Разработка программатора микросхем ПЗУ

Разработка программатора микросхем ПЗУ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Обоснование технических решений 6

2 Конструкторская часть 8

2.1 Назначение 8

2.2 Принцип действия 8

2.3 Конструкция печатной платы программатора 16

3 Расчетная часть 18

3.1 Расчёт геометрических параметров печатной платы 18

3.2 Расчет освещенности помещения БЦР 21

3.3 Расчет трансформатора источника питания 23

3.4 Расчет потребляемой мощности схемы 25

4 Технологическая часть 27

4.1 Анализ технологичности конструкции устройства 27

4.2 Обоснование выбора метода изготовления печатной платы

30

4.3 Установка нанесения сухого пленочного фоторезиста 32

4.4 Анализ дефектов фотопечати 34

5 Исследовательская часть 35

5.1 Методика работы с прибором 35

5.2 Описание команд меню программы TURBO 38

5.3 Анализ работы устройства 53

6 Организационно-экономическая часть 55

6.1 Расчет себестоимости платы программатора 55

7 Охрана труда на участке обработки и изготовления

печатных плат 60

7.1 Мероприятия по технике безопасности 60

7.2 Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности 62

7.3 Экология на производстве 63

Заключение 65

Перечень принятых терминов 67

Список литературы 68

Приложение А Перечень элементов

…………………………………………………………………………………………….70

Приложение Б Спецификация

……………………………………………………………………………..………………………….73

Приложение В Схема электрическая структурная АТДП.220198.119 Э1

Приложение Г Схема электрическая принципиальная АТДП.220198.119 Э3

Приложение Д Схема электрическая принципиальная АТДП.220198.119 Э3

Приложение Е Плата печатная АТДП.220198.119

Приложение Ж Сборочный чертеж АТДП.220198.119 СБ

Введение

Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в

промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми

разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из

основных направлений научно - технического прогресса.

В обширной номенклатуре изделий электронной техники особое место

занимает семейство программируемых микросхем. Их ускоренное развитие в

настоящее время символизирует прогресс в микроэлектронике, которая является

катализатором научно - технического прогресса в современном мире.

Возрастающий круг научно - технических работников сталкивается в

своей практической деятельности с вопросами применения запоминающих и

логических программируемых микросхем. Их использование в радиоэлектронной

аппаратуре позволяет резко сократить сроки ее разработки и промышленного

освоения; поднять на новый уровень технические характеристики.

Существует принципиальная необходимость использования программируемых

микросхем в микро - процессорных устройствах и системах практически для

всех областей народного хозяйства, таких, как гибкие производственные

системы, системы управления различными технологическими процессами,

персональные ЭВМ, бытовая аппаратура.

Характерной тенденцией развития элементной базы современной

аппаратуры (РЭА) является быстрый рост степени интеграции. В этих условиях

актуальной становится проблема ускорения разработки узлов аппаратуры,

представляющих собой схемы с большой (БИС) и со сверхбольшой (СБИС)

степенями интеграции.

Программируемые БИС в настоящее время широко распространены. Их

основные преимущества перед другими изделиями микроэлектроники:

регулярность структуры, функциональная наращиваемость, широкий диапазон

реализуемых на их основе устройств с комбинационной логикой и конечных

автоматов, программируемость структуры. При этом достигаются большая и

сверхбольшая степени интеграции устройств на кристалле. Преимущество БИС –

возможность автоматизации процесса проектирования приборов на их основе,

аппаратного резервирования модификации реализуемых функций в большом

диапазоне с минимальными затратами.

Область применения – от простейших программируемых комбинационных

устройств до специализированных контроллеров.

Принцип необратимого изменения связей в интегральных микросхемах

электрическим способом был впервые реализован фирмой Radiation (США) в 1996

г. в запоминающей матрице постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). В

1970 г. фирма Harris conductor (США) выпустила первое законченное

программируемое ПЗУ (ППЗУ) емкостью 512 бит, а с 1972 г. началось массовое

производство аналогичных ППЗУ многими ведущими фирмами. С 1976 г.

