Сделано в СССР

[Hardsamson]

                                                              Сделано в СССР.

Как-то при поиске потребовавшихся мне  для какого-то ремонта техники деталек,  я  нашел в своих закромах две платки,   которые провалялись без дела лет 20,  и вспомнил такую историю из  своей прошлой жизни.   В советские времена было очень популярно самим делать различные электронные поделки. Благо образование многим позволяло, руки были не кривые и присутствовал дефицит «товаров народного  потребления». Причем спектр конструкций  был очень широким – от самодельных квадро усилителей  и виниловых вертушек   с тангенциальным тонармом,  до индикаторов роения пчел в улье и автоматических выключателей света в туалете. Особенно популярными были всевозможные электронные часы, а те  которые были сделаны на индикаторах тлеющего разряда(ИН12 –ИН15 и тд) переживают сейчас  реинкарнацию. В основном детали добывались на предприятиях оборонной промышленности, конструкции описывались на страницах журнала «РАДИО», и начинался всесоюзный поиск каких-нибудь дефицитных микросхем, например   К284СС2( основа самопального  шумоподавителя по системе Долби для магнитофона,  опубликованного в журнале «РАДИО» в году 1976).  Но некоторые разработки шли в народ прямо из лабораторий различных НИИ и заводских КБ,  минуя широкую огласку, и тем самым,  придавая вещам большую оригинальность и,  как сейчас говорят,   эксклюзивность.

 

 

 Вот такая игрушка была сделана мною  в начале 1986г  – мелодичный квартирный звонок на процессоре К580ВМ80 (советский аналог интеловского  8-ми разрядного процессора 8080). Причем в звонке было  запрограммировано 24 мелодии, и при каждом нажатии кнопки дверного звонка звучала разная  мелодия,  выбираемая по случайному закону. В то время в быту еще широко использовалась ламповая техника,  однокристалок не было и в помине, и эта игрушка казалась мне чем-то космическим и очень оригинальным.  Документацию (схему и прошивку в виде микросхемы К573РФ5) дал мне один знакомый, который работал на киевском НПО КРИСТАЛЛ, где делали и процессоры и РФки. Как потом выяснилось,  там и придумали эту игрушку.  Сам Бог велел молодым людям в Киевском НИИ Микроприборов  делать что-то для себя  – элементная база есть,  документация есть, средства  разработки – рабочий инструмент всегда под руками, программатор ПЗУ  – не проблема,  свободное от работы рабочее время тоже было.  

Грех не воспользоваться. А часы уже к тому времени набили всем оскомину. Поэтому дверной звонок на микропроцессоре  казался очень оригинальным.  Мелодии были двух типов:  детские песни из мультфильмов и популярные шлягеры того времени. ПЗУ забили  мелодиями до отказа. Сама программа занимала байт 100,  остальное (около 1,8Кбайт) – мелодии. Я на скорую руку сделал платку, при этом умудрился зеркально установить тактовый генератор К580ГФ24, но желание поскорей услышать,  как работает настоящий микропроцессор,  не дало мне  шансов на устранение ошибки.

 

 

Звонок было очень удобно установить в корпусе  трансляционного громкоговорителя,  используя и динамик и регулятор громкости. Единственное неудобство было в необходимости использования дополнительной кнопки на самом громкоговорителе для принудительного отключения питания,  если процессор вдруг зависнет, и кнопка звонка должна быть обязательно подключена двумя отдельными проводами. К счастью у меня уже был опыт работы с процессором ( я  к тому времени  с большим трудом сделал первую радиолюбительскую машинку МИКРО 80), поэтому при исправном ПЗУ звонок  не сразу, но заработал. На гостей производило неизгладимое впечатление -  некоторые бегали назад и нажимали кнопку несколько раз.  Звонок проработал на квартире у родителей  примерно до 2000 г., потом что-то сломалось в блоке питания,  мне чинить было лень,  поскольку я там уже не жил. Да и интересы уже были совсем другие…  Звонок я снял,  вместо него поставил какую-то китайскую дрянь, «брехунець» использовал по прямому назначению, а платы закинул в дальний ящик.  Документацию  на звонок,  ввиду не большой ценности, я за эти годы потерял, и уже почти забыл об этом эпизоде из моей жизни, как нечаянно нашел в хламе платки и вспомнил эту историю.

