峰回路转的技术生涯 - 周立功电子从业经历回顾一：初生牛犊不怕虎

　　初生牛犊不怕虎——峰回路转

　　如饥似渴

　　周立功技校毕业后，分配在工厂当维修电工。一个偶然的机会，他通过杂志了解到个人电脑Altair 8800诞生的故事。Altair-8800只有256字节的数据RAM，4KB的程序ROM，不仅没有显示器和键盘，而且更加见不到鼠标，这是一台没有监控程序的计算机，用户只能用二进制机器语言为这台计算机编程。先将程序的16进制操作码和操作数用手工转换成二进制写在纸上，然后通过拨动面板上的开关来完成。

　　由于自学《开关电路》时，动手制作过电子计数器，因此他很快就联想到用拨码开关、上拉电阻和下拉电阻来产生二进制高低电平。当开关向上推进时，因为上拉电阻的作用而输出高电平，发光二级管点亮代表高电平；而当开关向下推进时，因为下拉电阻的作用而输出低电平，发光二极管熄灭代表低电平。先拨好地址码，接着再拨好数据码，最后按下写入键，而每拨动一遍相当于输入一个字节。

　　他感到无比激动，看到了未来的希望，梦想着有一天自己也能制作一台这样的计算机。于是他到处向人请教，但几乎没有人能够回答他提出的问题。这时他通过父亲的大学同学陈应球老师，找到了毕业于浙江大学电机系的刘吉和老师。在刘老师的指导下，他对计算机的大致工作原理才有了粗浅的了解。

　　在遇到困难实在学不下去时，他壮着胆子给《电路分析基础习题解答》的作者，原湘潭基础大学校长程应森教授写信，在程应生教授的指导下，周立功坚持自学了李翰荪教授编著的《电路分析基础》。同时帮助他从理论到实践分析工作中遇到的问题，整理成文章发表在《电世界》等杂志。对于技校毕业的周立功来说，那是多么大的鼓励啊，进一步激发了他坚持学习的决心。南方的夏天不仅很热，而且蚊子多，大家都在外面纳凉。周立功深深地明白，他不能浪费宝贵的青春，再苦再累也要坚持自学下去。于是他想到了一个既可以降温，还可以起到驱蚊效果的办法，将双脚放在装满井水的水桶里，不知不觉地学习到了深夜。

　　期间因为工作需要，他又向东北电子研究所王功伯研究员学习红外加热技术，深入学习了建筑热物理学、温度场、辐射场与黑体理论，以及相关的光学知识，后来周立功撰写了《工业低温辐射远红外加热技术》系列论文，在湖南大学的《现代节能》杂志连载，全国各地的读者来信上千封，成就感油然而生，极大地提升了他的自信心。由于艺多不养家，因此他选择了放弃这个课题的研究。但是在艰难的自学之路上，他又前进了一大步。

　　后来叔叔介绍周立功到湖南大学找他当年在广播站的徒弟何诚教授，从而认识了湖南大学电气工程系电子技术教研室主任肖鸿猷教授。在肖鸿猷教授的鼓励和帮助下，每个学期周立功都请假到湖南大学旁听。实验时，很多学生按照实验指导的流程做一遍，交完实验报告就走了。所不同的是周立功非常珍惜这来之不易的学习机会，从不放过实验过程中的任何细节，比如，当波形出现毛刺或畸变时，他总是想法设法改进电路直到完美为止，并将遇到的现象和解决的方法详细地记录在实验报告中。在肖鸿猷教授的悉心指导下，周立功彻底搞清楚了计算机的工作原理。

　　锲而不舍

　　为了制作计算机，周立功已经到了如痴如醉的地步，不论到哪里总是带着与计算机和数字电路有关的大学教材。首先从存储器的读写控制电路开始做起，当时他不会绘制PCB板，于是装作用户跑到湖南省计算所去请教。回来后，他用铅笔在绘图纸上走好线，然后贴到覆铜板上钻孔，等打好孔后才知道，原来他用的机械制图的坐标纸的格子，与PCB板的绘图纸尺寸是不同的。他打听到这种绘图纸是辽宁本溪制造的，于是通过在沈阳军区的大伯买到了专用绘图纸。没有制作双面板的条件，怎么办？周立功在覆铜板的背面通过跳线，将过孔用电阻、电容多余的引脚将线连起来，于是就形成了双面板。

　　1.存储器的读写（1）

　　如果仅读写256个字节，那么只要地址线A0～A7，同时将不要的地址线A8～A14全部接地，其寻址范围为0000 0000B～1111 1111B，因此需要8个地址开关才能满足寻址要求，还要8个LED灯作为地址信号显示器。由于存储器只有数据线D0～D7，同样要8个数据开关用于产生数据和8个LED灯作为数据信号显示器。/CE常用在多存储器电路中作为片选线，当/CE为逻辑1时，则禁止器件工作，反之则选中该器件，即将/CE接地使其处于工作状态，然后再连接存储器读写控制开关，即构成存储器读写电路。