развивается новый тип устройств с изменяемыми связями - БИС произвольной

логики: программируемые логические матрицы, мультиплексоры т.п., однако

ППЗУ до сих пор остаются наиболее массовыми устройствами этого вида.

Программируемые ПЗУ являются результатом усовершенствования

классической схемы полупроводникового ПЗУ с масочным программированием.

Простейшее ПЗУ содержит запоминающую матрицу, состоящую из шин строк и

столбцов, дешифраторы адреса строк и столбцов и усилители считывания.

Тема данного дипломного проекта заключается в изготовлении печатной

платы программатора микросхем ПЗУ, который позволяет программировать

широкий класс микросхем.

Обоснование технических решений

Программатор представляет собой устройство, подключаемое к компьютеру

типа IBM PC через параллельный LPT порт, позволяющее программировать

широкий класс микросхем. Универсальность программатора заключается в его

схемотехнике, позволяющей программировать кроме обычных ПЗУ и

микроконтроллеров, микросхемы программируемой матричной логики (ПЛМ) и т.д.

Так, некоторым микросхемам ПЛМ (например, 156РТ1) при программировании

необходимо присутствие высоких напряжений на всех выводах, что и

обеспечивает данная схема.

Важным достоинством программатора является программное обеспечение,

которое позволяет расширять номенклатуру программируемых микросхем

посредством написания, программирующего или тестирующего модуля на языке

программирования Borland Pascal, а также изготовления кросс – платы с

набором посадочных мест под программируемые микросхемы.

Устройство построено по принципу открытой архитектуры, что на

сегодняшний день является большим достоинством, так как процесс развития

ЭВТ продвигается очень стремительно.

Надежность процесса программирования определяется в первую очередь

достоверностью реализации режимов программирования, исправностью аппаратуры

программатора, надежностью связей с программируемой микросхемой. Надежность

обеспечивается проведением тестового контроля аппаратуры программатора,

программного обеспечения, параметров источников воздействий на зажимах

связи с ПМ. Эти меры принципиально необходимы в программаторах

производственного назначения, где все режимы выполняются автоматически и

нет визуального контроля ПМ, возможны отказы и сбои в работе аппаратуры, не

приводящие к сообщениям о браке запрограммированных микросхем.

Можно сформулировать функциональные характеристики программатора

предназначенного для БЦР на производстве:

1. Разнообразие функции ввода, обработки и редактирования данных;

2. Функции логического контроля запрограммированных микросхем при

отсутствии эталонного образца;

3. Возможность расширения номенклатуры программируемых микросхем;

4. Использование эталона программируемой микросхемы как источника

данных программирования и для контроля запрограммированных

микросхем;

5. Обязательное наличие режимов «Входной контроль» и «Выходной

контроль»;

6. Малые габариты;

7. Возможность копирования программируемых микросхем.

8. Простота ввода и отображения данных;

9. Обязательное наличие помощи в программном обеспечении

программатора.

Данные характеристики определяют высокую производительность и

надежность производственных программаторов, что и требуется в данном случае

для ремонтного бюро производственного предприятия «РЭМОС-ПМ», так как

прямое его назначение - это программирование или перепрограммирование (в

зависимости от ситуации) микросхем ПЗУ для различных плат, модулей и блоков

от станков с ЧПУ.

Конструкторская часть

1 Назначение

Данный программатор является универсальным устройством для

программирования микросхем ПЗУ. Он позволяет программировать микросхемы

следующих типов:

