原创 那些年，我第一次做设计 - ３

－　野心勃勃的计划

现在人们说起“控制”，马上想到的就是MCU。一个小小的芯片加上一些外围电路，几乎是无所不能。至于“定时”则更是不在话下：随处可见的PC和手机，随便哪个不能给出时间信号？但是，当我野心勃勃地开始我的计划时，不要说用，就是听，“MCU”这个词儿我也都没听说过。

那个时候，国产的主流电子设备还是以真空管为主的仿苏式设计，“傻大黑粗”是最明显的特点。同时也开始有了一些以晶体管为基础的东西，这就已经是很“新潮”的了。至于集成电路，就像是“皇上家的闺女”一样，只是听说，至于用，那就想都不用想了。当时国产少的可怜的一点儿芯片，不但其贵无比，而且也娇贵无比，一不留神就坏。我们单位里有个试制组在一个设备试制中用到了一个什么芯片，经常可以从他们实验室的工作台上看到一堆一堆拆下来报废的片子。那玩意儿，别说我还不懂，就是懂，我也用不起。因为我的头儿早就告诉我了：没钱！

对我来说，唯一可行的是用晶体管。在技术上这是我最熟悉的东西。在如何实现方面也是相对最容易的。因为我们单位承担了全厂的仪器仪表的维修任务，所以常规的元器件来源很方便，只要以“仪器修理”的名义到仓库领就是了。

要解决的关键问题是定时信号的产生，和对打印机的控制。所谓“定时”无非就是要有时钟信号，这个今天看来不是个事儿的问题，在当时可着实是个“问题”。我希望这个控制器能以半个小时，或一个小时的间隔控制打印机。如何产生这么长的时间间隔成了个棘手的事。用LC振荡器，一是时间精度很难保证，再则这么低的频率，所需的电感和电容肯定奇大无比。用晶体振荡器也不可行，不但体积巨大（前面说过像个保温瓶），而且由几兆周的频率分频到我所需要的间隔，光分频器就得做一个大箱子，那非得把人吓着不可。

最后，我从那几本“圣经”里找到了办法：可以用一个长延时的“单稳态触发器”再加上几级分频器实现。于是，如何构成一个单稳态触发器就成了我开始设计的第一步。从那儿开始，我了解了电阻电容的大小和其对应的RC时间常数之间的关系，学会了如何根据要求用公式计算电阻和电容的数值。而后面的实验又帮我懂得了那个理论上的公式与实际的结果因为各种因素影响会有多大的差距。

为了避免普通双极晶体管的低内阻对长延时的影响，我用上了当时还挺新鲜的场效应管。可是，当时这种管子的保护很差，很容易坏。我只好一次又一次去领新管子。我们科里有个小材料库，管库房的是个胖大姐，平时好打个哈哈，开个玩笑。我总去领材料，她也知道我干什么了。去的次数多了，再进门，没等我说话，她那儿就张嘴了：“又烧管子了?”　然后顺手把领料单往我这儿一扔：“填单子！”

因为我只能是在干完了手边的活儿之后才能干这个，时间就显得不够用。于是下班后的时间也用上了。那时单身一人，无牵无挂。有点儿空就一脑袋扎在了这里。现在想起来，当时这么大的劲头，除了对这门东西的巨大兴趣之外，恐怕没有其他解释了。

我用几块接线板，把所有的电路一块一块地搭了起来，按照设想的逻辑关系检查验证。最后证实这个方法是可行的。这个检验过程也使我对书上说的那些逻辑关系和条件有了最直观的了解。这几乎就是一大堂实验课。

实验的过程结束后，就要做设备了。这个东西完成后应该是个什么样，我已经想好了。我早就瞄上了那台进口的频率计。与我们已经常见的苏式设计不同，那台频率计外形精巧，线条流畅，墨绿色覆塑钢板机箱，浅黄色面板，让人一看就觉得“高级”，有“档次”。我的这个东西虽然是个“业余”作品，可也不能让人小瞧了，也得冲着这个“范儿”去才行。

