研究 70 年代计算器的 PCB。他们在想什么?

电器工程 逆向工程 矩阵 键盘 计算器
2022-01-07 21:49:38

从 1974 年开始,我一直在使用 ELSI 8002 计算器研究 PCB。我正在考虑将机箱重新用于一个项目,尽管现在我已经修复了它(通过重新焊接电池连接器)我不知道我是否能忍心把它拆开。)也许,我会为我的项目买一个更严重的破损......

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除了多愁善感之外,我对键盘的布局感到很困惑。键盘最初看起来像一个典型的矩阵键盘,但在仔细研究痕迹后,我发现它没有使用行或列。

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起初我认为这可能是因为他们试图在微控制器上保存引脚。n 行 m 列的矩阵布局需要 n+m 个引脚。但是,实际上,每个按钮我们只需要一对独特的引脚。所以,实际上我们只需要 x 个引脚,其中 n*m <= x 选择 2。

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一个 4x5 矩阵有 20 个按钮,20 <= 7 选择 2 = 21。(实际上只需要 18 个按钮,因为重置按钮“C”以特殊方式映射并且不与其他按钮共享引脚,并且有一个未使用的垫,虽然也许它用于其他模型?)

这是我尝试将每个键与两个引脚匹配。 例如,数字 9 连接到引脚 A 和 D。

我认为这是发生了什么,因为行和列没有共同的引脚......但是布局使用 9 个引脚......?有 9 个引脚,为什么不把它做成一个矩阵呢?

我不知道发生了什么,但它仍然是一个可爱的设备......

1个回答

重要的不仅仅是用于读取键盘矩阵的引脚数。需要考虑的一件事是走线交叉的数量,即所需的过孔数量。每个人都需要钻一个洞,这个过程在七十年代不像今天那么自动化。但是,这不是这里的重点:

遵循键的几何布局的 4x5 矩阵在处理器中解码起来很复杂。虽然这在当今的 CPU 中是一件微不足道的事情,但袖珍计算器一直拥有并且仍然拥有非常简单的处理器架构。当时,主要是因为价格。请记住,1971 年的计算机处理器是 Intel 4004、4 位和每秒 100k 指令,可以假设这个计算器的芯片(我找不到数据表)没有那么强大。

检查电路时创建的@futurebird 表看起来像是一团糟的连接。实际上,正如我们通过简单地重新排列列和行所看到的那样,这是不正确的:

   H F G B D
A  1 3 5 7 9
C  2 4 6 8 0
E  .     % C
I  * / + - =

在这里我们可以清楚地看到开发人员的意图:所有偶数共享引脚 C,所有奇数共享引脚 A。这使得解码一个按键以在内存中形成一个数字尽可能简单:在硅片上需要有只需一个“3 位编码器的 5 个输入”即可获得二进制表示的结果数字的第 3..1 位,同时根据线路 A 或 C 是​​否处于活动状态设置或清除最低位。以同样的方式,可以通过检查第 I 行和输入 E 上更特殊的操作来检测所有操作。

将其与从基本 4x5 矩阵中解码一个数字进行比较:这里有 7 个输入要检查以检索结果数字的 4 位。很明显,这个查找表在硅结构上消耗了更多的空间。

使用这种矩阵连接,硅上的昂贵特性保持在最低限度,同时在仔细规划矩阵的结构时花一点心思,在设计与预期连接匹配的 PCB 上花一点力气,这不会增加太多设备的总成本。