Мне очень захотелось включить это устройство и вспомнить атмосферу молодости. По плате я восстановил  принципиальную схему звонка:

 

 

При анализе схемы звонка  я обратил внимание на то, как изящно разработчики решили проблему минимизации аппаратных затрат. Суть проблемы данной разработки: К580ВМ80 – это не однокристалка, а центральный процессор для микро-ЭВМ (причем не самый совершенный – потому, что один из первых).  И поэтому надо учитывать даже для такого простого применения,  как квартирный звонок  надо использовать доп. оборудование в виде дешифраторов адреса  ПЗУ, организовывать порты вывода,  программно делать генератор случайного числа, как-то обходить отсутствие контроллера системной шины. При написании программы не пользоваться стеком, так как нет ОЗУ, а только три регистровых пары,  не считая регистра-аккумулятора. Собственно для встраиваемых применений и были разработаны первые однокристальные ЭВМ(INTEL 8048, советский аналог К1810ВЕ48), у которых на борту имелись порты ввода-вывода, таймеры, ПЗУ, небольшое ОЗУ, примитивная система аппаратных прерываний, одно питание, встроенный тактовый генератор.  У К580ВМ80 всего этого нет, и поэтому  разработчикам игрушки надо было как-то выкручиваться. Пришлось применить микросхему формирователя тактовых последовательностей К580ГФ24(INTEL 8224), это оправдано спецификой процессора. Он достаточно чувствительный к временной диаграмме тактовых фаз, к тому же с амплитудой 12В. При этом в К580ГФ24 была уже  встроенная схема формирования сигнала СБРОС. Самое интересное, что вместо кварца в данном случае прекрасно работает конденсатор 8,2 пФ. А вот порты вывода придуманы остроумно – сигнал мелодии формируется  двумя командами: разрешить прерывание и запретить прерывание. Таким образом, на выходе INTE  процессора можно устанавливать лог 1 или лог 0. Вводя межу этими командами различную во времени задержку,  можно было генерировать на выводе разрешения прерывания INTE различные мелодии. Команда на выключение питания после отработки мелодии подается по команде процессора HALT(видимо  в  команде разработчиков Интела были немцы), на выходе  процессора WAIT при этом формируется высокий уровень и реле выключает питание. Кнопка звонка подключена параллельно контактам реле, которые в свою очередь включены в разрыв первичной обмотки трансформатора питания.  Дешифратор ПЗУ сделан при помощи одного адресного вывода А15, когда там 0(а процессор ВМ80 начинает выполнять команды с нулевого адреса) то ПЗУ подключено к шине данных, при обращении к адресам выше 32767-го ПЗУ переводится в 3-е состояние. Это сделано для того, что бы по шине данных D0 можно было бы принимать сигнал от аппаратной части  генератора случайного числа, собранной на транзисторе VT1. Генератор случайного числа работает следующим образом.  Программно организованный счетчик номера мелодии  с нуля  в цикле увеличивает на 1  свое состояние, и на каждом шаге  приращения содержимого счетчика проверяется состояние разряда D0  при этом на адресном разряде A15 устанавливается  лог 1 . Транзистор VT1 через резистор R5 открыт и на входе D0   присутствует высокий  лог уровень через резистор R4, при этом  конденсатор С2 постепенно заряжается от переменного напряжения через диод VD3 , и резисторы R3 и R5 противодействуя заряду конденсатора С1. В момент закрытия транзистора ( сигнал сброса уже доложен пройти)  на линии данных D0 появляется логический уровень 0, счетчик останавливается при этом,  успев многократно переполниться,  и оставшееся число в счетчике используется в качестве номера воспроизводимой мелодии.  Но поскольку каждый раз при включении  фаза питающего напряжения приобретает случайное значение, напряжение в сети может колебаться,  то и номер мелодии будет случайным, поскольку конденсатор С2 каждый раз будет заряжаться до отпирающего  напряжения за разные промежутки времени относительно сигнала сброса. Метод конечно капризный  и нестабильный, но достаточно просто реализуем аппаратно. При этом, как оказалось впоследствии,   не все мелодии были равновероятны.  Но за все нужно платить, как известно. Это и было расплатой за простоту реализации. При подключении питания звонок заработал сразу, и я услышал давно забытые  мелодии для «СДЕЛАНО В СССР  8407»  .

