CPU-Board

CPU-PLATINE
Auf der CPU-Platine, s. Abbildung, sind der Mikroprozessor als Zentralsteuerung und die Kontaktmatrix der Spielfläche untergebracht.

Mikroprozessor und Pheripherie
Das Herz der Steuerung ist der Mikroprozessor. Von ihm geht das ganze "Leben" des Flippers aus. Ein Mikroprozessor, genauer gesagt, eine Mikroprozessorsteuerung besteht neben dem Mikroprozessor, auch CPU genannt, aus einem E-Prom, welches das Programm enthält, aus dem RAM, das Daten speichert, und Adresskodierung sowie Pheripherie-Bausteinen (z.B. Port Bausteinen), welche den Kontakt zur "Außenwelt" herstellen.

In der WPC-Steuerung der Williams/Bally-Flipper finden wir als Mikroprozessor, s. Abbildung einen alten Bekannten, den 6809 von Motorola, der auch im System 9/11 gute Dienste geleistet hat, wieder.

Dieser relativ simple aber zuverlässige Prozessor reicht von der Rechengeschwindigkeit jedoch für die Abläufe in einem Flipper aus.
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Das Spiel-Programm ist in U6 dem E-Prom untergebrachtDas RAM der Steuerung ist U8. Es hat eine Speicherkapazität von 64 KBit oder 8 KByte. Ein weiterer Bestandteil der Steuerung ist U9. U9 ist ein speziell von Williams für Flipper entwickelter kundenspezifischer Baustein (Custom-Chip). Er enthält die für den Datenaustausch wichtige Steuerfunktion. Die Adressdekodierung (Bausteinauswahl) und das Schreib-Lese-Signal für die Speicherbausteine (E-PROM und RAM) und die Peripherie (Kontakt-Matrix, Lampen-Matrix, Display, Spulen) sowie die Steuersignale für Speicher- bzw. Ein/Ausgabe-Bausteine werden hier erzeugt.Die Bausteinauswahl des RAM wird über dem Ausgang RAM vorgenommen. Die Ausgänge Bank 1und Bank 2 legen die Segmente des RAM fest, die angesprochen werden sollen. Das Lese-Schreib-Signal Read/Write, oder kurz R/W, wird vom Ausgang RAMW gesteuert. Die Bausteinauswahl des E-PROM wird über den Ausgang ROM vorgenommen. Die einzelnen Speichersegmente werden über die Ausgänge PAGE 1-6 ausgewählt Um Kommunikation mit der "Aussenwelt", Kontakt-Matrix, Lampen-Matrix, Displays etc. aufnehmen zu können, muss ein Steuersignal zur Freigabe der entsprechenden Daten bzw. Adress-Bus-Treiber erzeugt werden. Diesübernimmt ebenfalls U9. Der Datenaustausch zur Musik-Sound-Platine wird über Ausgang IGEN gesteuert. Ist dieser gesetzt, (LOW-Pegel), wird der Baustein U1 74LS244 freigegeben und die an den Eingängen liegende Signale an den Ausgang bzw. Verbindungsstecker I/O Sound 1J202 weitergegeben. Die Richtung des Datenaustausches wird über das Lese-Schreib-Signal R/W bestimmt Es steuert den bidirektionalen Bus-Treiber U3 74LS245. Fährt der R/W-Ausgang des Mikroprozessors Low-Pegel, d.h. es sollen Daten ausgegeben (geschrieben) wenden, übernimmt der Bus-Treiber U3 die Signale von B und gibt sie nach A aus. Fährt der R/W-Ausgang dagegen High-Pegel, d.h. es sollen Daten gelesen werden, übernimmt U3 die Signale von A nach B. Der Bus-Treiber U3 wird genau wie U1 erst freigegeben, wenn der Ausgang IOEN gesetzt ist. Für evtl. Erweiterungen ist ein weiterer Ausgang I/O Extended J201 vorhanden. Hier können über weitere Adressen Zusatzplatinen angesteuert werden. Die Datenverbindung wird über den Stecker J202 hergestellt Die Adressen werden ebenfalls bei einem I/O-Aufruf über IOEN mittels U2 an den Stecker J201 weitergeben. Die Auswahlsignale des Power-Driver-Boards mit der Lampen-Treiber-Matrix, den Spulenschaltstufen und den  Wechselspannungslampen (allgemeine Beleuchtung) werden ebenfalls von U9 erzeugt Die Signale liegen an dem Stecker J211 an. Zu den Daten-Signalen (Daten-Wärter) der zu steuernden Funktionen werden Steuersignale abgegeben, die die Speicher (D-Flip-Flops z.B. auf dem Power-Driver-Board) der Daten ansprechen. Die Speicher ihrerseits steuern dann die Schaltstufen. Damit eine Datenausgabe an das Power-Driver-Board stattfinden kann, müssen die Datentreiber U12A und U12B freigegeben werden. Dies geschieht über den Ausgang DREN, der bei einer Datenausgabe auf Low-Pegel gelegt wird.

