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电脑板常用集成电路简介及检测方法
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电脑板常用集成电路简介及检测方法

一、电脑板的组成简介

游戏电脑板(或称节目板)尽管种类繁多,但其内部都是由中央处理器CPU、图像处理器PPU、声音处理单元、I/O接口电路、程序、数据、存贮器RAM/ROM等部分组成。电脑板其实就是一种特殊用途的计算机。

中央处理器CPU在通电后清零复位就开始工格,它首先从只读存贮器ROM中读出电脑板的特定程序,并按已因化的程序逐个调出其部分内容。此步在计算机中构成硬盘中内存的菜单显示,供使用者了解内存的资料菜单,还通过总线将数据和地址码送往PPU和声道处理单无,将数据码和地址码变成相关的图像信号和伴音信号。当操纵面板指令输入,通过I/O接品向CPU发出指令,使其按每个指令通过总线支持RAM,PPU等系统,调出相关的图像和声音信息。

CPU的处理信息能力与电脑板内存贮单元的容量是相等配置的。存贮器存贮的内容多少与贮单元多少计算的。通常,称一个存贮单元存贮的内容为一个“字”,而一个包涵的二进制的位数称为“字长”。很明显,字长越多,其信息的精度越高,对游戏机来说图像的象素也越多,看起来越清晰。一般机型8位和16位,但光碟机的内存已达32位以上。

一个存贮器由千万贮单元组成。存贮单元的多少表示存贮的容量,通常以K单位(1K为210,即1024个存贮单元)。一般存贮器有128K、256K,但有的为4M以上(1M=1000K)。对1M的存贮器来说,它具有1000*1024个存贮单元。存贮器的指挥者中央处理器CPU与存贮器的配置相适应,有8位和16位之分。

二、街机常用CPU的简介

为了组成不同的节目板,使用不同容量的存贮器和中央处理器。随着处理信息量的不同,大型游戏机有的使用一只CPU,有的使用两只CPU。单CPU电脑板,常用Z80A、6502、8080等8位CPU。双CPU电脑板,常用8位的Z80和16位的MC68000组成。

1.Z80型CPU的各脚功能

Z80的内部由以下部分组成:

其1-5脚为A11-A15地址总线,30-40脚为A0-A10地址总线。这16只构成三态输出16位地址总线。

第14、15、12、8、7、9、10、13依顺序构成D0-D7三态输入/输出数据总线。

第6时钟脉冲输入端(CLK)。输入周期T为25uS(即频率为4HMz)的时钟脉冲。

第11脚VCC,要求+5V+-O.25V,负载电流为9O-2OOMA。

第16脚为“中断”指令输入端(INI)。当由I/O接口电路送入低电平指令时,在现行指令结束时CPU响中断。

第17脚不受冯前令控制的中断输入控制(NMI)。它与第16脚不同的是,无论内部触发器处理于何种状态,只要输入中断脉冲指令,在脉冲下降沿立即中断。CPU将中断前的内容予以存贮,一旦复位返回原程序。