В завершении хочу заметить, что один мой знакомый уже в конце 80-х во время кооперативного бума  захотел попробовать выпускать  этот звонок серийно, но его время  уже ушло, появились КМОП однокристалки 1830ВЕ51(INTEL80C51),  пик-контроллеры  со сверхмалым  токопотреблением,  позволяющие  делать звонок на двух пальчиковых батарейках и одной микросхеме. Так, что коммерческого успеха это мероприятие не могло иметь в принципе. Но  мой товарищ был настырный, и опытный образец  все же был изготовлен, я даже из пижонских соображений воткнул  туда настоящую интеловскую I2716   и процессор TMS8080A от техас инструмента,  но до серии дойти это просто не могло по соображениям рентабельности. И этот макет у меня так и остался. При проверке оказался тоже работоспособным.  Благодаря наличию панельки я проверил свои запасы старых процессоров К580ИК80(5шт.) - все оказались исправными.

«Коммерческая» плата была разведена без ошибок,  имела отличную от моей топологию,  и довольно качественную для тех времен металлизацию отверстий.   Единственное, что мне не понравилось в этой плате  – это слишком тонкие дорожки, особенно по питанию.  Но, как ни странно, работает. 

 

 

 

Но все же мне было очень приятно убедиться, что спустя  35 лет ультрафиолетовое ПЗУ не развалилось,  и процессор с надписью «СДЕЛАНО В СССР  1984г» оказался работоспособным.  Да и инженеры того времени были далеко не дураки, сумев сделать,  развлечения ради,  из верёвочной петли и палки программно управляемое,  оригинальное на то время, устройство. 

[UY0FF]

 

На гостей производило неизгладимое впечатление - некоторые бегали назад и нажимали кнопку несколько раз.

У меня коллега сделал было (кстати тоже в восьмидесятых годах) звонок где при нажатии на кнопку вызова слышалось громкое "Мяу " И Вы знаете к нему в дверь стали просто стучать, а не пользоваться кнопкой. На вопрос "А почему ты стучишь, а не жмёшь на кнопку ?" ему отвечали " А зачем животное то мучать ?" Настолько реально звучало это "Мяу !". А перед Вами реально "снимаю шляпу" ... Там же нужно было для нормальной работы процессора организовать как минимум три напряжения "+5, -5 и +12 Вольт" Причём в определённой кажись последовательности их появления. Просто где-то в это же время делал компьютер "РК-86" Кстати весь интерпретатор "Бейсик" вручную заносил со страниц журнала "Радио" совместно со своей супругой. Зато сын Вовка благодаря этому уже с пяти лет увлёкся программированием... Ох не зря эта 580 серия была. Он не зря. Где-то в коробках у меня даже есть несколько не тронутых пылью и панельками процы и устройства ввода-вывода. 55 кажись...

[Hardsamson]

@UY0FF,

Спасибо, что интересуетесь.

Насчет очерёдности подачи  питаний Вы совершенно правильно заметили - первым нужно было подавать

-5В .Иначе процессор мог мгновенно сгореть,  так как напряжение - 5В формировало запирающий слой на PN переходах

и таким образом осуществлялась изоляция между компонентами внутри кристалла. Потребление  по -5В было мизерное,

около 10мкА, поэтому задержку  включения +12В +5В можно было организовать довольно просто. В разрыв между диодным мостиком

и конденсатором фильтра большой емкости ставился низкоомный резистор, а на -5В электролит малой емкости(микрофарад 20).

Этой задержки хватало для нормального запуска процессора. Но многие этого не делали, работало и так.Начиная с процессора  I8085 источник  -5В начали делать непосредственно на кристалле и формирователь тактовых фаз тоже упрятали внутрь процессора. 

Так делают и по сей день.

_ 

[slava1]

Вот же вызвали Вы воспоминания

Последовательность питания была важна для первых выпусков процессора, вот таких:

Когда они вышли, то небыло еще в серии ГФ24. Там последовательность подачи питания как то связана с тактовым генератором, но могу и ошибаться (по памяти). Вот эти первые, что выше и сгорали. Тактирующие фазы формировались внешней логикой с ОК. Потом делали БП со стабилизаторами на К142, не заморачиваясь с последовательностью подачи.

Формирование случайного числа в схеме довольно странное и навороченное. Получается, что если не работает интегратор, то все время одна и та же мелодия. Гораздо проще было выполнить псевдослучайный генератор на одном из регистров процессора, хотя бы том же SP и убрать кучу ненадежных деталей. Видно, что схему разрабатывал человек, ранее занимавшийся схемотехникой, поэтому сделать генератор на транзисторе ему гораздо проще, чем ломать мозг над программой.

Скорее всего и программа писалась в машинных кодах. Это веселое занятие. Я даже помнил серии команд в кодах (кошмар!)

Все равно разработчику честь и слава, за работающую конструкцию!

