MC68HC908GP32在牽引車變速箱換檔保護(hù)中的應(yīng)用

0 引言
本公司生產(chǎn)的某車型飛機(jī)牽引車行走系統(tǒng)采用了靜液壓驅(qū)動(dòng)方式：發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液壓柱塞泵，柱塞泵輸出的高壓油并聯(lián)驅(qū)動(dòng)2個(gè)液壓柱塞馬達(dá)，馬達(dá)通過變速箱和萬向節(jié)與前、后橋連接，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。該方案中采用的變速箱對(duì)換檔時(shí)齒輪轉(zhuǎn)速要求嚴(yán)格，駕駛員如果沒有嚴(yán)格按照使用說明操作，經(jīng)常出現(xiàn)換檔打齒情況出現(xiàn)，可能導(dǎo)致變速箱報(bào)廢。因此本設(shè)計(jì)中我們利用單片機(jī)設(shè)計(jì)該變速箱換檔保護(hù)模塊，成功解決了由于誤操作而打齒的現(xiàn)象。

1 MC68HC908GP32簡介
MC68HC08系列微控制器是Motorola公司推出的欲全面取代MC68HC05系列微控制器的升級(jí)換代產(chǎn)品。MC68HC08在功能和特性上作了許多優(yōu)化和增強(qiáng)，其中三個(gè)最重要的優(yōu)化是：
(1)采用了鎖相環(huán)技術(shù)，使得外部晶振頻率可以降到32KHz，而內(nèi)部時(shí)鐘可達(dá)32MHz，大大降低了系統(tǒng)噪聲；
(2)應(yīng)用了Flash技術(shù)(MC68HC908系列)，使得在線編程成為可能。
(3)在MC68HC05的基礎(chǔ)上擴(kuò)充了78條指令，并大大優(yōu)化了指令集。堆棧指針由固定的8位變?yōu)楦?dòng)的16位，使得應(yīng)用C語言成為可能。
(4)MC68HC908GP32是MC68HC08家族中一種通用型產(chǎn)品，具有32KB內(nèi)部F1ash存貯器，可對(duì)程序加密。
Motoro1a公司68HC08微控制器家族中的新品MC68HC908GP32，因其內(nèi)部眾多的功能模塊，豐富的指令集、強(qiáng)大的控制功能和高可靠性，使得其非常適合牽引車液壓系統(tǒng)的控制。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 DANA 360型2檔變速箱工作原理
360型2檔變速箱是美國DANA公司專門為工程機(jī)械行走車輛設(shè)計(jì)，速度和扭矩滿足高性能要求。其變速原理是液壓缸帶動(dòng)齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。其動(dòng)作是靠外部液壓源和換檔電磁閥接通來執(zhí)行，如圖l所示。該變速箱內(nèi)部集成換檔到位行程開關(guān)并可以裝配轉(zhuǎn)速傳感器。變速箱結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，但其對(duì)換檔時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度要求比較高，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速高于某閾值時(shí)換檔會(huì)出現(xiàn)打齒現(xiàn)象。

2．2 轉(zhuǎn)速傳感器選型
瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測量是通過磁電式傳感器實(shí)現(xiàn)的，安裝在變速箱輸出齒輪端。轉(zhuǎn)速范圍在O～3500轉(zhuǎn)，根據(jù)齒數(shù)可以換算最后檢測頻率為O～6．3KHz。
在此我們選用了北京波譜公司的s12型轉(zhuǎn)速傳感器。其具體技術(shù)指標(biāo)如下：
檢測距離：測試頻率0～10KHz、測量距離GAP≥2．Omm
供電電壓：Vs=24V
輸出波形：矩形方波，高電平約10V，低電平小于0．7V
上電輸出：高電平
輸出方式：NPN輸出
由于傳感器輸出高電平約10V，為避免外部電路的異常造成傳感器內(nèi)部電路的損壞，在單片機(jī)對(duì)該信號(hào)采集之前，用光耦作了隔離處理．變速箱輸出的脈沖頻率為(0―6．3)kHz，所以所選擇的隔離光耦應(yīng)能通過lOkHz以上的脈沖信號(hào)．在此所選光耦為東芝的T12521―4，該型光耦可通過調(diào)整接收部分c極的上拉電阻來調(diào)整脈沖的通過能力．
2．3 電路設(shè)計(jì)
2．3．1 電源及單片機(jī)復(fù)位、時(shí)鐘模塊
牽引車電源為24V，單片機(jī)工作電壓為5V，在此采用了L7812和L7805兩個(gè)三端穩(wěn)壓器進(jìn)行兩級(jí)穩(wěn)壓，得到系統(tǒng)電源，并在24V和15V電源增加兩個(gè)發(fā)光二極管做為電源指示。復(fù)位、時(shí)鐘模塊采用典型電路，外部晶振采用32．768KHz時(shí)鐘，通過單片機(jī)內(nèi)部PLL鎖相環(huán)模塊，可以倍頻其總線時(shí)鐘最高達(dá)8MHz。采用低頻晶振大大降低了微控制器系統(tǒng)晶振電路的電磁干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)由于鎖相環(huán)頻率合成器的輸出頻率可以用軟件設(shè)定修改，為用戶程序設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

2．3．2 輸入及輸出模塊
輸入輸出設(shè)計(jì)具體10分配如表1所示：