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80年代的口袋计算机:SHARP PC-1500

SHARP PC-1500乍一看上去就像是一个计算器,但没错,它麻雀虽小却五脏俱全,是一台货真价实的计算机(PC-1500的PC是Pocket Computer的缩写)。在80年代初,日本的电子工业引领世界,如何将8位电脑做的小型化,让商务人士或是工程师能够随身携带,仿佛是每个日本厂商展现自身技术实力与同行竞争的焦点。SHARP、CASIO、General、EPSON、京瓷等等我们耳熟能详的日本品牌在这个细分市场都有着自己的代表作。而其中的佼佼者就是SHARP。SHARP在整个1980年代一口气推出了1210,1211,1251,1255,1500,1600等等多达30多款的口袋型计算机。而其中PC-1500这个型号在我国使用广泛,目前存世最多。

至于为什么PC-1500会在国内应用广泛,我只能以后人的眼光来揣测了,毕竟诞生PC-1500的那个年代,我还在托儿所被老师绑在凳子上等放学……从实用的角度来看,PC-1500配套的CE-150底座提供了非常强大的扩展能力,除了带一个四色绘图仪以外,还提供了磁带机接口,可以和CE-152磁带机配合使用存取数据。另外,还能外接CE-158 RS-232串口通讯组件,与其他计算机或设备交换数据。同时机身背后还提供了一个扩展接口,可以插入CE-151/CE-155/CE161等内存扩展模块或存有固化程序的ROM模块来扩充内存或执行应用程序。强大的扩展能力加上小巧便携的机身,这款机器在高校、气象、水利、工程等行业大展身手,以往需要用传统计算尺等通过人力花大量时间计算的数据,通过它在现场短短几分钟就能算好。因此在这些行业中广受欢迎。

规格

型号SHARP PC-1500
制造商  夏普 SHARP
类型便携计算机
原产地日本
上市年份1981
内置语言BASIC,LH-5801汇编
键盘QWERTY,数字键盘,65键,带开关和左右方向键
CPULH-5801,8位 CMOS
主频1.3Mhz
协处理器
RAM系统内存1KB,用户内存默认2KB,使用扩展内存卡可扩展至6KB/10KB/18KB/34KB
显存无,集成于显示芯片SC882G中
ROM16KB
文本模式1行 26字符
图形模式156 x 7 单色LCD液晶显示
最多颜色数LCD单色显示
声音蜂鸣器,程序可控制声调和时长
尺寸/重量195 (W) x 86 (D) x 25 (H)毫米
I/O端口40 Pin 扩展接口
通过CE-150组件可扩展四色绘图仪、磁带机接口
通过CE-153组建可扩展触摸输入板
通过CE-158组件可扩展RS232串口
电源内置4节AA电池
1: 标称+6V 500MA DC; 2: GND (实际提供的9V DC电源)
价格$279,1982年一月

发售

SHARP PC-1500在1981年于日本首发,次年一月登陆北美、欧洲和澳洲,同年在南美巴西发行的型号为PC-1500 RP2。

在1984年,SHARP对PC-1500的内存进行了升级,从2KB升级到了8KB,升级过后的版本在日本销售的型号为PC-1501,在海外则是PC-1500A。

PC-1500系列还授权其他厂商进行生产并贴牌销售,其中最著名的就是在RadioShack售卖的以Tandy品牌生产的TRS-80系列中的PC-2这款。TRS-80 PC-2仅在键盘布局上做了微调,实质上仍旧是SHARP PC-1500。此外,在当时PC-1500A也被授权给国内的桂林计算机厂以全散件组装(Completely Knock Down)的形式来进行生产,并贴NANFENG品牌销售,这也是为什么国内PC-1500如此普及的一大原因。

