好长时间没有折腾点新项目了。最近想起，多年以前玩《Metro 2033》的时候，里面那些带着冷战苏式钟表店风格的辉光显示设备，给我留下了很深的印象。玻璃管里亮起的数字有一种独特的质感，让我一直想做一个自己的辉光管装置。
最近，Codex 接连重置了使用额度，正好给了我一个动手的契机。2026 年 9 月 GPT 6 Astra 发布时，那段 AI 绘制 PCB 的演示也让我印象深刻，于是我想尝试用 AI 来做一个用辉光管显示 Token 剩余额度的桌面小装置，试试它能否把硬件想法推进到实物。用富余的额度，做一个显示剩余额度的设备，正好是“原汤化原食，让 AI 给自己来打工”。
不过，在开始之前，我先规定了一条本次项目的准则：
不手工修改设计文件，所有写入都通过向 Agent 描述要求来完成。
我则作为 HITL（Human-in-the-Loop，人类参与环节），负责明确需求、取舍方案、检查结果和实物验收，并根据反馈引导下一轮调整。
项目就叫作 Nixie Indicator。本篇记录电路、PCB、外壳与实物调试，固件、桌面客户端和演示短片留到后两篇展开。
方案选择
我和 Codex 的配合，采用了渐进式推进、面向规格文档的开发方式（Spec-driven Development）。先用草稿记录想法和候选方案，编写项目概览与 roadmap，明确目标、模块划分和推进顺序。随后分阶段讨论、细化，将确定的方案、接口和约束沉淀为正式设计文档，作为实现与验证的依据。文档随设计同步更新，逐步形成有组织的工程上下文。
为了让 AI 理解我的开发和项目管理习惯，我还把此前的定制键盘和 Techno Keyer 工程交给它参考。提供已有项目，是这次实践中重要的上下文控制手段，让它通过具体工程了解我的组织方式和设计习惯，减少反复解释的成本。
主要部件逐步确定下来：
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辉光管：两只 DGM01，负责两位数字显示。
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MCU：ESP32-S3，此前已在多个项目中使用过，这次继续沿用，通过 Wi-Fi 获取数据。
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LCD：补充指标名称、单位、状态和设置菜单，选型灵感来自此前从 惜枫醉 大佬那里买来的 CWO 联网电报桌搭项目。
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USB-C：一个接口同时用于 5V 供电和程序烧录。
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旋转编码器：放在机身侧面，用于选择和确认。
辉光管选择了 DGM01。此前看过 Sadudu 大佬自己动手、在国内复活辉光管工艺的过程，十分佩服。这次做自己的项目，也就想用上他做的管子。
相关视频： Sadudu 的辉光管制作过程
我把主体电路拆成上下两块板，主要有三个考虑：
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高低压分区：高压电源和辉光管驱动集中在显示板，主控、USB 接口和低压供电放在控制板。
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减少桌面占用：上下堆叠，缩小水平方向的面积。
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模块化扩展：以后改用苏联 IN-18 等其他管子时，可以重新设计显示板，尽量复用控制板。
上层显示板安装两只辉光管，通过两组排针、排母与下层控制板传递低压电源和控制信号。LCD 使用独立的前面板，竖直安装在整机正面。
电路设计
电源
在电源部分，最终保留了单 USB-C 5V 输入的方案。输入之后分成两路，一路经 AMS1117-3.3 为主控、显示逻辑和 LCD 提供低压电源，另一路经过受控开关，送到显示板上的成品高压模块。
高压部分采用橡果工坊的 XGGF-HV-tiny 成品模块，这也是 Sadudu 推荐的合作店家。我按模块标称约 170V 的输出设计后级电路，重点处理接口、启停和安装空间。启动与双管负载下的表现则留待实测。
高压模块的低压输入开关、模块使能和显示消隐分别控制，启动顺序为：