第18脚暂控制端(HALT)。由软件发出低电平指令CPU执行空操作指令,以等待再次接受操作指令。

第19脚三态输出的存贮器地址线保持端(MREQ)。低电平有效。其输出地址总线上保持一个同或写入的地址码。

第2O脚三态输出端(IORQ)。当CPU处中断状态时,此脚输出低电平,使地址总线低8位保持有I/O读或写有的效地址码。

第21脚三态读出设定端(RD),低电平在效。低电平使CPU从存贮器或I/O接口电路读出数据。此时如果第19脚也低电平,CPU则读出I/O接口数据。

第22脚写入低电平指令(WR)。该脚低电平,表示CPU数据总线有数据信息写入存贮器或I/O接口。

第23脚总线响就状态,低电平输出指令(BUSACK)。此脚低电平,说明CPU地址总线、数据总线和三态控制总线可接受外部控制指令。

第24脚输入低电平为等待状态(WAIT)。对寻址的I/O或存贮器暂停数据传送,直到此脚高电平时过进行I/O或存贮器数据传送。其目的是与存贮器和I/O动作同步。

第25脚外部总线申请输入端(BUSREQ),低电平有效。该脚低电平输入时,请求CPU在此指令下,当运行周期一结束立即处于预备总线输入状态。

第26脚低电平复位端(RES),使CPU清零置初始状态。由外电路提供1OONS的低电平脉冲。

第27脚操作码周期指示端(MI)。每取一操作码即相应输出一低电平周期指示。当此脚和第2O脚同时为低电平时,为中断响应周期。

第28脚刷新低电平输出端(RFSH)。当该脚输出低电平时和第19脚电平同时刷新动态存贮器。

第29脚接地端。

2.MC68OOO型CPU的各脚功能

MC68OOO为莫托洛拉公司生产的16位CPU。其中,第29-48脚眯地址总线A1-A2O三态输出端,第5O-52脚为A21-A23三态地址总线输出端。均为高电平有效,有直接对8M字节寻址。与第7、8脚配合,可对16M字节寻址。第5、4、3、2、1脚为DO-D4三态输入/输出数据总线端,第64、63、62、61、6O、59、58、57、56、55、54脚为D5-D15三态输入/输出数据总线端,可按16位字节或高/低两种8位字节进行数据的双向传输。

以下按其余各脚顺序说明功能及动态有效电平:

第6脚三态输出地址总线端(AS),输出低电平有效。

第7、8脚为高/低字节数选通三态电平输出端(UDSLDS),输出低电平有效。与第9脚配合,表明当前数据总线D0-D15的有效位数。

第9脚读写三态电平批示输出端(R/W)。其高/低电平表示数据是读还是写。(第7、8、9脚电平与D0-D15的真值表见表1)。

第10脚数据交互传送回答输入电平端(DTACK),低电平有效。数据读写传送完成时,存贮器向此脚返送低电平,使CPU结束本次读写周期,COU以此低电平将数据馈存。

第11脚总线开放低电平输出端(BG)。当此脚为低电平时,CPU向周边控制设备指示总线开放,可供其它主机使用。

第12脚低电平输入回答信号端(BGACK)。当此脚为低昌平时表示系统中其主控系统已占用控制总线。

第13脚总线申请低电平输入端(BR)。在多个闰主控制系统中,各主控制备通过此脚向CPU提出占用总线申请。CPU第11脚输出低电平为回答电平信号。

第14脚Vcc,+5V +0.25V。

第15脚时钟信号输入端(CLK)。MC68000尾辍型号表示不同的时钟频率,共有MC68000L4/L8/L10四种。其中,MC68000L4的时钟频率为4MHZ,L6为6MHZ依次类推。时钟频率越高,其运算速度越快。例如,第11脚总线开放低电平下降沿到总线开放时间,从L4-L10分别为120ns,100ns,80ns,70ns。

第16、53脚为接地端。

第17脚双向控制的轶I/O信号端(HALT),低电平有效。当外部有低电平输入时,CPU在完成当前周期后轶,将所有数据输入端开放。如果CPU运行受阻也会停机,同时该脚输出低电平信号。

第18脚双向控制的复位脉冲双向控制的复位脉冲I/O电平(RES),当输入低电平时CPU清零复位,同时CPU对外围系统进行复位,同时CPU对外围系统进行复位,与第17脚配合完成系统清零。

第19脚三态输出线指示有效存贮器地址(VMA),低电平有效,表示地址总线上信息有效。

第20脚使能方波输出端(E)。其频率为CPU主频的1/10,用于外围系统芯片使能信号。

第21脚低电平输入端,指示外设地址码有效(VPA)。如果所涉及地址码属MC68000系列的CPU,则外部将低电平送入该脚。

第22脚取消当前的总线指令执行过程中受阻,外部系统向该脚发回低电平,引起总线命令受阻的情况有:(1)读写指令未得到外部系统执行。(2)“中断”过程中未读到中断电平。(3)在已设定的存贮系统中,无指令所要求读写内容。(4)操作中有失误。

