MC68HC908GP32在牽引車(chē)變速箱換檔保護中的應用

0 引言
本公司生產(chǎn)的某車(chē)型飛機牽引車(chē)行走系統采用了靜液壓驅動(dòng)方式：發(fā)動(dòng)機直接驅動(dòng)液壓柱塞泵，柱塞泵輸出的高壓油并聯(lián)驅動(dòng)2個(gè)液壓柱塞馬達，馬達通過(guò)變速箱和萬(wàn)向節與前、后橋連接，實(shí)現四輪驅動(dòng)。該方案中采用的變速箱對換檔時(shí)齒輪轉速要求嚴格，駕駛員如果沒(méi)有嚴格按照使用說(shuō)明操作，經(jīng)常出現換檔打齒情況出現，可能導致變速箱報廢。因此本設計中我們利用單片機設計該變速箱換檔保護模塊，成功解決了由于誤操作而打齒的現象。

1 MC68HC908GP32簡(jiǎn)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換代產(chǎn)品。MC68HC08在功能和特性上作了許多優(yōu)化和增強，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，而內部時(shí)鐘可達32MHz，大大降低了系統噪聲；
(2)應用了Flash技術(shù)(MC68HC908系列)，使得在線(xiàn)編程成為可能。
(3)在MC68HC05的基礎上擴充了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，使得應用C語(yǔ)言成為可能。
(4)MC68HC908GP32是MC68HC08家族中一種通用型產(chǎn)品，具有32KB內部F1ash存貯器，可對程序加密。
Motoro1a公司68HC08微控制器家族中的新品MC68HC908GP32，因其內部眾多的功能模塊，豐富的指令集、強大的控制功能和高可靠性，使得其非常適合牽引車(chē)液壓系統的控制。

2 系統設計
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(zhuān)門(mén)為工程機械行走車(chē)輛設計，速度和扭矩滿(mǎn)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(lái)執行，如圖l所示。該變速箱內部集成換檔到位行程開(kāi)關(guān)并可以裝配轉速傳感器。變速箱結構簡(jiǎn)單，可靠性高，但其對換檔時(shí)轉動(dòng)速度要求比較高，當齒輪轉速高于某閾值時(shí)換檔會(huì )出現打齒現象。

2．2 轉速傳感器選型
瞬時(shí)轉速測量是通過(guò)磁電式傳感器實(shí)現的，安裝在變速箱輸出齒輪端。轉速范圍在O～3500轉，根據齒數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型轉速傳感器。其具體技術(shù)指標如下：
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部電路的損壞，在單片機對該信號采集之前，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能通過(guò)lOkHz以上的脈沖信號．在此所選光耦為東芝的T12521―4，該型光耦可通過(guò)調整接收部分c極的上拉電阻來(lái)調整脈沖的通過(guò)能力．
2．3 電路設計
2．3．1 電源及單片機復位、時(shí)鐘模塊
牽引車(chē)電源為24V，單片機工作電壓為5V，在此采用了L7812和L7805兩個(gè)三端穩壓器進(jìn)行兩級穩壓，得到系統電源，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(guò)單片機內部PLL鎖相環(huán)模塊，可以倍頻其總線(xiàn)時(shí)鐘最高達8MHz。采用低頻晶振大大降低了微控制器系統晶振電路的電磁干擾，提高了系統的可靠性，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定修改，為用戶(hù)程序設計提供了更大的靈活性。

2．3．2 輸入及輸出模塊
輸入輸出設計具體10分配如表1所示：