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保持消隐，准备显示数据。
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开启低压输入支路，再使能高压模块。
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解除消隐，显示数字。
整机仍然共地，分板不构成电气隔离。高压部分设计了独立的泄放支路，并用外壳遮住管脚和焊点。显示熄灭后仍可能有残压，需要单独测量。
辉光管驱动
两只管子一共需要控制二十个数字阴极。我采用了三片 74HC595 扩展输出，再由二十路 MMBTA42 高压三极管分别控制对应的数字，每只管子的阳极有独立的限流电阻。
ESP32 只需发送串行数据，再统一锁存输出。三片 595 的二十四路输出中，四路留空，每只管子正常显示时只选通一个数字。
调光通过三片 595 共用的消隐信号实现 PWM，频率在后面的实板对照中确定。
PCB 设计
PCB 设计先从元件布局开始，确定功能分区、器件位置和装配关系，再开展布线。先把整体摆放理顺，后面才更容易安排连接路径，减少边布线边大幅挪动器件的返工。
元件布局
开始布局后，我很快发现，只交代功能和连接关系还不够。AI 给出的初版摆放相当随意，我需要进一步明确网格对齐、功能分区、关联元件集中布置和模块间留白等要求。
经过一两轮调整，布局才开始接近我的预期。去耦电容、接口保护器件和驱动电阻需要靠近各自的连接对象，我也会让 AI 根据辉光管的实际管脚位置，安排职责相同的驱动三极管，再结合它们与 74HC595 的相对位置，反向调整原理图中的通道连接。这样可以让连接顺应物理布局，固件再按最终映射生成显示数据。
上下堆叠的结构又增加了一层约束。两块主板都以正面朝上的方式安装，控制板上面的器件和显示板下面的器件会相向而置。平面图上看起来空着的位置，到了装配里，可能正对着另一块板的高压模块或连接器。管子中心、板间连接器和安装孔的位置，也不能在各自布局时随意移动。
布线迭代
布线的复杂度远高于元件摆放，也花费了我更多时间。这期间见识了 AI 给出的各种“歪瓜劣枣、顾首不顾尾”的设计：局部看着能用，放回整块板里就不协调，改好一处，又得检查是否影响了另一处。我逐渐放下了让它一次性给出完美布线的期待，只说“合理、整齐、紧凑”远远不够，还是得自己看图，指出具体问题，再和 Codex 一轮轮调整。
初版脚本只顾及局部连接，整体路径存在不少不合理的绕行，还夹杂着莫名的直角和锐角走线。一轮处理大约要花半个小时，Token 消耗相当可观。随着一轮轮修改，我能肉眼看着自己的 Pro 100 周额度一点一点往下掉。
KiCad 这类开源工具采用文本化的工程文件，便于 Agent 读取和修改元件坐标、网络与走线。我和 Agent 逐步形成了以下流程：
读取：结合工程文件与设计文档，明确布局和布线约束。
修改：通过 Python 脚本调整元件位置、生成走线路径。
检查：运行规则检查并导出图像，由我复核，再继续迭代。
这样，布线就转化为几何计算与路径规划问题，减少了在 GUI 中逐段点击、拖动的操作。
接下来，我逐步把遇到的问题整理成布线规则：
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同组走线尽量平行、转折一致，减少碎短线和无意义的折返。
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优先同层连接，不为局部缩短路径而反复打过孔。
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高压、电源和普通信号分别遵守各自的约束，不为方便连通而统一改细走线或缩小间距。
另一项有效的调整，是把任务拆成分阶段的局部修改。先把一组关联器件及其连接处理清楚，再安排公共信号和电源路径，比每次重新修改整块板更容易控制结果。已经确认的部分尽量保留，新增修改再检查是否影响了原有连接和回流。
按当时的粗略记录，经过约十轮调整，布线结果逐渐达到预期，脚本运行加自动视觉检查也缩短到每轮十分钟以内。我再看图复核路径与装配是否合理，反复调整的规则也沉淀进了脚本，作为后续迭代的依据。
KiCad 的设计规则检查（DRC）在这里很有价值。把线宽、间距等要求写成明确规则，每轮修改后检查，就能及时发现 AI 引入的未连接或违规走线，约束它在预期之外的改动。