　　当按下/WR键时，将由数据开关KD0～KD7所产生的数据写入由地址开关KA0-KA7所产生的地址存储“房间”。当按下/RD键时，将由地址开关KA0～KA14所确定的地址存储“房间”的电平数据反映在存储器D0～D7数据线上。由于KDi（i = 0～7）的状态不是0就是1，因此从存储器读出的数据与KD0～KD7产生的数据在总线上势必发生冲突。显然，当将数据从存储器读出时，则必须断开数据开关KD0～KD7与数据总线D0～D7的联系。

　　当将上述准备工作做好后，此时只要接通电源，即可向SRAM写入数据。

　　首先将地址开关KA0～KA7全部拨为0，即存储器的8位地址数为0000 0000B，LED地址显示器全部熄灭。此时，如果将数据开关KD0～KD7也全部拨为0，即与0000 0000B地址对应的数据为0000 0000B，再按下/WR键将数据0000 0000B写入到存储器的0000 0000B单元。接着将KA0～KA7拨为0000 0001B，同时将KD0～KD7拨为0000 1111B，再按下/WR键将数据0000 1111B写入到存储器的0000 0001B单元。重复上述操作方法拨动地址开关和数据开关，再按下/WR键……直到全部数据写入完毕为止。

　　存储器读写控制电路原理图（1）

　　检查数据的操作首先用跳线器连接/EN与Vcc（/EN=1），关闭74HC125三态缓冲器，断开数据开关KD0～KD7与数据总线D0～D7之间的联系。先将地址开关拨为0000 0000B，接着按下/RD键，此时即可在LED数据显示器上读到先前输入的数据（注意，必须在键被按下时才能看到）。再将地址开关拨为0000 0001B，然后再按下/RD键就能在显示器上读到＋1地址的数据……

　　综上所述，当/EN＝0写使能信号同步打开74HC125三态缓冲器时，KD0～KD7所产生的数据接入总线，此时只要按下/WR键，则将数据写入到存储器相应的单元中。一旦数据输入完毕，当/EN＝1读使能信号同步关闭74HC125三态缓冲器时，此时只要按下/EN键，不管KD0~KD7是高电平或低电平，则输出均为高阻态，从而保证数据开关KD0～KD7退出总线控制。

　　1. 存储器的读写（2）

　　如果感到用跳线器来改变/EN信号状态比较麻烦，我们也可以设计一个读/写使能控制电路，详见图 1.2。其中的S1为Read读使能键，S2为写使能键。

　　图 1.2 读/写使能控制电路

　　当S2（Write）键按下时，U10B输入端5被拉为低电平，U10B输出高电平驱动写状态LED灯点亮。同时U10A输入端2也转换为高电平，U10A输入端1由电阻R47上拉为高电平，因此U10A输出低电平作为/EN（Data）使能信号打开74HC125三态缓冲器，此时由KD0～KD7手动数据输入电路产生的8位二进制数据，通过8个已开通的三态缓冲器送到存储器的数据总线D0～D7。在此状态下只要选定好地址，设置好数据，就可以对存储器写入数据了。

　　在读取数据时，先按下S1（Read）键，U10A输入端1被拉为低电平，U10A输出高电平。同时U10B输入端4也转换为高电平，U10B输入端5由电阻R48上拉为高电平，所以U10B输出6低电平使写状态LED灯熄灭，表示当前状态为读数据操作。即U10A的输入端2为低电平，则U10A输出高电平作为/EN（Data）使能信号关闭74HC125三态缓冲器，其输出高阻态相当于断开数据开关KD0~KD7与数据总线D0～D7之间的联系，从而使存储器的输出数据不会受到数据输入电路的影响。

　　此时，仅需在KD0～KD7分别串联8个三态缓冲器（2片74HC125）即可满足上述要求，详见图 1.3。

　　图 1 .3 存储器读写控制电路（2）

　　当将/EN置1（用跳线器连接Vcc与/EN）时，即可关闭三态缓冲器，其输出高阻态相当于断开数据开关KD0～KD7与数据总线D0~D7之间的联系。此时，只要按下/RD键，即可将数据从存储器读出。当将/EN置0（用跳线器连接GND与/EN）时，即可打开三态缓冲器，则KD0～KD7产生的数据通过三态缓冲器传递到数据总线上。此时，只要按下/WR键，即可将数据写入存储器。

　　相关链接：周立功电子从业经历回顾二：柳暗花明又一村