汽車電腦軟板防電磁干擾技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1976年微機(jī)最早應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)是4位微機(jī)，1983年開始采用16位的單芯片微機(jī)。微機(jī)進(jìn)入汽車領(lǐng)域，帶來(lái)如下變化：

a） 使系統(tǒng)的各種控制活動(dòng)得到顯著的提高和改善；

b）便于對(duì)汽車上的多個(gè)輸入和輸出進(jìn)行控制；

c）半導(dǎo)體制造商已經(jīng)開發(fā)了適用于車輛系統(tǒng)的各種元件；

d）可縮短汽車開發(fā)時(shí)間。

近幾年來(lái)隨著電腦技術(shù)的快速發(fā)展以及用戶對(duì)汽車的安全性、可靠性和舒適性的更高要求，微機(jī)廣泛用于現(xiàn)代汽車各種控制系統(tǒng)，極大地優(yōu)化了汽車的各種技術(shù)性能。目前在汽車上主要的微機(jī)控制系統(tǒng)見表1。

2.汽車的電磁噪聲及其對(duì)微機(jī)的影響

汽車所遇到的電磁環(huán)境可分為汽車內(nèi)部和汽車外部的電磁噪聲兩種（圖 l）。汽車內(nèi)部的電磁噪聲是指車用發(fā)動(dòng)機(jī)、繼電器、開關(guān)等部件工作時(shí)所發(fā)生的電磁噪聲；外部電磁噪聲是指各種電器設(shè)備，如高壓輸電線、鐵軌、廣播電視設(shè)備及無(wú)線電通訊設(shè)備等所輻射出來(lái)的對(duì)汽車起干擾的電磁輻射以及由雷電等自然現(xiàn)象引起的電磁噪聲。所有這些電磁噪聲會(huì)通過(guò)線束、車身或由空中傳遞過(guò)來(lái)并干擾車用微機(jī)系統(tǒng)，使它們的工作性能難以發(fā)揮，甚至導(dǎo)致微機(jī)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，使得各執(zhí)行器件出現(xiàn)誤動(dòng)作，由此影響汽車行駛的安全性、可靠性及穩(wěn)定性等。在日本就曾對(duì)車用微機(jī)進(jìn)行過(guò)電磁波照射試驗(yàn)、靜電放電試驗(yàn)及脈沖噪聲試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微機(jī)發(fā)出的誤動(dòng)作較多。因此，各汽車廠紛紛通過(guò)硬件和軟件方面的措施來(lái)提高車用微機(jī)的工作可靠性和抗電磁干擾的能力。

3.車用微機(jī)防電磁干擾技術(shù)

3.1硬件方面的相關(guān)技術(shù)

目前在硬件方面所采取的各種防電磁干擾的措施主要是針對(duì)噪聲源進(jìn)行的，其目的是減少各種電磁噪聲的產(chǎn)生，以改善微機(jī)的工作環(huán)境，主要方法有以下幾種：

a）加裝阻尼電阻。如在點(diǎn)火裝置的高壓電路中，串入阻尼電阻，削弱電火花產(chǎn)生的平擾電磁波。阻尼電阻值越大，抑制效果越好，但太大，又會(huì)減少火花塞電極間的火花能量，故應(yīng)選裝適當(dāng)?？谀犭娮枰话憧捎锰假|(zhì)材料制成，電阻值約為10-20KΩ，一般裝在點(diǎn)火線圈一端和火花塞接頭端。

b）加裝并聯(lián)電容器。在車內(nèi)可能產(chǎn)生電磁火花的地方并聯(lián)電容器，如在調(diào)節(jié)器的電源接柱與搭鐵之間、發(fā)電機(jī)電樞接柱與搭鐵之間并聯(lián)0.2-0.8μF的電容器等。

c）金屬屏蔽。在所有容易產(chǎn)生火花的汽車電器以及需要防干擾的重要電子設(shè)備上用金屬網(wǎng)屏蔽起來(lái)，導(dǎo)線用密織的金屬網(wǎng)或金屬導(dǎo)管套起來(lái)，并將其搭鐵，從而起到防電磁干擾的目的。

d）車身化。利用低阻抗導(dǎo)體連接身和發(fā)動(dòng)機(jī)（車身化），使發(fā)動(dòng)機(jī)接近零電位，可減少噪聲電流的流動(dòng)環(huán)，從而減少電磁噪聲的福射。

3.2軟件方面的相關(guān)技術(shù)