Отработать программу на средствах разработки - практически нереально. В КБ, где были машины стояли очереди. 

 

1. Набрать программу в редакторе и записать ее на перфоленту. 

2. Закачать транслятор с перфоленты (лавсановая!)

3. загрузить в транслятор свою программу с перфоленты

4. увидеть свои ошибки и уйти на пункт 1

5. если все спокойно, получить объектный код и скинуть его на перфоленту

6. загрузить компоновщик с красивой лавсановой перфоленты (м-м-м! 8 битная вся такая!)

7. скормить ему объектный код.

8. и т.д. я уже не помню - грузим отладчик и в нем пошагово гоняем программу

 

Это все была проверка алгоритма работы программы. Потом еще запуск "железа".

Весело было.

Сейчас тоже ничего принципиально не поменялось, только по времени в десятки раз меньше и "инструменты" невообразимо удобней.

Все, останавливаюсь а то "понесло".

[Hardsamson]

@slava1,

При кажущейся простоте и древности процессора он не такой уж и простой.

Сейчас стало модно фотографировать кристаллы и я в сети нашел самкю первую

версию, где на кристапле есть надпись МП К 25, что по заявлению некоторых ветеранов НИИ микроприборов

расшифровываеится так "МикроПроцессор Кобылинского 25 сьезду". Кобылинский  - главный разработчик

 советского  процессора. Тогда все делалось к каким либо датам.

 

 

И еще , я случайно  нашел  принципиальную схему процессора , мне было интересно посмотреть,

как были там организованы входные-выходные каскады и межблочные связи внутри кристалла.

Я раньше этого никлогда не видел. Причем схему нарисовали уже в наше время по топологии кристалла.

Я был очень удивлен терпению и энтузиазму 

 

VM80A_sch.pdf

 

а так же фото уже серийного кристалла 1978 года

 

 

VM80A_sch.pdf

[UR5FEO]

Да. Красота.

[slava1]

А вы говорите настоящих буйных мало! ЗдОрово!

Такое нарисовать! Я даже увидел в схеме поле микрокоманд!

С испуга выскочило из подсознания определение "автомат Милли-Мура". 

В институте даже лабки были такие.

А последнее фото кристалла похоже на рентгеновское - все просвечивает.

Кстати и тогда и сейчас недоумевал - зачем было копировать i8080, когда уже был Z80 ?

Сдирали бы зилог. Наверняка какой-нибудь тупой начальник в министерстве решение принимал типа горбатого.

"УкрУпНим ширину и разДоим надои".

 

А зилог выпускали  в 90-х. Это 1858ВМ1,2,3.  Да уже поздно было...

[Hardsamson]

Z80 отдельная история. В Советском Союзе  начали осваивать два направления - INTEL и DEC. Zilog отдали в ГДР(U880D), а Моторолу в Болгарию. Очевидно братья  из стран соцлагеря на этом настояли, что бы иметь свободу выбора в элементной базе . Вот и были в болгарских флопиках  и первых жестких дисках(аж 5 МБ) мотороловские однокристаллки, а  в ГДРовских станках с ЧПУ и оптоэлектронных приборах  Z80...  Самое смешное, что мне на глаза попался первый  номер журнала  "Радиохобби"  Н.Сухова (№1 за 1998г) и в нем был опубликован

квартирный звонок на Z80. Но идеология  у него совершенно другая - мелодия 3 секунды из любого WAV файла и ПЗУ I27512, забитое до отказа. ЦАП на резисторах и питание постоянно включенное, соответстввнно деталей в два раза больше.  И на 15 лет позже. Так вот автор предлагал использовать там  именно 1858ВМ3. 

[serk]

Проц 1979 года есть и у меня. На нём собрана до сих пор работающая ЭВМ по мотивам Специалиста. Работающая если включить. Сначала я подавал питания по-очереди, после как получится, и оно работало всё-равно. Но прикольно другое, именно то, что КР580ИК80А в 1978-1979 году был ... секретным, а может быть и просто ДСП, что скорей всего было связано с тем, что мы же его содрали откровенно, как и многое другое. 

Насчёт -5В внутри люди просто не в курсе, нет там этого, ведь 8080 не был КМОП !!! В КМОП -5 без надобности.

Что же,  всё это было очень и очень интересно, казалось тогда запредельно сложным для освоения, а вот сегодня... мобильник это как раньше МП13 по количеству в пользовании барахло которое не жалко. Сложность же мобилки даже и простой, вот уж точно запредельная вещь, для дизассемблера

Мы очень сильно продвинулись в плане технологий и возможностей, и за обыденными вещами перестали понимать насколько же они не просты, эти все вещи.