以上图片来自www.pc-1500.info,版权归原作者所有。

在欧洲,匈牙利,PC-1500被授权给了HiradasTechnika贴牌并以HiradasTechnika PTA-4000为型号进行销售。

硬件

拆开SHARP PC-1500后就可以看到它的PCB分为上下两块,上部的那块和液晶屏相连,下部的那块连接了电池仓和外部扩展接口。两块PCB通过柔性电路板相连接。

在下部的PCB上,最主要的两颗芯片分别是CPU LH5801和负责管理IO端口的LH5811 (也有部分早期的机器使用LH5810芯片)。

LH5801是SHARP制造的兼容Z80的CPU,这颗芯片使用了CMOS制程,以76Pin的QFP(Quad Flat Pack)封装。它能够提供并行的8位数据处理能力,能够直接存取128KB内存,提供了82个指令集,还针对PC-1500的需求额外提供了对LCD输出的信号控制(H0-H7, Pin 20-27)。当使用2.6Mhz的外部晶振时,LH5801将工作在1.3Mhz的频率下。

LH5810/LH5811则是SHARP以CMOS制程制造的60Pin QFP封装的IO端口控制芯片。它提供了3个并口,其中2个8位输入/输出双向端口,1个8位输出端口。此外,还提供了一个串口。这颗芯片还负责了键盘的输入管理。

下部PCB下方的较小的IC芯片是用来做内存地址管理的片选逻辑芯片。

在上部的PCB上,最显眼的是4颗并排排列着的62Pin QFP封装的SC882G。这颗芯片负责驱动LCD显示屏,每颗芯片内含128x4bit的显存(地址范围7600H-77FFH)。由这4颗芯片共同驱动一块156×7的单色LCD显示屏。

SC613128(某些机型使用的是LH536701)也同样在上部的PCB上。这是一颗16KB的ROM芯片(地址范围C000H-FFFFH),系统和BASIC解释器就存储在这颗芯片里。

在上部的PCB上还有两颗TC5514P,每颗芯片提供了0.5KB (1K*4bit)的RAM空间,总共有1KB的大小,这是系统RAM(地址范围7800H-7BFFH)。用户RAM则由一颗TC5517AF提供(某些版本可能使用日立的HM6116芯片),这颗芯片提供了2KB的空间(地址范围4000H-47FFH)。如果是PC-1501/PC-1500A的话,使用了日立的HM6264芯片,将提供8KB的用户RAM空间。

下图是我根据技术手册画的整个SHARP PC-1500的硬件系统架构图,应该能很清晰的了解硬件设计的架构。

从图上也可以看出,SHARP PC-1500通过内存扩展口和外设扩展口可以连接丰富的外部硬件以扩展其应用场景。这也是为什么PC-1500比起前任PC-1211应用范围更广,在国内更流行的一大原因。PC-1500可以使用的外设有:

内存模块

  • CE-151 4KB内存模块
  • CE-155 8KB内存模块
  • CE-157 4KB内存模块,带CR2032电池用以备份数据,带日文片假名ROM
  • CE-159 8KB内存模块,带CR2032电池用以备份数据
  • CE-160 16KB内存模块,带CR2032电池用以备份数据
  • CE-161 16KB内存模块,带CR2032电池用以备份数据,带写保护开关,可切换为只读ROM模式
  • CE-163 32KB (2个16KB页面) 内存模块,带CR2032电池用以备份数据,同一时间只能使用一个16KB内存页面,在PROG模式中使用如下命令可切换当前使用的内存页面:
    PC-1500机型:
    Page 0: POKE&5800,0
    Page 1: POKE&5801,0
    PC-1501/PC-1500A机型:
    Page 0: POKE&6800,0
    Page 1: POKE&6801,1

打印模块

  • CE-150 四色绘图仪模块,绘图笔颜色为黑、蓝、绿、红,每行最多打印36字符,带磁带机接口
  • CE-515P 四色绘图仪,绘图笔颜色为黑、蓝、绿、红,每行最多打印160字符,通过CE-162E或CE-158连接
  • CE-516P 四色绘图仪,绘图笔颜色为黑、蓝、绿、红,每行最多打印160字符,通过CE-162E或CE-158连接

存储模块

  • CE-150 四色绘图仪模块,带磁带机接口,通过接口可以连接CE-152磁带机来存取数据
  • CE-152 磁带机,可以当录音机使用
  • CE-127R 微型磁带机
  • RD-720 磁带机

