德州仪器 TI-89 图形计算器拆机维修和超频|创意DIY

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只看楼主倒序阅读我要置顶楼主发表于: 2017-05-27

— 本帖被青柠设置为精华，作者+3000M币+5专家(2017-05-27) —

最近得到一台有故障的德州仪器TI-89图形计算器（由坛友@chendanxing 赠送，见本帖第9楼和第10楼，在此表示感谢），研究了一段时间后修好了。因为之前曾陆续在坛子里发过几个关于德州仪器图形计算器拆机和超频的帖子，所以也把这次的拆机维修和超频的经历总结一下发个帖子，以供感兴趣的坛友参考。

首先上一些修好之后拍摄的TI-89图形计算器的外观照片。

以上照片都是在小型摄影棚（某宝花150多买的）中用手机拍摄的，以下就是拍摄所用的小型摄影棚：

下面开始正题。

首先简单介绍一下TI-89这款图形计算器。TI-89是德州仪器（TexasInstruments，简称：TI）于1998年发布的图形计算器，硬件配置相当于TI-92Plus（与TI-92Plus相比，TI-89最明显的不同点是其键盘布局不是像TI-92Plus那样的横向QWERTY全键盘，而是传统竖向手持式图形计算器键盘，所以TI-89可以被带入考场用于各类考试，而TI-92Plus无法被带入考场使用）。TI-89的后续升级机型是TI-89Titanium（硬件配置相当于Voyage200，曾被称作是地球上最强大的图形计算器之一）。TI-89这款计算器早已停产多年，是德州仪器的经典之作，也是68K系列图形计算器的代表之作。德仪官方网站早已停止对此款计算器的技术支持（连中文使用说明书都下架了），相关资源可以访问第三方技术网站Ticalc.org：http://www.ticalc.org/basics/calculators/ti-89.html以及Datamath：http://www.datamath/Graphing/TI-89.htm。

我手上这台TI-89图形计算器，是坛友chendanxing赠送的故障机。这批机器的来历是去年从北京大学淘汰下来的一批“985”计划仪器设备流通到某宝上出售，坛友chendanxing收了几台，其中的这台故障机送给我研究了。我收到后，就开始了若干天拆机维修的历程（注意：以下照片中有部分为维修后补拍，仅供参考）。

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第一天：

刚拿到这台TI-89计算器，看外观成色还不错，可惜因为保管不当（闲置过久）导致电池漏液变成了故障机（这是德州仪器所有使用干电池供电的图形计算器的通病）。于是先拆开看看。所用拆机工具如下（主要拆机工具就是数码之家22合1螺丝刀套件）。

拆机之前先上正面照。如下图所示：

拿到TI-89这台机器时的故障现象是：按左下角的开关键（ON）开机，可见屏幕有很暗淡的显示，几秒后画面一闪就无显示了。根据故障现象初步推断为可能是主板上由于某处漏液腐蚀短路而导致电路保护关断，或者腐蚀锈迹导致的局部线路工作不稳定。所以第一步要做的就是拆机清洗主板上残留的电池漏液残渣和被腐蚀的锈迹。先打开计算器背面的电池仓盖，如下图所示。

取出主电池仓中的四节7号（AAA）电池（主供电电池可以用7号碱性电池或者镍氢充电电池，上图中的镍氢充电电池是我自己准备的；原机自带的CR1616备份纽扣锂电池也早已没电了，我换了一块CR1620）。然后用PH0号螺丝刀头打开主电池仓上方的备份电池仓盖（备份电池是一颗纽扣锂电池，可用型号：CR1616或CR1620；拆机时此备份锂电池可以不用取出，但备份电池仓盖必须打开）。

用T6号螺丝刀头卸下固定后盖的6颗螺丝，打开并取下计算器后壳（需要注意后壳周围有塑料卡扣，可用拆机棒辅助开壳）：

计算器后壳内侧如下图所示：

取下计算器后壳后，即可看到里面的计算器主板背面上方有一层屏蔽膜，用PH0号螺丝刀头卸掉底部两颗螺丝后即可取下屏蔽膜：

用PH0号螺丝刀卸下剩余四颗螺丝后，即可取出计算器主板。

计算器前壳、导电橡胶键盘和塑料键盘按键是可以分离的，如下图所示：

仔细观察，发现计算器主板背面靠近联机数据接口的位置有个贴片电容（C43）掉了（可能是被电池漏液腐蚀的后果），经过电路布局分析认为此电容对主板主要功能影响不大，所以暂时可以不管它（后来证实即使没有此电容也可以正常联机同步数据）。