Обидно, что заполучив всё это, мы на удивление не стали ни умнее ни счастливее.

[Hardsamson]

Уважаемый @serk,

Вы очень правильно подметили, что в результате колоссальных успехов  в техническом

прогрессе человеки не стали ни умнее ни счастливее. Скорей всего наоборот. Надо меньше

думать, меньше знать, главное быть "успешным менеджером". Создаётся такое впечатление, что людей

хотят превратить в крыс из  известных опытов по физиологии,  когда крысе вживляли в мозг электроды в центры 

получения удовольствия  и она давила на кнопку подачи ипульса в центры пока не сдыхала.

Очень яркий пример - система глобальной навигации Навстар (она же ГПС).Когда я лет 20 назад

начал  для себя разбираться как она работает, у меня чуть крыша не поехала как сложно все там организовано.

 До конца я так и на разобрался. Но зато узнал для себя много нового. При этои пользоваться  системой может любая обезьяна.

Результат - полная деградация штурманской службы в авиации, пайлоты вбивают в компьютер координаты маршрута  и  на взлет.

На флоте не знаю. Давно отошел от дел. Но там много дублирующих систем радионавигации Лоран, Декка, Омега(главное изофазы не попутать) и может быть другие радиотехнические навигационные системы.

Люди не умеют и не знают как пользоваться обычным магнитным компасом, не знают как использовать навигационные карты,

 а что такое девиация магнитного склонения - это вообще высшая арифметика.

 Или при приёме на работу на должность инженера по обслуживанию и ремонту банкоматов я придумал в своё время  простейшее тестовое задание, чтобы сразу отсечь случайных людей:

- как проверить с помощью китайского тестера диод. Даже подготовил два диодика 1N4007 -   один исправный, второй пробитый с виду совершенно одинаковых . Один  претендент с красным дипломом КПИ по  специальности Вычислительная техника, не справившись со столь сложным заданием, сказал мне - а почему Вы меня валите. Все, кто сидел рядом начали дико ржать, а краснодипломнику я посоветовал податься в управдомы. 

А по поводу  -5В  они нужны только там, где изоляция между слоями на кристалле осуществляется обратносмещенными PN переходами,

как правило это в устаревших N-канальных технологиях. Например в динамической памяти К565РУ3  источник -5в нужен, а в знаменитой К565РУ5 уже нет, хотя обе сделаны по N-канальной технологии. Но это все уже история.

[vlom]

 

Но все же мне было очень приятно убедиться, что спустя  35 лет ультрафиолетовое ПЗУ не развалилось

 

У меня тоже есть такой аппарат, только плата побольше: на ней блок питания + герконовое реле РЭС55 + добавлен звук на 174ун7 (отдельно, правда). Паялось тоже где-то в 83-85 годах. Плата с Караваевых (10-ку стоила), ПЗУ тоже на Кристалле друзья прошивали (тут могорыч). Долго у меня работал сей девайс. Потом зачем-то снял. Сейчас вспомнил, достал из архива. А вот ПЗУ-шка так и не нашлась. Если есть у Вас вожможность поделиться прошивкой со своего звонка - буду весьма признателен.

[Hardsamson]

Кристалловская плата, которя гуляла по народу, включая барыг с кардач, была с диодным оптроном( каким -то АОД ...).

РЭС55 - сигнальное реле долго на  силовой трансформатор не проработает(Мне пришлось поставить РЭН-32,

проработало больше 10 лет).

А УН7 у Вас на 10МАС работала?

Смысл ставить аналоговую  пятиваттную микросхему в тракт цифрового сигнала квартирного звонка?

Микросхему ПЗУ из платы выпаивать не буду,  ввиду риска повредить устройство.

Второй платы , где РФка была на панельке у меня уже нет.

Если найду прошивку в архивах, то обязательно выложу .

[vlom]

Немножко меня понесло по поводу кардач: тогда вся толкучка происходила под магазином "Учтехприбор", "базар" организовался ближе к 90-м. Плата без оптрона. РЭС-55 была мною тогда ещё "умощнена" РЭС-22, а УН7 внедрена "для солидности". Панелька под ПЗУ - Tesla, с позолотой. Увы - пустая. Все соединения сделаны одножильной красивой разноцветной "кроссировкой". Включил - все три питания есть. И это с конденсаторами К50-6! Если Ваши архивы сохранили ТАКОЕ - возможно и оживлю мамонта.