1 : 1) a ten se používal při výrobě plošného spoje. Pokud se v návrhu objevila chyba, vytvořila se papírová kopie filmu a červenou barvou se do ní vyznačovaly chyby.
Návrh spoje V1 strany A
Návrh spoje V1 strany B
Rozložení součástek V1
Plošný spoj V3.1 strany A
Plošný spoj V3.1 strany B
Rozložení součástek V3.1
Spoje V3.2 strany A
Chyby V3.2 strana A
Chyby V3.2 strana B
Modem
Pro ukládání dat nebo programů v základní verzi stavebnice mikropočítače sloužil kazetový magnetofon. K jeho ovládání sloužila elektronika rozmístěna na speciálním plošném spoji.
Schéma zapojení
Návrh plošného spoje
Tuší provedená předloha
Rozložení součástek
Rozšíření základní verze stavebnice mikropočítače
Do sériové výroby se dostala pouze základní verze mikropočítače. Navrženy a odzkoušeny však byly i další prvky mikropočítače jako zdroj, rozšiřovací desky pevné paměti EPROM, dynamické paměti DRAM, řadiče disketových jednotek FDC a další.
Dynamická paměť DRAM 64 kB
V základní verzi mikropočítače byla pouze malá statická paměť RAM. Pro spuštění operačních systémů CP/M nebo MP/M byla potřeba velké dynamické paměti DRAM, nejlépe 64 kB. V době návrhu počítače byly k dispozici pouze čipy 16kBx1 typu 4116.
Schéma (část 1)
Schéma (část 2)
Plošný spoj A
Plošný spoj B
Rozložení součástek
Statická paměť EPROM 16 kB
V základní verzi mikropočítače byla pouze malá pevná paměť EPROM s kapacitou 4 nebo 8 kB tvořená čtyřmi čipy (buď 2708 nebo 2716). Pro použití stavebnice jako mikroprocesorového řadiče (např. pro řízení prototypu umělé ledviny Chiraskal) byla vyvinuta doplňková deska pevné paměti EPROM 16 kB. V devadesátých letech se tato deska hodila, když jsem stavebnici mikropočítače PLAN80A používal jako mikroprocesovový řadič navrhovaný automaticky prostřednictvím Petriho sítí.
Schéma zapojení
Řadič disketové jednotky FDC
Ke spuštění operačních systémů CP/M nebo MP/M bylo nutno stavebnici mikropočítače vybavit disketovou jednotkou. K jejímu připojení byl navržen speciální řadič disketové jednotky FDC na samostatné desce. Schéma bylo ověřeno na univerzální desce prostřednictvím ovíjených spojů. K dispozici jsem měl zapůjčenou 8" mechaniku.
Schéma zapojení
Kontaktní klávesnice
V základní verzi mikropočítače byla použita malá klávesnice TS522004. Pro dlouhodobější práci s mikropočítačem by byla vhodnější klávesnice standardních rozměrů. Jelikož cena hotových klávesnic byla astronomická, pokusil jsem se vytvořit vlastní amatérskou klávesnici. Jeden kontakt byl tvořen plošným spojem, druhý šroubem s půlkulatou hlavou vraceným pružinou. Pochopitelně takové kontakty byly velmi nekvalitní s mnoha zákmity při spínání. Proto jsem navrhl elektroniku, která tyto zákmily eliminovala.
Schéma kontaktů
Schéma elektroniky
Zdroj napájecích napětí
Do sériové výroby se bohužel nedostal zdroj napájecích napětí. Pro stavebnici mikropočítače PLAN80A byl navržen napájecí zdroj, který byl schopen dodat dostatečný výkon i pro plně rozšířenou verzi stavebnice s CP/M.
Schéma zapojení
Videomodulátor
V základní verzi mikropočítače byl použit vysokofrekvenční modulátor, dodávaný hotový ve formě krabičky. Jeho použití a připojení tudíž bylo velmi jednoduché. Za to se však platilo poněkud rozostřeným bodem na obrazovce. Pro dlouhodobější práci s mikropočítačem bylo výhodnější použít videomodulátoru, kterým se z televizoru vytvořil vlastně displej. Tímto uspořádáním se dosáhlo krásně ostré kresby bodu. Nevýhodou bylo, že bylo nutné zasahovat do zapojení televizoru, což si nemohl každý amatér dovolit. Naštěstí se v 80 tých letech prodávaly televizory včetně podrobných elektrických schémat. Níže je příklad zapojení jednoduchého videomodulátoru a jeho připojení k přenosnému televizoru Junost 401D (ten byl k mání relativně levně v bazarech).
Schéma zapojení
Výsledné výrobní podklady
Pro sériovou výrobu byly nakonec připraveny podklady, které sestávaly ze souboru schémat a souboru návrhů plošných spojů. Níže jsou uvedeny jako příklad některé s nich.
Blokové schéma
Časování
Modem
Kabel modemu
Klávesnice
Spoje CPU A
Spoje CPU B
Deska modemu A
Deska modemu B