用洗板水仔细清洗主板上有明显电池漏液残渣和腐蚀锈迹的地方，然后晾干；顺便把部分露出的铜皮表面氧化层刮掉并镀了些锡，如下图所示：

此计算器主板正面的键盘区域，在我收到之前曾被坛友@chendanxing 维修过（用导电银漆补过两处线路）；我洗板后，之前维修涂的导电银漆就被一起洗掉了。由于手上暂无导电银漆可用，所以就用漆包线重新飞线补了这两处线路，并用绝缘胶带在漆包线上下两侧都做好绝缘（贴了两层），如下图所示。

所使用的漆包线如下图所示：

后来又买了些导电银漆留作以后备用（这次维修没有用上），如下图所示：

用漆包线补完线路后，把主板装回去开机测试，结果发现计算器的屏幕完全没有任何显示了（洗板之前还能显示几秒钟的）。看来主板线路故障点不止两处，还有更多潜在的故障点有待排除。

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第二天：

基于第一天的维修结果，分析认为可能是洗板将残留锈迹除去，从而导致出现了新的线路断点，所以屏幕完全没显示了。于是仔细用数字万用表的蜂鸣通断档测量主板正面的键盘区域的线路走线，仔细排查每一条线路（对于同一条线路执行从一端过孔到另一端过孔的完整测试），查找有无之前未发现的新线路断点。结果又找出了4处线路断点，然后用漆包线飞线接上了。至此，主板正面的键盘区域的线路断点，已经从原先的2处增加到6处，并排除掉了潜在的不稳定线路断点（这次测试只是测试了线路通断，没有仔细查看各线路的具体导通电阻值，所以此时尚未发现实际上还有未发现的潜在故障点）。计算器主板背面线路也仔细检测了，并未发现有明显故障点。然后再把主板装回去，安装电池后测试，结果计算器屏幕仍无任何显示。看来还有未发现的故障点有待排查。

以下是计算器主板正面的键盘区域所修补的6处线路断点示意图：

于是直接外部供电（用移动电源给计算器主板供电输入端直接提供6V直流电压供电，如下图所示），用万用表测量主板供电部分电路各点电压（如下图所示），测量结果是相关元器件引脚各点电压基本正常。

此时还不能确定屏幕供电电压是通过哪个引脚输入的，所以没有详细测试屏幕排线接口的各点电压（TI-89的屏幕排线是分为行和列两组直接焊接在主板背面的；行和列的液晶显示驱动芯片也是分别直接集成在两组排线上的，封装形式：TinyChip-On-Board）。

考虑到计算器的主控芯片68KCPU（型号：MC68EC000）和作为胶合逻辑（GlueLogic）的ASIC芯片（型号：TI-REF200C040）有引脚虚焊的可能性（毕竟是十几年前的古董机器了），于是用电烙铁将68KCPU芯片和TIREF芯片各引脚都补焊了一遍，用洗板水清洗干净晾干后再测试，供电部分各点电压仍都基本正常，但屏幕仍无显示。CPU和ASIC芯片在主板上的位置如下图所示（就是主板背面那两块四边都有很多引脚的正方形的IC；小正方形是CPU，大正方形是ASIC芯片）。

至此维修陷入困境，无法进一步缩小故障范围。于是留待下一天继续研究。

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第三天：

根据前一天的维修结果，认为主板主供电电路部分基本上是正常的，CPU及其相关电路应该也可以进入工作状态，但屏幕无显示，所以决定使用示波器测量一下主板上的晶振（主板背面ASIC芯片附近有一个标记为X1的元件即为晶振，上面印刷标记的频率是32.768kHz）的波形，以确定主板相关电路是否已进入工作状态（如下图所示）。

经过调试，在示波器（其实是手持式示波表）的屏幕上得到了TI-89图形计算器主板上的晶振的波形（实际频率约为32.8kHz），证明计算器主板相关电路已经进入工作状态了。

如上所述，既然晶振都正常工作了，各处供电电压也基本正常，那么为何屏幕始终没有显示呢？这时，对整个维修过程具有决定性的关键时刻来临——我突然想起，德州仪器的图形计算器都是可以通过数据线连接到电脑上使用PC端软件同步数据的，何不将TI-89连接到电脑上查看一下计算器的工作状态呢？于是，将这台TI-89的数据接口里的锈迹尽量清理干净，然后找出以前买TI-92Plus计算器附带的TI-GraphLinkUSB数据线（俗称：USBSilverlinkCable，即“银线”），将TI-89计算器通过USB数据线连接到电脑的USB接口上（为了以防万一，电脑端USB接口上接了个带过载保护的USBHUB），如下图所示。

然后，在电脑上运行TIConnect软件，搜索到了USB设备，很快就看到了TI-89计算器的设备信息，一看系统版本还是2.05（2000年的固件），就直接升级到了2.09最终版本（2003年的固件，实际是2008年发布的），然后用TIConnect软件获取了几张TI-89计算器的屏幕截图，证明了这台TI-89图形计算器除了屏幕不显示外，主板部分都是可以正常工作的（键盘按键暂时尚未逐个测试）。

