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Sistema Programmabile con Z80

a tu per tu con i microprocessori
Il Tecno-pensionato

ATTENZIONE !

Questo ed altri progetti (anni 1988-1997) accompagnati dal "Tecno-pensionato" sono ormai vecchi e superati, nostalgicamente vintage. Sono interessanti solo dal punto di vista didattico, per capire e sperimentare alcune cose in concreto: cos'è un clock, una logica programmabile o combinatoria, come si accende un led o un relè.


Ci tengo a pubblicarli perchè sono affezionato a questi progetti, visto che mi hanno fatto crescere tecnicamente e, considerando che potrebbero essere utili a qualcuno, eccoli a vostra disposizione. 


Gli schemi denotano qualche ingenuità, ma i circuiti funzionano perfettamente. La documentazione è disponibile in PDF, grazie alla scansione di vecchi ed incasinatissimi quaderni di appunti. Per qualsiasi informazione non esitate a contattarmi.



Sistema Z80 completo

Aggiornamenti e download

Progetto completo [comprende il file seguente] (.ZIP - 38 Mbyte)
Schemi e Pcb per Circad (.ZIP - 194 Kbyte)

Il mio primo sistema programmabile

Nato come (folle) progetto di automazione della mia vecchia ed ormai rottamata Fiat Tipo, questo sistema programmabile, basato su Zilog Z80, avrebbe dovuto aggiungere nuovi funzionalità all'elettronica dell'autovettura. In realtà, il sistema non ha mai operato a bordo ed è rimasto solo allo stadio di prototipo, seppure perfettamente funzionante, in grado di essere riprogrammato per gli usi più disparati.

Il sistema è dotato di diverse schede elettroniche di ingresso/uscita e di un doppio banco di Ram, programmabile via interfaccia parallela, ed eventualmente sostituibile con Eprom equivalenti. La presenza di un microprocessore permette di realizzare un circuito programmabile a seconda delle proprie esigenze, sfruttando le potenzialità delle schede di in/out. 

La Scheda di Controllo


Scheda di Controllo (CPU)

Scheda di espansione del bus

Questa scheda è il cuore del sistema. Contiene lo stadio di alimentazione, che fornisce fino ad 1 A per le linee di alimentazione a +5 e +12 Volt, la circuiteria di reset (con pulsante per l'attivazione), l'oscillatore quarzato, la decodifica per l'abilitazione delle memorie esterne ed il microprocessore Z80 a 4 MHz.

Sul circuito stampato sono previsti due connettori. Il primo (più corto), è riservato all'alloggiamento della scheda di memoria, mentre sul secondo può essere alloggiata una scheda dedicata o eventualmente montata la scheda di espansione del bus, per collegare contemporaneamente più di una scheda al sistema.

La Scheda Ram/Rom/Eprom


Scheda Ram/Rom/Eprom

Scheda Programmatore Ram

La scheda Ram può contenere fino a 64 KByte di memoria, divisi in due banchi (EN0 ed EN1) da 32 KByte. E' possibile montare qualsiasi tipo di memoria (Ram, Rom o Eprom) che abbia una piedinatura compatibile con la ram 62256.

Sul circuito stampato sono presenti due jumper per la configurazione della capacità delle memorie (8 o 32 KByte) inserite negli zoccoli ed un alloggiamento per inserire una batteria a tampone per evitare, usando memorie Ram, la perdita dei dati.

Utilizzando uno o due moduli di memoria ram, gli stessi possono essere programmati direttamente a bordo della scheda impiegando il programmatore visibile in foto, che andrà collegato all'interfaccia parallela del pc ed alimentato con una tensione continua di 8-15V (è sufficiente una pila da 9V di tipo "transistor").

Sulla scheda del programmatore è presente uno switch di programmazione che andrà chiuso prima di iniziare la programmazione e riaperto dopo che la stessa sarà terminata.

Per generare i dati per la programmazione delle memoria è necessario:


Tutti i programmi appena menzionati sono disponibili nel file del progetto completo, dove è anche disponibile il file NAV.ASM che contiene il programma di gestione del sistema configurato come preistorico car-computer.

La Scheda Display


Display

Scheda Display

Il display è diviso in tre zone: area freccie direzionali, display alfanumerici (8 caratteri) e barra led bicolore. Viene pilotato da un'apposita scheda che contiene dei buffer per il controllo diretto degli elementi del display e che permette di indirizzare ogni singolo segmento di ciascuno dei visualizzatori a carattere.

I display utilizzati, infatti, non dispongono di logica di decodifica interna e possono essere utilizzati senza vincoli di alcun tipo. Sul visualizzatori a segmenti è stato applicato un filtro rosso per migliorare il contrasto dei led rossi dei segmenti.

Il Tastierino e la scheda tastiera


Tastierino e scheda tastiera

Tastiera e display (prima versione)

La scheda permette di interagire con il sistema. E' dotata di un sistema di illuminazione a LED, alloggiato nella parte superiore sporgente, con intensità programmabile via software, realizzato con una soluzione hardware presente sul circuito della scheda tastiera.

In pratica, un circuito R-C che abilita il transistor che attiva i led, viene caricato via software con una frequenza variabile. Minore è la frequenza, minore sarà l'intensità luminosa dei led che illuminano la tastiera.

Nella configurazione sperimentale sono stati previsti quattro tasti direzionali, due pulsanti per la configurazione dei parametri ("+" e "-"), tre tasti funzione ("F1", "F2", "F3"), un pulsante di on/off del sistema ("PW"), il tasto di accesso al menu ("FN") e quello per la conferma dei valori impostati ("LD").

Le Schede ingressi ed uscite digitali


Scheda ingressi digitali

Scheda uscite digitali

La scheda ingressi digitali permette di collegare al sistema degli interruttori, dei pulsanti o qualsiasi altro elemento meccanico di tipo on-off. Gli ingressi sono connessi a delle resistenze di pull-up, quindi è necessario un contatto che chiuda "verso massa" affinchè il sistema rilevi il valore OFF del sensore connesso. Sul connettore della scheda sono disponibili i segnali GND e +5V eventualmente utilizzabili da altri dispositivi esterni per l'interfacciamento dei sensori.

La scheda uscite digitali, al contrario, può essere utilizzata per pilotare, verso GND led, relè e piccoli dispositivi con un consumo inferiore ai 300mA. A bordo sono previsti dei LED di segnalazione per indicare quando un'uscita è abilitata ovvero quando sul pin di uscita è presente il segnale GND.

La Scheda ingressi analogici


Scheda ingressi analogici

Sensore luminosità

Questa scheda permette di rilevare il valore di sensori analogici, convertendo il valore di tensione 0-5 Volt da questi fornito in un valore compreso tra 0 e 255. La scheda dispone di 16 ingressi indipendenti. Sul connettore della scheda sono disponibili i segnali GND e +5V eventualmente utilizzabili da altri dispositivi esterni per l'interfacciamento dei sensori.

Accanto è possibile vedere la realizzazione di un semplice sensore di luminosità, con sensibilità regolabile, che può essere collegato direttamente al connettore ingressi analogici della scheda.

Conclusioni

Il progetto viene distribuito in modo gratuito. Sono sempre benvenuti suggerimenti e quesiti.

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