第23、24、25脚IPL0、IPL1、IPL2中断请求指令输入端,低电平有效。当外设系统请求中断时,第25脚为最高位,第23脚为最低位,与24脚电平组合成8种状态。三脚都为低电平时为7级中断,都为高电平时为0级中断,当无中断请求时,三脚都为高电平。

第26、27、28脚(FC1、FC2、FC0)CPU功能指示三态输出电平,其组合电平指示CPU当前工作状态(见表2)。

3、6502型CPU的各脚功能

第1、2脚为VSS-5V。

第2脚等待低电平输入端(RDY)。为使CPU能支持慢速PROM,在读出时延迟一命令周期。

第3脚内部时钟振荡脉冲输出1(¢1),频率为1.023MHZ。

第4脚中断请求低电平输端(IRQ);第5脚空;第6脚不可停止中断低电平输入端(NMI),低电平输入后,CPU执行当前指示后中断。

第7脚同步信号输出端(SYNC),此脚为高电平时表示操作在进行,同时有同步脉冲输出。

第8脚Vcc,5V+/-0.25V,功耗0.7W。

第9-20脚(AB0-AB1)64K字节地址总线输出端;第22-25脚(AB12-AB15)64K字节地址总线输出端;第26-33脚(DB7、DB6、DB5、DB4、DB3、DB2、DB1、DB0)双向三态数据交互总线端;第34脚输入/输出读写电平指令(RW),高电平为读出,低电平为写入。

第35、36脚空;第37脚时钟脉冲输入端(¢0),由外路时钟脉冲发生器产生1.023MHZ。

第38脚溢出标志设定输入端(SO),下降沿触发。

第39脚内部时钟脉冲输出2(¢2),频率为1.023MHZ。

第40脚复位脉冲输入端(RES),高电平使CPU复位。

6502时钟脉冲为1MHZ,6502A为2MHZ,因此6502A的运算速度比6502快。

4、8080A型CPU的各脚功能

数据总线和地址总线的相关脚:

第10、9、8、7脚和3-6脚依为数据输入/输出总线的D0-D3、D4-D7的引出端。第25-27脚,29-35脚、1脚和40、39、38、37、36脚依次为A0-A2、A3-A9、A10、A11-A15地址码输出端,地址总线输出可支持64K字节存贮器的地址码或256个I/O系统地址。

第2脚接地端;第11脚VSS-5V 正负0.5V,最大电流1MA。

第12脚复位端(RES)。低电平有效,复位脉冲清零程序计数。

第13脚请示输入电平(HOLD)。此电平信号送到该脚后,CPU完成现行运行周期后,外部系统获得总线控制权,使CPU的地址总线和数据总线接受输入信息。

第14脚中断请示电平输入端(INT)。当输入为高电平时,下一运行周期CPU暂停。如CPU处保持状态时或处于复位状态,将下接收中断请求。

第15脚时钟信号输入1(?2),其最高频率为2MHZ。

第16脚中断应答电平输出端(INTE);第17脚数据总线开放指示输出电平(DBIN)。向外设系统指示数据总线处于输入状态。

第18脚写入状态输出低电平信号(WR)。用来控制存贮器写入I/O接口电路数据。

第19脚同步信号输出端()。向外设系统提供每外周期开始的同步脉冲。

第20脚VCC,+5V,正负0.25V,最大电流80MA。

第21脚保持状态输出电平(HLDA)。说明CPU已响应第13脚的请求信号,数据总线和地址总线接收输入信号。

第22脚时钟信号输入1(?1),最高频率为2MHZ。

第23脚外部系统准备完毕向CPU输入的提示高电平(READY)。当外部系统存贮器、I/O系统速度较慢时,CPU根据其输入电平选择输入等待或输入运算。

第24脚等待输出端(WAIT)。当CPU送出一地址码后,第23脚未输入高电平则进入竺状态,以便与外部系统配合。

第28脚VCC,+12V,正负0.6V,最大电流70MA。

三、CPU不工作的检修方法

当街机显示屏为白板,按各种功能键无效,说明CPU不工作,出现死机。发现死机时,应拔去电源插头,稍后再启动。如果仍不能启动,可能CPU及其外围电路进行检查。使用中出现融会贯通机,在检查各挡插件是否接触良好后,可按以下步骤逐一检查。