雖然在硬件方面采取了一些防電磁干擾的相關(guān)措施，但是這方法對(duì)車用微機(jī)的效果并不理想，因此又從軟件入手，在微電腦內(nèi)部預(yù)先設(shè)計(jì)好一些防電磁干擾的固定程序。

a）振蕩防止法。正常情況下，微機(jī)對(duì)接收的輸入信號(hào)不予以控制。這時(shí)由于電磁干擾，在開關(guān)或繼電器的輸入信號(hào)中產(chǎn)生振蕩，在繼電器中最小會(huì)存在10KΩ。為此在接收輸入信號(hào)時(shí)，可利用一短脈沖進(jìn)行輸入判斷，同時(shí)在軟件中設(shè)有振蕩回避時(shí)間。如圖 2所示。

b）多次輸入平均法。對(duì)于輸入信號(hào)，最經(jīng)常發(fā)生的誤動(dòng)作是噪聲在信號(hào)線上誘發(fā)噪聲脈沖，微機(jī)將這些脈沖仍判斷為正常的輸入信號(hào)，形成誤輸出。為了防止這種錯(cuò)誤，遠(yuǎn)常采用濾波器，但當(dāng)不能強(qiáng)化濾波榕的電路構(gòu)成時(shí)，就必須設(shè)置程序輸入信號(hào)作為同一信號(hào)進(jìn)行多次半均化處理或進(jìn)行多次判定，然后作出選擇，如圖 3所示。

c）輸入平均值法。有時(shí)即使設(shè)有振蕩回避時(shí)間以確認(rèn)一致性，但當(dāng)輸入脈沖發(fā)生變動(dòng)時(shí)，還必須對(duì)輸入進(jìn)行平均化處理并作出判定，這樣才能防止誤輸入。具體而言，就是把過(guò)去的數(shù)據(jù)作為隨機(jī)存儲(chǔ)器的區(qū)域加以存儲(chǔ)，與現(xiàn)在的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這種方法叫做求平均值法。當(dāng)連續(xù)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，微機(jī)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行平均處理，如果發(fā)現(xiàn)平均值與以前存儲(chǔ)的平均值發(fā)生異常，則剛輸入的異常值被輸出。

d）地址跳轉(zhuǎn)法。由于地址計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)化等因素，可設(shè)定所有正常信號(hào)的存儲(chǔ)地址，如果因?yàn)樵肼曅盘?hào)的輸入而產(chǎn)生異常輸出信號(hào)時(shí)，那么這一異常信號(hào)也通常向缺空的地址跳轉(zhuǎn)，為了防止這一問(wèn)題的發(fā)生，可在跳空只讀存儲(chǔ)器中設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，使之回到開始的地址，重新對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)，以避免誤動(dòng)作的執(zhí)行，如圖 4所示。

e）RAM檢查法。微機(jī)在受到電磁干擾時(shí)，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)檢查隨機(jī)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)變化來(lái)判定是否正常。具體方法是在預(yù)置數(shù)據(jù)初始值處理時(shí)，把任意數(shù)據(jù)直接寫入隨機(jī)的RAM域中，每經(jīng)過(guò)一次主處理，調(diào)出該數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)有異常值則予以輸出，如圖 5所示。

f）解決微機(jī)并聯(lián)工作時(shí)存在無(wú)限環(huán)問(wèn)題。由于兩個(gè)以上的微機(jī)在并聯(lián)工作時(shí)互相在信號(hào)線上傳送、接收數(shù)據(jù)，從而使噪聲混入信號(hào)中。當(dāng)由對(duì)方來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)未出現(xiàn)時(shí)，兩個(gè)微機(jī)一起變成下次待機(jī)方式，進(jìn)入無(wú)限環(huán)，中斷數(shù)據(jù)的傳輸。為了解決這一問(wèn)題，可在各個(gè)微機(jī)互相等待對(duì)方回信的時(shí)機(jī)，設(shè)置一固定程序，如果等待一定時(shí)間未得到對(duì)方回信，那么程序便判斷為數(shù)據(jù)在傳送中發(fā)生缺陷，使其通過(guò)本身恢復(fù)到初始狀態(tài)，重新接收輸入信號(hào)。

總之，為了保證現(xiàn)代汽車多種功能的充分發(fā)揮，保證各種電子控制系統(tǒng)正?？煽康墓ぷ鳎囉梦C(jī)防電磁干擾問(wèn)題必須引起足夠重視。