我按照那台洋货的机箱外形尺寸，按比例缩小，再根据我要放的东西确定了机箱结构和尺寸。又根据全部电路的功能，划分成了几块，以此决定了各个电路板的功能分配和连接方式。整个系统的设计，被细化到了对下面每块板子的具体要求，，，许多年以后，在我听了许多课，读了不少书以后，回过头来再看，才意识到，我那是完成了一个“自顶向下”的设计过程。

因为这是个“业余”项目，所以也就谈不上“团队”合作。所有的事，都要我自己完成。设计电路，画印制板，设计机箱，甚至干钳工，加工小的机箱零件，一律自己动手。刚开始干这些当然不会，好在是当时的单位里搞试制和修理工作的人不少，很容易找到老师。那时当师傅的看到年轻人来求教高兴的很，手把手教会了，临了还得夸一句：“年轻人，爱学习，好！”　我的机械制图就是那时学会的，甚至包括如何削铅笔。几年后上了大学，再上制图课时交作业就跟玩儿似的了，弄的制图老师看着直发愣：“你在哪儿学的？”

做那个设备的印制板完全是一个DIY的过程。材料是从印制板车间的废料堆捡来的下脚料。印制板的布线则是名副其实的“画”。当时没有计算机辅助设计，所有印制板都要手工绘制。而我的这个东西又是“计划”外的，只做一件，所以不可能照相制版，只能是用漆把连线直接描到敷铜板上。后来又从别的师傅那学来一招：用一种固定宽度的塑料条往板子上贴。这本来是用来贴到图纸上后制版用的。把它贴到敷铜板上后直接拿去腐蚀制版时，电解液会由塑料条的边缘渗透进去，弄得完成后的板子上的走线看上去像是狗啃过的。不过这好赖要比手画的强多了。前些年在北美公司里，和一个俄罗斯籍的工程师聊天，听说他当年也干过这一手儿。真是殊途同归呀。

最后给机箱喷漆时我犯了难。当时厂里的喷漆车间只有灰色和草绿色两种漆，不可能为我这么个东西专门配别的颜色。而我又实在不甘心把我费尽心血设计出来的东西喷成个报话机的样子。我硬着头皮找到了科长，请求他批准我拿到厂外加工喷漆。大概他看我这几个月的折腾有了点模样儿，马上就能见着东西了，于是就同意了。我找到了一家喷漆社，按照我的意愿，给面板刻字，并喷成了和那台外国货一样的米黄色。我没有覆塑钢板可用，就把用普通钢板做的上下盖板喷成了一样的墨绿色。你别说，这个花“巨资”喷漆完成的机箱，和那台洋玩意儿放在一起，远远看去也能唬一气了。

我记得给那个机箱喷漆，一共花了四十八块钱。“巨额”投资，物有所值啊！

整机最后完成，完全达到了我的预期目标。它可以一次完成对四个频率源的测试。测试时，只要将那四个频率源的输出信号接到这个控制器的后面板上，将控制器的输出与基准频率计连接。启动后，这个系统就能每隔半小时或一小时对那四个频率源循环测试一遍。那台打印机，只能打出一条很窄的纸带，和今天超市里的收银机打出的结果差不多。因为是机械打印，打出的数据经常是七扭八歪。可是它毕竟脱离了手工控制，既不用再手掐秒表算频差，也不用手忙脚乱地换电缆抄数据了。根据需要还能对每个信号重复测量多次以避免随机的测量错误。理论上说，一旦启动，是测２４小时还是４８小时，甚至更长的时间就都随你的便了。

我很得意地把这个结果演示给我们组的头儿看，并迫不及待地希望马上有一次正式测量，好好“显摆显摆”。头儿看了后当然挺高兴，说明当初他的认可没有错。他表示，这台设备可以投入“现役”使用了。但同时又给我泼了盆冷水：尽管是自动化了，可夜班还得上！

白忙活了！