I/O模块

  • CE-153 一个可以通过软件定义的触摸键盘,用于输入数据
  • CE-158 RS-232串口通信模块
  • CE-162E 打印接口、磁带机接口扩展模块
  • IWS 视频输出模块,可以连接监视器,输出25行40列或80列的文本模式,带磁带机连接口

其他行业应用场景软件ROM模块(磁带或ROM扩展卡)

  • CE-156 日文片假名数据磁带
  • CE-157 4KB内存模块,带日文片假名ROM
  • CE-501A 图形开发ROM模块
  • CE-501B 商用图形ROM模块
  • CE-502A 通用统计程序ROM模块
  • CE-502B 统计分发程序ROM模块
  • CE-503A 电子工程程序ROM模块
  • CE-503B 电路分析程序ROM模块
  • CE-504A 财务程序ROM模块
  • CE-505A 数学程序ROM模块
  • CE-507A 计算器ROM模块
  • CE-509A 可定制程序的EPROM模块

正是有这么多扩展模块的支持,使得SHARP PC-1500应用广泛,这也在当年的产品广告中可见一斑。

PC-1500 BASIC

别看SHARP PC-1500小巧,它却拥有完善的编程能力。开机后按下MODE键确认进入PRO模式就可以直接使用BASIC语言来编程了。SHARP口袋计算机中的BASIC语言是从PC-1210/1211这一型号开始引入的,被称为S’-BASIC。S’-BASIC使用了一个高效的单字节标记系统,将每一条BASIC指令、函数功能和运算符和整个字符集一样进行索引。在这个系统中,由于资源限制,字符只接受大写字符。到了PC-1260/1261以及后续的PC-14xx系列机型,SHARP的BASIC系统从S’-BASIC进化成了S-BASIC,其改进是使用了双字节标记系统,增加了许多新的功能,支持大小写字符。而到了PC-1500系列,由于CPU发生了变化,使用了Z80兼容的CPU,SHARP则另起炉灶,重新开发了适合Z80架构的1500-BASIC。

使用PC-1500编写程序时,可以使用NEW命令来初始化内存卡,清空用户内存空间。每次输入在屏幕上只能看到一行代码,如果要修改代码,可以使用行号来选择。如果通过CE-150扩展坞连接到了CE-152等磁带机设备,则可以使用CSAVE和CLOAD命令来储存程序到磁带上或读取磁带上的程序,LLIST命令则可以在绘图以上将当前的源代码打印出来。

如果要执行程序,按下MODE键进入RUN模式,使用RUN命令执行程序。

据Wikipedia说明,早期版本的PC-1500在BASIC程序执行时和后期版本有着不同的兼容性问题。早期的PC-1500在执行FOR…NEXT循环结束后跳出循环时,计数变量会比后期版本少1。例如以下例子:

10 FOR K=1 TO 10
20 NEXT K
30 PRINT K

执行完成后,在早期的PC-1500上输出的K的值是10,而后期版本的PC-1500则是11。

另一个奇怪的例子:

10 S=0
20 FOR K=1 TO 10 STEP 4
30 S=S+1
40 NEXT K
50 PRINT S

这段代码的执行结果在早期版本的PC-1500上变量S的值是4,而后期版本则是3。

这应该算是1500-BASIC早期版本的一个Bug吧。而在IF…THEN判断语句中对数值判断的布尔值结果,早期版本的PC-1500和后期版本以及现代高级语言的定义也是不一样的。早期的PC-1500中,当一个变量的值大于0时,该变量的布尔值为真(TRUE),而当变量的值小于等于0时,该变量的布尔值为假(FALSE);而在后期的PC-1500及PC-1600等后续机型中,只要变量的值非零(≠0)则其布尔值都为真(TRUE),如果变量的值等于0,则布尔值为假(FALSE)。

我的SHARP PC-1500

其实我一开始没想买PC-1500回来收藏,那么小的屏幕,那么小的按键,一点也不爽。可是后来它开启了我收集带液晶屏的可扩展的口袋计算机类型的远古电脑的序幕。直到现在,我已经有五套PC-1500和CE-150的合体了,不为啥,就因为看到便宜没忍住就先收回来再说吧……