1) с ультрафиолетовым стиранием: 2708, 2716, 2732(A), 2764(A), 27128(A),

27256, 27256(21v), 27512, 271000, К573РФ1, К573РФ2/5, К573РФ4А

2) с пережигаемыми перемычками: КР556РТ4/11, КР556РТ5/17, КР556РТ12/13,

КР556РТ14/15, КР556РТ16, КР556РТ18, К155РЕ3

3) с электрическим стиранием: КМ1801РР1

4) FLASH: 28F256, 28F512, 28F010, 28F020

5) ПЛМ: КР556РТ1/2

6) микроконтроллеры: 8748, 8749, 8751, 8752, 87C51, 87C53, 1816ВЕ751,

1816ВЕ48, 1830ВЕ751, 1830ВЕ753

7) только читать: 8048, 8049, 80C48, 8051, 8052, 1816ВЕ49, 1816ВЕ51,

1830ВЕ48

2 Принцип действия

Принципиальная схема программатора представлена на чертеже

АТДП220198.119 Э3. Разъем Х1 предназначен для стыковки программатора с

параллельным портом IBM (стандартным кабелем от принтера). Каждый сигнал

IBM обозначен буквой D, C или S и цифрой 0...7. Буква идентифицирует

регистр параллельного порта (D - регистр данных, C - регистр управления, S

- регистр состояния), а цифра - номер бита соответствующего регистра.

Сигналы MODE_OUT, READ, WRITE - выходные сигналы IBM, обозначены как

инверсные. Это означает, что при установке битов 1 и 3 регистра управления

порта в единичное состояние соответствующие сигналы будут иметь нулевое

значение. Для выходного сигнала программатора S.7 знак инверсии означает,

что при единичном значении этого сигнала соответствующий бит порта регистра

состояния читается как нулевой. Названия сигналов, приведенные справа от

стрелок, отражают их функциональное назначение.

Разъем Х3 предназначен для подключения одной из кроссовых плат,

содержащих панельки для микросхем ПЗУ. На этот разъем выведены 20 сигналов

адреса и 8 сигналов данных, причем единичное значение для любого из этих

сигналов можно либо задавать равным +5 вольт, либо подключать к

управляемому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще

выходы четырех управляемых источников питания Е1..Е4 и напряжение +5 вольт.

С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и

прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.

Входные сигналы программатора DI0...DI7 (выходные сигналы регистра

данных параллельного порта IBM) поступают с разъема Х1 на формирователь

сигналов IBM, выполненный на микросхеме DD1 типа К555АП6. Эта микросхема

представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов слева

направо (когда на входе S единичное значение сигнала) или справа налево

(когда сигнал на входе S нулевой), если значение сигнала MODE_OUT на входе

EZ нулевое (при единичном значении этого сигнала, т.е. в режиме чтения

информации с микросхемы ПЗУ, все выходы микросхемы переходят в

высокоимпедансное состояние).

Сигналы DI0...DI7 поступают также на регистр сигналов управления,

выполненный на микросхеме DD2 типа К555ИР23. Байт из регистра данных порта

IBM запоминается в этой микросхеме по положительному фронту сигнала

MODE_OUT, поступающего на вход С микросхемы. 6 выходных сигналов микросхемы

используются для выбора одного из портов одной из четырех микросхем

КР580ВВ55, а сигнал бита 3 предназначен для открытия формирователя сигналов

адреса ПЗУ, выполненного на микросхеме DD4.

Регистр сигналов адреса включает в себя 2 микросхемы (DD6 и DD7) типа

КР580ВВ55 и 20 формирователей сигналов, выполненных на логических

микросхемах и транзисторах. Каждая из микросхем КР580ВВ55 содержит три 8-

битных порта ввода/вывода (порты A, B и С). Все 3 порта микросхемы DD6 и 2

порта (В и С) микросхемы DD7, использующиеся для реализации регистра

адреса, настраиваются (программным способом) на вывод. Для записи

информации в какой-либо из этих портов сначала в регистр управляющих

сигналов (микросхема DD2) записывается соответствующий управляющий байт

(нулевое значение на выходе разряда 6 или 7 микросхемы DD2 выбирает одну из

микросхем DD6 или DD7, а разряды 0 и 1 выбирают один из трех портов

микросхемы), а затем задается нулевое значение сигнала записи (на входе WR

микросхем DD6 и DD7). При этом информация с внутренней шины данных

программатора (в данном случае это информация из регистра данных

параллельного порта IBM) записывается в выбранный порт микросхемы DD6 или

DD7.

То есть, запись 20-разрядного адреса в регистр адреса осуществляется

в несколько этапов. Младший байт адреса записывается в порт В микросхемы

DD6, 2-й байт - в порт С микросхемы DD7, 3-й байт - в 4 старших разряда

порта В микросхемы DD7. Порт А микросхемы DD6, порт А микросхемы DD7 и 4

младших бита порта В микросхемы DD7 используются для подключения шины

адреса микросхемы ПЗУ к повышенному напряжению от регулируемого источника

питания.

