初生牛犢不怕虎——峰回路轉

　　如饑似渴

　　周立功技校畢業(yè)后，分配在工廠當維修電工。一個偶然的機會，他通過雜志了解到個人電腦Altair 8800誕生的故事。Altair-8800只有256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM，4KB的程序ROM，不僅沒有顯示器和鍵盤，而且更加見不到鼠標，這是一臺沒有監(jiān)控程序的計算機，用戶只能用二進制機器語言為這臺計算機編程。先將程序的16進制操作碼和操作數(shù)用手工轉換成二進制寫在紙上，然后通過撥動面板上的開關來完成。

　　由于自學《開關電路》時，動手制作過電子計數(shù)器，因此他很快就聯(lián)想到用撥碼開關、上拉電阻和下拉電阻來產(chǎn)生二進制高低電平。當開關向上推進時，因為上拉電阻的作用而輸出高電平，發(fā)光二級管點亮代表高電平；而當開關向下推進時，因為下拉電阻的作用而輸出低電平，發(fā)光二極管熄滅代表低電平。先撥好地址碼，接著再撥好數(shù)據(jù)碼，最后按下寫入鍵，而每撥動一遍相當于輸入一個字節(jié)。

　　他感到無比激動，看到了未來的希望，夢想著有一天自己也能制作一臺這樣的計算機。于是他到處向人請教，但幾乎沒有人能夠回答他提出的問題。這時他通過父親的大學同學陳應球老師，找到了畢業(yè)于浙江大學電機系的劉吉和老師。在劉老師的指導下，他對計算機的大致工作原理才有了粗淺的了解。

　　在遇到困難實在學不下去時，他壯著膽子給《電路分析基礎習題解答》的作者，原湘潭基礎大學校長程應森教授寫信，在程應生教授的指導下，周立功堅持自學了李翰蓀教授編著的《電路分析基礎》。同時幫助他從理論到實踐分析工作中遇到的問題，整理成文章發(fā)表在《電世界》等雜志。對于技校畢業(yè)的周立功來說，那是多么大的鼓勵啊，進一步激發(fā)了他堅持學習的決心。南方的夏天不僅很熱，而且蚊子多，大家都在外面納涼。周立功深深地明白，他不能浪費寶貴的青春，再苦再累也要堅持自學下去。于是他想到了一個既可以降溫，還可以起到驅蚊效果的辦法，將雙腳放在裝滿井水的水桶里，不知不覺地學習到了深夜。

　　期間因為工作需要，他又向東北電子研究所王功伯研究員學習紅外加熱技術，深入學習了建筑熱物理學、溫度場、輻射場與黑體理論，以及相關的光學知識，后來周立功撰寫了《工業(yè)低溫輻射遠紅外加熱技術》系列論文，在湖南大學的《現(xiàn)代節(jié)能》雜志連載，全國各地的讀者來信上千封，成就感油然而生，極大地提升了他的自信心。由于藝多不養(yǎng)家，因此他選擇了放棄這個課題的研究。但是在艱難的自學之路上，他又前進了一大步。

　　后來叔叔介紹周立功到湖南大學找他當年在廣播站的徒弟何誠教授，從而認識了湖南大學電氣工程系電子技術教研室主任肖鴻猷教授。在肖鴻猷教授的鼓勵和幫助下，每個學期周立功都請假到湖南大學旁聽。實驗時，很多學生按照實驗指導的流程做一遍，交完實驗報告就走了。所不同的是周立功非常珍惜這來之不易的學習機會，從不放過實驗過程中的任何細節(jié)，比如，當波形出現(xiàn)毛刺或畸變時，他總是想法設法改進電路直到完美為止，并將遇到的現(xiàn)象和解決的方法詳細地記錄在實驗報告中。在肖鴻猷教授的悉心指導下，周立功徹底搞清楚了計算機的工作原理。

　　鍥而不舍

　　為了制作計算機，周立功已經(jīng)到了如癡如醉的地步，不論到哪里總是帶著與計算機和數(shù)字電路有關的大學教材。首先從存儲器的讀寫控制電路開始做起，當時他不會繪制PCB板，于是裝作用戶跑到湖南省計算所去請教?；貋砗?，他用鉛筆在繪圖紙上走好線，然后貼到覆銅板上鉆孔，等打好孔后才知道，原來他用的機械制圖的坐標紙的格子，與PCB板的繪圖紙尺寸是不同的。他打聽到這種繪圖紙是遼寧本溪制造的，于是通過在沈陽軍區(qū)的大伯買到了專用繪圖紙。沒有制作雙面板的條件，怎么辦？周立功在覆銅板的背面通過跳線，將過孔用電阻、電容多余的引腳將線連起來，于是就形成了雙面板。

　　1.存儲器的讀寫（1）

　　如果僅讀寫256個字節(jié)，那么只要地址線A0～A7，同時將不要的地址線A8～A14全部接地，其尋址范圍為0000 0000B～1111 1111B，因此需要8個地址開關才能滿足尋址要求，還要8個LED燈作為地址信號顯示器。由于存儲器只有數(shù)據(jù)線D0～D7，同樣要8個數(shù)據(jù)開關用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)和8個LED燈作為數(shù)據(jù)信號顯示器。/CE常用在多存儲器電路中作為片選線，當/CE為邏輯1時，則禁止器件工作，反之則選中該器件，即將/CE接地使其處于工作狀態(tài)，然后再連接存儲器讀寫控制開關，即構成存儲器讀寫電路。