PC-1500本体只要液晶不老化一般不会有什么问题,而我收到的5台CE-150绘图仪和扩展坞却都需要仔细打理。CE-150扩展坞最大的问题在于它有五节内置的镍铬充电电池,为绘图仪模块和主机提供了450mAh-500mAh 6.0V的电力支持。可经过了这几十年的时光变换,由于当年的工艺限制,这些镍镉电池都会漏液,漏出的液体轻则腐蚀电路,重则连外壳一起腐蚀。有些情况惨的甚至连装在CE-150上的PC-1500都无法幸免遇难,被腐蚀到。所以拿到手的PC-1500和CE-150第一件事就是要检查内置电池漏液情况并及时处理。

原装的内置镍镉电池,漏液是家常便饭,电池漏液的问题很是头疼,拿到手一定要第一时间处理
车祸现场,被严重腐蚀的外壳

拆开CE-150后盖后,先把漏液的内置电池包拆除,然后用无水酒精清理被腐蚀的电路板,一定要将电路板上残留的电池漏液清理干净,否则它还将持续给电路板造成损害。另外为了给绘图仪提供足够的电力,还需要用跳线将外接电源输入和原来接电池的接口连接起来,直接使用外部电源供电。这样就取消了内部电池供电,今后也不会因为漏液导致故障了。

被严重腐蚀的电路板。漏液要第一时间清理干净,被腐蚀的电路板很可能导电不良,需要用万用表耐心测试,遇到有问题的用飞线解决。右侧的黑红两根导线则是拆除电池后连接的供电线。

此外,常见的故障还有四色绘图仪模块工作不正常。这个绘图仪模块设计的很精巧,Y轴通过滚杆控制纸张前进后退,X轴则是通过齿轮控制钢丝牵引的绘图笔左右移动,而Z轴,也就是绘图笔的起笔和落笔,则是由一个继电器推动安装在绘图笔后面的一个横截面为L型的横杆来压下或抬起绘图笔。由于齿轮等都是塑料件,在岁月的摧残下,常见的故障都是塑料齿轮老化开裂。仔细观察后可以拆下齿轮替换或者用塑料胶水修补后即可修复。

一般打印模块不会有问题,遇到有问题的要小心处理,尤其是塑料齿轮,拆除时小心碎裂

绘图笔也是一个难以处理的耗材。由于彩色打印机的普及,四色绘图仪的市场已经萎缩。现在网上在正常渠道根本就找不到四色打印笔耗材(SHARP 部件号:黑色墨水EA-850B,四色墨水EA-850C; 三菱型号 DU-23)了。在网上找了很久闲鱼有个卖家卖50元一支,很贵但还是买了两支备用。卖家说他也就剩最后几支了,停产很多年了。所以以后绘图仪的耗材问题是个大问题。不过还是有办法可以解决的!拿出干涸的绘图笔,绘图笔笔头是塑料的,而墨水胆是不锈钢的。用钳子夹住墨水胆,不能太用力以免墨水胆变形后漏墨,另一个尖嘴钳拔出笔头,然后往墨水胆中用针头加入对应颜色的墨水。将加完墨的绘图笔静置一段较长的时间后,在白纸上试写一下,应该能正常使用了。长期不用的绘图笔一定记得从绘图仪上取下,盖子盖好,避免干涸。

CE-155 8K RAM模块和CE-161带电池的16K RAM模块。注意CE-161上有个写保护拨动开关,可以将模块变成只读的ROM模块

对于我来说,CE-150最大的作用倒并不是自带的绘图仪,而是磁带机接口,有了这个就能方便的从磁带存取数据了。别小看这么小的单行液晶显示屏,PC-1500一样也有很多游戏。把电脑的耳机口和CE-150用3.5mm音频线直连起来,然后把从网上下载下来的程序,转换成WAV音频,PC-1500上用CLOAD命令读取后,直接用电脑播放,声音放完,程序就加载成功了。当然也可以连接CE-152磁带机来读取存在磁带里的音频数据,这个感觉更复古,我更喜欢这个方法,虽然麻烦了很多。

PC-1500配上CE-150和CE-152才是绝配

参考

链接

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