1、由电源盒故障引起的死机

电源盒向电脑板提从稳定的5V、正负0.25V电压和拦音电路需要的12V电压等。其中,5VV电压不但要求其准确度应在4.75-5.25V之间,如果电源内阻过高、脉冲纹线干扰过大也会使CPU不动作。因此,遇此情况可先换电源盒再试。

如确认电源盒故障,应检查电源盒输出的5V电压的准确度,是否在1.85-4.95之间。然后检查其阻是否过高。方法是:首先在5V电压输出接入5欧电阻,使负载有1A的电流,此时用数字表测出准确电压值。然后再并联接入1欧的电阻(可截取1欧左右的电炉丝作为此电阻),再测其电压。两次不同负载下测行电压值,其差值不应大于0.25V否则电源程序内阻过大,应检查电源盒内的滤波电容、开头管是否变值。

电源输出电压脉冲纹波的检查,其方法是:在接入1欧假负载情况下,用数字有交流1V档串联0.1uF电容进行测试。如5V输出端脉冲值> 10MV(不准确,作参考比较),说明电源内部滤波电容有问题,更换后再测。

2、CPU的复位脉搏冲是否正常

CPU如果未复位,将不能输入任何指令,因此会出现死机。对低电平复位的CPU,要求复端的+5V电压比供电VCC延迟100MS再加到复位端。

复位电路的故障检查方法:可在昨位脚上焊出一导线,开机前用右手将此导线接地(5V、12V供电的负极端),左手开机后,立即将右手接地导线断开(人工强迫电平复位),如能使融会贯通机恢复,确认复位电路出故障。检查两组施密特触发器是否正常。一般电脑板中,利用RC延时电路获得低电平复位脉冲。常见故障是延时电路的充电电容容量减小,使延时量减小所致,可组钽电解电容更换。

3、时钟脉冲的检查

时钟脉冲是CPU能否正常工作的必需条件。CPU的时钟脉冲频率都在2-20MHZ,一般只有用示波器才能测出。如果无示波器,可用数字表DC电压1V档,并入680PF电容,再串联接入一只二极管(2AP9)检测,如时钟信号正常,其指示值应在2-3V之间。如无时钟脉冲,可榆查外设时钟振荡器。必要时可更换晶振试验,如无效,应检查用于产生振荡的驱动器74LS367或74LS368是否损坏。

4、数据总线和地址总线的检查

数据码和地址码均为脉冲信号,是否有传输码流,可用示波器观察。当无数据码流时,可检查CPU相关的A0-A11、D0-D11各脚电阻值是否对称,以便判断是否CPU内部损坏。方法是:关机状态下,用欧姆表置1K档检测A、D各脚对+5V、地之间阻值应相近,且不允许有一只脚对+5V、地之间正反向阻什为零,否则CPU、或外围电路存在短路故障,使程序中断,。此检测法也适合CPU的其它脚和对ROM、RAM集成电路的检测。

检测开机瞬间数据码、地址码输入端是否有脉冲指示,也可用上述数字表加二极管的方式。凡属CPU输出脚,昀可用此法检查有否脉冲,对CPU输入脚,也可用此法检查外设系统是否发出相关脉冲,如有脉冲输出,但又未送入CPU的输入脚,证明外设元器件有损坏。

CPU和RAM等器件,一般都采用插座安装,但忌随意更换。若怀疑某器件损坏,应先拔下与新件对照检测各脚阻值,确认已损坏再换入新件。

发表日期:2014-09-14