Dazu ein Beispiel:
Nehmen wir einmal an, die Lampen-Matrix soll gesteuert werden. Die Lampen-Matrix wird durch ein Datenwort jeweils für Reihe und für Spalte der Matrix angesprochen. Dieses Datenwort wird durch einen Speicher (D-Flip-Flop) auf dem Power-Driver-Board, U18 für die Spalten und U10 - 13 für die Reihen, zwischengespeichert Zum Steuern der Speicher für Spalte und Reihe sind spezielle Ausgänge am U9 vorhanden. Soll ein Datenwort für die Reihensteuerung ausgegeben werden, wird der Ausgang LMP ROW auf Low-Pegel gesetzt Bei der Ausgabe eines Datenwortes für die Lampen-Spalte wird der Ausgang LMP COL auf Low-Pegel gesetzt In beiden Fällen übernimmt dann ein durch LMP ROW oder LMP COL angesprochener Datenspeicher auf dem Power-Driver-Board das Datenwort und gibt es an die Schaltstufen weiter.
Ebenso werden die Spulenschaltstufen und die Triacs der Wechselspannungs-beleuchtung angesprochen. Die Spulen der Steuersignale werden durch 4 Speicher-Flip-Flops zwischengespeichert, die Triacs-Steuersignale durch einen Speicher-Flip-Flop. An Stecker J211 liegen weiterhin noch das Zero-Cross- und das Blanking-Signal an. Das Zero-Cross-Signal gibt eine Information über den Nulldurchgang der Sekundär-Wechselspannung und wird zum zeitrichtigen Ansteuern der Spulenschaltstufen verwendet. Das Blanking-Signal sperrt bei einer Fehlfunktion der Steuerung die Flip-Flops der Schaltstufen (Lampen, Spulen etc.), so daß keine Daten übernommen werden können. Hiermit soll eine Beschädigung der Schaltung vermieden werden. Die Anzeigen (Displays) des Flippers werden ebenfalls von U9 gsteuert. Sind Daten an die Displays auszugeben, wird der Ausgang DISEN des IC U9 auf Low-Pegel gesetzt und das Datenwort wird über U7 (74LS244) an den Stecker J204 gelegt Die Ausgänge DIS l - DIS4 legen fest, welcher Datenspeicher auf dem Display-Treiber-Board zur Datenübernahme angesprochen wird. Der Steuerausgang DIS STROBE gibt das Daten-Flip-Flop des Display-Strobe (Display-Stellen-Auswahl) freL Das Blanking-Signal wird ebenfalls zum Display-Driver-Board geführt, sperrt dort die Datenspeicher im Falle einer Fehlfunktion des Mikroprozessors. Das Reset-Signal und die Spannungsüberwachung werden mit U10 (MC 34064) bewerkstelligt U9 enthält außerdem eine Echtzeituhr, die bei ausgeschaltetem Gerät in Betrieb ist Hiermit werden Funktionen, wie z.B. Datum und Uhrzeit, letzte Auslesung, usw. erzeugt Die Zeitbasis der Uhr wird aus dem Quarz XI 32.768 kHz gewonnen. Um einen Zeitakt von l s zu erreichen, muss die Quarz-Frequenz mit einem internen Teiler durch 2 hoch 15 (genauer 32.7689 geteilt werden: Als Oszillator wird ein Inverter vom Typ 4584 (U21F) verwendet Die Taktfrequenzerzeugung für den Mikroprozessor wird mittels des Quarzes X2 8 MHz und einem internen Oszillator vorgenommen.