Разобрался с неисправностью в контроллере, из-за которой один бит корраптится в регистрах. Виновата всё-таки КР1802ИР1. Одна из микросхем чистит 3-й бит в первом слове, если на втором порту у нее появляется адрес 'b001. При этом это происходит вне зависимости, есть ли обращение на чтение к ней или нет.
Как выяснил: оказалось, что СМ2420 даёт активность на ОШ только при условии, что биты адреса 15-12 стоят в единице (ну либо ещё и биты 16-17, если включен физический адрес на пульте, если не включен, то процессор их сам выставляет). Дальше выяснилось, что содержимое портится если выставлены биты 3-1 в 'b001, при другой последовательности этих битов нет повреждения, также остальные биты не влияют. Путем всяких манипуляций выяснил, что проблема появляется в 11 бите данных если читать по ОШ, выяснил какая микросхема это, и отрезал от нее 0-й бит адреса со стороны ОШ и убедился что когда он в 1 - есть повреждение ячейки. Так что думаю, что после замены ИРки все будет хорошо.
Всё-таки дешифратор оказался не виноват, с него все сигналы выходят как положено.