布线过程中，还要结合上下两块板的匹配关系一起检查，确认板间连接器与固定位置对应，并尽量让另一块板上的器件和金属结构避开高压区域。侧面的编码器也会影响上层显示板：根据它的装配高度和实际位置，需要在显示板边缘留出必要的避让缺口，同时调整附近的器件与走线。
外壳与装配设计
PCB 成形后，我开始通过三维装配检查元件高度、连接器配合和装拆空间。把模型放进装配里，二维图上不容易发现的干涉也更直观，资料不明确的弯折和配合余量则留待实物确认。
大量常见元件可以直接复用 KiCad 封装库配套的三维模型，省去逐个建模的工作。对于辉光管这类特殊封装的器件，只要提供必要的手册和尺寸说明，AI 建模的效果也相当出色，超出了我的预期。
主板的大小和两板之间的距离，也是在布局与装配过程中逐渐调整出来的。我希望整机尽量紧凑，同时给板间器件和连接器留出足够空间。管子在上方，屏幕朝前，USB 接口朝后，旋钮从右侧伸出。围绕这组关系，外壳最终采用黑色 PA12S 3D 打印，上盖与完整前框做成一体，下壳则包住底部、两侧和后部。
我希望正面没有分缝，顶部没有外露紧固件，因此将板组固定在上盖内侧，外壳接缝安排在侧后和底部。
具体固定方式，我结合吊装剖面逐层梳理：上盖内侧的吊柱嵌入热熔螺母，显示板前侧用短螺钉固定，后侧用铜柱夹紧，形成四点吊装。后侧铜柱同时保持板间距离，下端再供下壳螺钉连接。这样，板组固定与下壳固定分开处理，取下下壳时，上盖与板组仍能保持完整。
这套层次关系确定后，我再检查螺钉穿过各层后能拧入多深、会不会顶到盲孔底，以及工具能否伸进去。吊柱根部需要补强，但加强筋也不能挡住下壳的装入路径。剖面图让我能把这些关系放在一起检查，而不只是看外观是否合适。
以说明书中的拆壳场景为例，板间连接和前板排线可以保留，但侧面伸出的编码器仍会限制下壳的移动。解除旋钮和外部固定件后，下壳需要轻微倾斜、平移，让轴杆退出侧孔，同时避开后方的 USB 插座和支撑柱。装配设计不仅要看零件装好后是否合适，还要检查它们能否顺利装入和取出。
有了这些设计文档和装配模型，再让 AI 整理一本装配说明书，也就手到擒来了。固定件对应关系、装拆顺序和注意事项都已有依据，配上模型视图，就能把设计过程中的考虑转成便于查阅的图文说明。这些模型后来也用于演示短片，材质和镜头的处理留到番外再讲。
手册包含装配结构、拆装步骤与使用说明。
组装调试
PCB 制作和基础元件的贴片交给嘉立创完成，收到板子后，我再手焊剩余元件，并安装辉光管的管脚套。焊接完成后的第一件事，是用万用表检查有无短路，确认后再分模块逐步测试。各部分都没有问题后，才把高压显示板、辉光管等主要部件组装起来，开始整机调试。
调光时的小插曲
辉光管正常显示后，我发现部分亮度下会有轻微噪声，于是对照测试了几个 PWM 频率。500Hz 的综合效果最好，亮度调到 100% 时声音明显减轻。
提高到 5kHz 后，噪声反而更明显。16kHz 时声音消失了，调光效果却变得不明显，25kHz 时则明显失效。最后我保留了 500Hz。噪声的具体来源，还没有通过测量确认。
小结
这次做下来，我感受到 AI 在硬件工程上的能力已经有了很大进步。虽然 PCB 设计需要反复磨合，尤其是布线，连通只是开始，合理、整齐和便于装配还得逐步调整。但把要求讲清楚，配合规格文档和规则检查，它已经能承担相当多的具体设计工作。
更让我意外的是三维空间理解。简单零件给出手册尺寸，就能做出可用的模型，外壳分件、板组吊装和装拆空间也能在讨论中逐步落实。就这次项目的体验而言，我觉得它在三维空间理解和建模上的表现，已经超过了大多数普通人。 从尺寸说明到模型，再到各个零件之间的配合，这种能力比我原先预想的成熟得多。
在这种配合里，AI 更像是变成了人的手，就像章鱼通过抽象命令调动自己的触手，不必逐一控制每个动作，也能把意图落实到具体操作。设计者往往对最终效果有自己的想法和审美追求，做成什么样、哪些地方值得继续打磨，仍然需要自己判断。AI 承担了大量执行工作，设计者则通过表达要求、检查结果和实物调试不断修正。即使不亲手修改设计文件，也始终参与着设计。
AI 给这类硬件项目的设计生产力带来了巨大的提升。 以往类似项目，往往要投入数周的个人时间，前期做仿真和验证，再一点点优化设计。现在，集中花两三天，再加上持续“烧 Token”，就可能把主要设计推进到可以加工的阶段。仿真、检查和实物验证仍然要做，但大量绘制、建模与反复修改的工作被加速了，业余时间里的一个想法也更容易真正落地。
下一篇聊聊固件和桌面客户端的开发过程，看看这个小装置如何获取 Token 额度，并把数据变成辉光管上的数字。
最后修改于 2026-11-05