Рассмотрим формирователь младшего разряда адреса (остальные 19

формирователей аналогичны), который выполнен на микросхемах DD10.1, DD11.1

и транзисторе VT6. Если младший бит 2-го порта (порта В) микросхемы DD6

установлен в единичное состояние, то на выходе формирователя младшего

разряда адреса (на выходе микросхемы DD11.1) будет нулевое напряжение. При

нулевом значении этого бита выходной транзистор микросхемы DD11.1 (эта

микросхема - инвертор с открытым коллектором) закрыт, поэтому напряжение на

выходе формирователя определяется состоянием младшего бита 1-го порта

(порта А) микросхемы DD6. При единичном значении этого бита транзистор VT6

открыт, поэтому на выход формирователя будет поступать напряжение с

управляемого источника питания Е1 (через открытый транзистор VT6 и резистор

R16). Если младший бит порта А микросхемы DD6 установлен в нулевое

состояние, то транзистор VT6 закрыт В результате на выход формирователя

будет поступать через резистор R93 и диод VD30 напряжение +5 вольт.

Такое схемное решение формирователей адресных разрядов позволяет

выбрать (программным способом) те контакты микросхемы ПЗУ, на которые

требуется подавать напряжение, большее 5 вольт. Для большинства микросхем

ПЗУ шина адреса 5-вольтовая. Для них надо устанавливать в нулевое

состояние все биты портов А микросхем DD6, DD7 и 4 младших бита порта В

микросхемы DD7. При этом транзисторы всех 20 формирователей адресных

сигналов будут закрыты.

Регистр данных во многом похож на регистр адреса. Он включает в себя

микросхему DD8 типа КР580ВВ55 и 8 формирователей сигналов, выполненных на

логических микросхемах и транзисторах. В микросхеме DD9 используются 2

порта (А и В). В порт B записываются 8-разрядные данные, порт A

используется для подключения шины данных микросхемы ПЗУ к управляемому

источнику питания Е1. В регистре данных ПЗУ используются более мощные

транзисторы, чем в регистре адреса ПЗУ. Поэтому формирователи сигналов

данных несколько отличаются от рассмотренных ранее формирователей адресных

сигналов. При нулевом значении сигнала на входе формирователя младшего

разряда данных (при нулевом значении бита 0 порта B микросхемы DD8)

транзистор VT2 закрыт в любом случае (даже если соответствующий бит порта А

микросхемы DD8 установлен в единичное состояние. Это предотвращает

перегрузку микросхемы DD16.2. Данные, записываемые в порт В микросхемы DD8,

проходят на выходы формирователей сигналов данных без инверсии (поскольку

инвертируются 2 раза). Поэтому информация для шины данных ПЗУ задается в

прямом коде (в отличие от адреса для микросхемы ПЗУ, который надо задавать

в инверсном коде).

Формирователь сигналов данных ПЗУ, предназначенный для передачи

сигналов, прочитанных с шины данных микросхемы ПЗУ, на внутреннюю шину

программатора, представляет собой порт А микросхемы DD7 типа КР580ВВ55.

Этот порт настраивается (программным способом) на ввод. Для чтения байта

данных из микросхемы ПЗУ сначала на нее выдаются требуемые управляющие

сигналы (как правило, достаточно только задать нулевое значение сигнала

выбора модуля микросхемы), затем задаются сигналы выбора порта А микросхемы

DD7 (путем записи соответствующей информации в регистр сигналов управления

программатора), после чего выдается нулевое значение сигнала чтения из

микросхемы DD7 (сигнал на входе RD микросхемы).

Сигналы с шины данных микросхемы ПЗУ поступают на порт А микросхемы

DD7 не напрямую, а через диоды VD12..VD15, VD26..VD29 подключенные

через резисторы к напряжению +5 вольт. Это позволяет читать данные из

микросхем ПЗУ с открытым коллектором.

Сигналы, считанные на внутреннюю шину данных программатора, поступают

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6