　　當按下/WR鍵時，將由數(shù)據(jù)開關KD0～KD7所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)寫入由地址開關KA0-KA7所產(chǎn)生的地址存儲“房間”。當按下/RD鍵時，將由地址開關KA0～KA14所確定的地址存儲“房間”的電平數(shù)據(jù)反映在存儲器D0～D7數(shù)據(jù)線上。由于KDi（i = 0～7）的狀態(tài)不是0就是1，因此從存儲器讀出的數(shù)據(jù)與KD0～KD7產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在總線上勢必發(fā)生沖突。顯然，當將數(shù)據(jù)從存儲器讀出時，則必須斷開數(shù)據(jù)開關KD0～KD7與數(shù)據(jù)總線D0～D7的聯(lián)系。

　　當將上述準備工作做好后，此時只要接通電源，即可向SRAM寫入數(shù)據(jù)。

　　首先將地址開關KA0～KA7全部撥為0，即存儲器的8位地址數(shù)為0000 0000B，LED地址顯示器全部熄滅。此時，如果將數(shù)據(jù)開關KD0～KD7也全部撥為0，即與0000 0000B地址對應的數(shù)據(jù)為0000 0000B，再按下/WR鍵將數(shù)據(jù)0000 0000B寫入到存儲器的0000 0000B單元。接著將KA0～KA7撥為0000 0001B，同時將KD0～KD7撥為0000 1111B，再按下/WR鍵將數(shù)據(jù)0000 1111B寫入到存儲器的0000 0001B單元。重復上述操作方法撥動地址開關和數(shù)據(jù)開關，再按下/WR鍵……直到全部數(shù)據(jù)寫入完畢為止。

　　存儲器讀寫控制電路原理圖（1）

　　檢查數(shù)據(jù)的操作首先用跳線器連接/EN與Vcc（/EN=1），關閉74HC125三態(tài)緩沖器，斷開數(shù)據(jù)開關KD0～KD7與數(shù)據(jù)總線D0～D7之間的聯(lián)系。先將地址開關撥為0000 0000B，接著按下/RD鍵，此時即可在LED數(shù)據(jù)顯示器上讀到先前輸入的數(shù)據(jù)（注意，必須在鍵被按下時才能看到）。再將地址開關撥為0000 0001B，然后再按下/RD鍵就能在顯示器上讀到＋1地址的數(shù)據(jù)……

　　綜上所述，當/EN＝0寫使能信號同步打開74HC125三態(tài)緩沖器時，KD0～KD7所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接入總線，此時只要按下/WR鍵，則將數(shù)據(jù)寫入到存儲器相應的單元中。一旦數(shù)據(jù)輸入完畢，當/EN＝1讀使能信號同步關閉74HC125三態(tài)緩沖器時，此時只要按下/EN鍵，不管KD0~KD7是高電平或低電平，則輸出均為高阻態(tài)，從而保證數(shù)據(jù)開關KD0～KD7退出總線控制。

　　1. 存儲器的讀寫（2）

　　如果感到用跳線器來改變/EN信號狀態(tài)比較麻煩，我們也可以設計一個讀/寫使能控制電路，詳見圖 1.2。其中的S1為Read讀使能鍵，S2為寫使能鍵。

　　圖 1.2 讀/寫使能控制電路

　　當S2（Write）鍵按下時，U10B輸入端5被拉為低電平，U10B輸出高電平驅動寫狀態(tài)LED燈點亮。同時U10A輸入端2也轉換為高電平，U10A輸入端1由電阻R47上拉為高電平，因此U10A輸出低電平作為/EN（Data）使能信號打開74HC125三態(tài)緩沖器，此時由KD0～KD7手動數(shù)據(jù)輸入電路產(chǎn)生的8位二進制數(shù)據(jù)，通過8個已開通的三態(tài)緩沖器送到存儲器的數(shù)據(jù)總線D0～D7。在此狀態(tài)下只要選定好地址，設置好數(shù)據(jù)，就可以對存儲器寫入數(shù)據(jù)了。

　　在讀取數(shù)據(jù)時，先按下S1（Read）鍵，U10A輸入端1被拉為低電平，U10A輸出高電平。同時U10B輸入端4也轉換為高電平，U10B輸入端5由電阻R48上拉為高電平，所以U10B輸出6低電平使寫狀態(tài)LED燈熄滅，表示當前狀態(tài)為讀數(shù)據(jù)操作。即U10A的輸入端2為低電平，則U10A輸出高電平作為/EN（Data）使能信號關閉74HC125三態(tài)緩沖器，其輸出高阻態(tài)相當于斷開數(shù)據(jù)開關KD0~KD7與數(shù)據(jù)總線D0～D7之間的聯(lián)系，從而使存儲器的輸出數(shù)據(jù)不會受到數(shù)據(jù)輸入電路的影響。

　　此時，僅需在KD0～KD7分別串聯(lián)8個三態(tài)緩沖器（2片74HC125）即可滿足上述要求，詳見圖 1.3。

　　圖 1 .3 存儲器讀寫控制電路（2）

　　當將/EN置1（用跳線器連接Vcc與/EN）時，即可關閉三態(tài)緩沖器，其輸出高阻態(tài)相當于斷開數(shù)據(jù)開關KD0～KD7與數(shù)據(jù)總線D0~D7之間的聯(lián)系。此時，只要按下/RD鍵，即可將數(shù)據(jù)從存儲器讀出。當將/EN置0（用跳線器連接GND與/EN）時，即可打開三態(tài)緩沖器，則KD0～KD7產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過三態(tài)緩沖器傳遞到數(shù)據(jù)總線上。此時，只要按下/WR鍵，即可將數(shù)據(jù)寫入存儲器。

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