摘要：為了適應環境的變化，運用單片機MSP430F147設計一個自動尋邊器，給出了尋邊器的下位機電路設計方案，經過多次訓練后得出交界區的最優參考電壓，與尋邊器采集的電壓信號相比較，判斷得出是否已經到達交界處，此尋邊器在機電行業不同環境下可完成現場工件檢測。
關鍵詞：自動尋邊器；單片機MSP430F147；下位機；最優參考電壓

尋邊器是機電行業現場檢測工件常用的光學計量儀器。長期以來，為保證光學投影儀或工業數控機床檢測中的成像質量、測量準確度等技術指標，國內外傳統自動尋邊器生產廠家推出的投影儀其成像都是反像。為迎合部分顧客的特殊需求，各廠家相繼推出其成像為正像的投影儀。該技術常利用尋邊器裝在主軸上，對孔壁、矩形工件外形進行尋點坐標后，將其坐標值記錄下來，經手工計算，再輸入到零點偏置。
在實際加工使用過程中，時有人為因素計算或誤操作，導致工件零點不正確，造成不必要的廢品或損失。隨著自動化技術的應用，國內外出現了依靠先進智能算法尋找目標點的自動尋邊系統。

1 尋邊器介紹
如圖1所示，本系統所采用尋邊器件為光敏尋邊器，其相當于一個阻值隨光暗度變化而改變的光敏電阻。

原尋邊系統沒有使用處理器，直接使用模擬電路，將尋邊器采集的電壓信號比較放大，等電壓變化到了一個預先設定好的參考電壓值就給出信號，表示找著了交界處。原來的尋邊系統工作原理太過簡單，只能按照預先設定好的參考電壓值進行比較，這樣就不能適應環境的變化，如光暗度、敏感度、材料綜合度等，這樣預先設定的參考電壓值在不同的環境下使用就未必準確。
本設計為處理尋邊器信號的自動尋邊系統。為了適應環境的變化，本系統使用了神經網絡來調整不同環境下輸入變量的權系數，如光暗度、敏感度、材料綜合度等的權系數，經過多次訓練后得出交界區的最優參考電壓。得出參考電壓后，與尋邊器采集的電壓信號相比較，判斷得出是否已經到達交界處。
為了避免以上人為因素，達到自動計算最優交界區閘值，快速準確找到零點為目的，本設計采用了MSP430F147單片機為核心的控制系統，并采用了一些自動算法，加入了神經網絡算法，并外接了LCD數顯系統來顯示自動計算出的坐標，以及在PC上設計與下位機通信的讀入輸出神經網絡信號的軟件。在此給出此尋邊器的下位機設計。

2 系統總體設計方案
結合所需功能，系統總體設計方案如圖2所示。

本系統由幾個模塊組成：單片機、鍵盤、顯示、模擬電壓比較、USART通訊、JTAG仿真、CLOCK時鐘、電源。
單片機上，本系統采用TI公司最新推出的16位超低功耗處理器MSP430F147；
模擬電壓比較模塊，本系統采用了數控電位器X9318，用于確定參考電壓，傳感器傳來的電壓與之比較后，判斷是否到達交界區；
USART模塊，本系統采用了ICL232，實現與上位PC機的RS-232通訊；
JTAG仿真，本系統采用利爾達公司的14插針仿真器；
CLOCK時鐘，本系統采用的是8M無源晶振；
電源，本系統使用5 V外接電源。
系統下位機的設計總框圖如圖3所示。

3 單片機MSP430F147
本設計采用TI公司最新推出的16位超低功耗處理器MSP430F147。該微處理器通過16位RISC系統16位CPU集成寄存器和常量發生器來獲得最大代碼效率。MSP430的16位定時器是應用于工業控制如紋波計數器、數字化電機控制、電表和手持式儀表等的理想配置。它的硬件乘法器大大加強了其功能并提供了軟硬件相兼容的范圍，提高了數據處理的能力。MSP430F1xx系列具有FLASH存儲器，不同型號單片機的存儲器容量和外圍模塊各不相同，使用者可以根據需要具體選擇。適應工業級應用環境一MSP430的運行環境溫度范圍為-40～+85℃，所設計的產品適合運行于工業環境下。
MSP430F147的芯片引腳如圖4所示。

本系統的單片機接口如圖5所示。

4 下位機實物圖
本系統實物如圖6所示。

圖7為電路板各模塊示意圖，共兩塊板，通過2個20針的接頭連接，其中，藍色箭頭指示下邊那塊板，紅色箭頭指示上邊那塊板。

5 結束語
自動尋邊器用于對形狀復雜的沖壓件，齒輪、凸輪、螺紋及樣板進行輪廓比較、自動測量時，明顯具有使用方便、效率高的特點，是～種常用的計量光學儀器。進入20世紀90年代后，在測量技術中引入人工智能以提高測量系統的精度和智能化水平已經成為一個重要的發展趨勢，本設計只給出下位機電路的設計方案。