以下是电脑（PC）端TIConnect软件的运行截图：

这样，对于TI-89计算器的维修终于有了重大进展，为接下来完全修复的工作做了铺垫。

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第四天：

将前几天的维修成果与坛友chendanxing交流了下，得出结论：可能计算器的屏幕供电电路部分有故障，或者屏幕自身故障导致了开机屏幕无显示。考虑到计算器的屏幕之前还是有过显示的，所以重点对计算器主板上的供电电路部分仔细测量了一遍，最终找到了屏幕的供电电压输入引脚之一（主板背面右上角屏幕排线接口从下往上数第二引脚），测量了一下发现此引脚在开机后没有得到供电（正常情况下按开机键后此引脚应该有供电电压，关机后才会关断此供电电压），于是仔细排查此线路，最后发现是在主张主板正面的键盘区域左上角有一个过孔附近发生了潜在的断路（估计是原先此处有锈迹，时断时续接触不良，无法稳定供电，所以开机后屏幕会闪一下就不显示了；洗板后此处锈迹被清除了一些，此处导通电阻值增大，导致屏幕端获得的实际供电电压大幅降低，此线路接近于断路，所以屏幕就完全不显示了；之前用万用表通断测试档检测此处还是导通的，但是没有仔细查看此处导通电阻值，所以没有发现此处线路的潜在断点）。这样就找到了故障的最终关键点，于是将其用焊锡补上，再通电开机，屏幕终于有显示了，主板也工作正常，维修获得了初步成功。

下图中计算器主板背面靠近边缘的红色圆圈所标识的A点是屏幕供电电压输出之一（升压到16.5V），穿过此过孔到主板正面键盘区域，往上走线一段距离后从主板背面晶振（X1）下面的过孔穿回主板背面，并连接到主板背面右上角屏幕排线接口从下往上数第二引脚。

下图中红色圆圈标识的就是最后找到的关键故障点（此过孔另一端就是主板背面的A点），就是此过孔与附近的线路出现潜在故障点，导通电阻值增大接近断路，导致屏幕端获得的供电电压不足，所以就无显示了。

将最后的故障点补好后，屏幕就可以正常显示了。至此，现已找到的主板键盘区域的线路断点增加到7个，现已全部补上。如下图所示。

至此修补了7个线路故障点，如下图所示。

到此为止，计算器终于可以开机有显示了。初步测试了一下，屏幕完好无缺陷，键盘各按键也均正常。如下图所示。

维修成功后，装好计算器外壳，安装好电池，盖上电池仓后盖，用红笔做个标记表示已修好，如下图所示：

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第五天：

为了查漏补缺，再次拆机，将计算器主板键盘区域左下角开关键附近的潜在不稳定线路补焊了一下；同时用UV绿油覆盖了补焊露出的焊点，并用365nm紫外线手电照射固定绿油涂层；另外把主板背面数据接口附近那个缺失的C43贴片电容补上了（由于不确定原电容是多少容量的，所以先试焊了个100nF，结果通过数据线无法正常联机识别到设备；于是又换成100pF的，这样就可以正常联机同步数据了）。

之前发现并修复的7个线路断点，修复效果如下所示：

各断点飞线修复的局部照片如下：

第1、3、4断点飞线修复：

第2、4断点飞线修复：

第5、6断点飞线修复，以及第7断点补焊修复：

以下照片中是主板正面键盘区域左下角开关（ON）键上方线路潜在的不稳定点（红色圆圈处），虽然测试是通的而且导通电阻也在正常范围内，但是肉眼可见其有明显腐蚀锈迹。

考虑到开关（ON）键是最常用到的按键，所以将线路其加焊了一下（补锡），如下图所示。

至此，除了原先的6个线路断点用漆包线飞线修复以及第7断点补焊修复之外，最后一个不稳定点也补焊完成了。以下是最终维修效果照片：

然后用UV绿油给几个补焊点绝缘一下，并用365nm紫外线手电照射固定绿油。

最后，将主板背面下侧数据接口附近那个缺失的C43贴片电容补上。经测试100pF贴片电容可用（其实不补这个电容也能正常联机同步数据，为了完美修复所以补了这个电容）。

以下是修好后的TI-89计算器与USB数据线的合照：

最后顺便晒一下我的维修工作台：

修好之后的TI-89计算器主板（尚未装入外壳）开机测试照片：

最后补充测试一下TI-89计算器主板供电部分各点电压并记录下来，以供大家参考。

TI-89图形计算器主板背面供电部分各点测量电压示意图如下所示（使用优利德UT61E数字万用表自动直流电压档测量，仅供参考）：

附上以上供电部分电压测量的操作视频，仅供参考：
http://v.youku.com/v_show/id_XMjc4NzMzMTIzMg==.html