中心議題：

• 車載微機係統電磁幹擾分析
• 車載微機係統電磁幹擾防護措施

解決方案：

• 電源變換輸入/輸出端加電源濾波器
• 硬件看門狗電路防止幹擾
• 微機內部設計防電磁幹擾程序

1．引言

隨sui著zhe武wu器qi裝zhuang備bei信xin息xi化hua的de發fa展zhan，微wei機ji越yue來lai越yue多duo地di應ying用yong在zai裝zhuang備bei車che輛liang上shang。現xian代dai化hua武wu器qi裝zhuang備bei電dian子zi電dian氣qi設she備bei的de密mi集ji度du和he複fu雜za度du越yue來lai越yue高gao，在zai工gong作zuo時shi會hui產chan生sheng特te定ding的de強qiang電dian磁ci幹gan擾rao。從cong計ji算suan機ji角jiao度du出chu發fa，其qi內nei部bu含han有you多duo種zhong電dian子zi元yuan器qi件jian和he子zi係xi統tong，外wai來lai電dian磁ci輻fu射she、內部元件之間、各子係統之間以及傳送通道間的相互幹擾等，會影響甚至嚴重製約微機係統的穩定性和可靠性；jierduiwuqixitongxingnengjikekaoxingzaochengjiweieliedeyingxiang，yincifenxizhuangbeicheliangdianciganraoduiweijixitongchanshengdeyingxiangheweihai，caiqubiyaodekangganraocuoshi，tigaozhenggeweijihuashebeijiqixitongdekangdianciganraonengli，zaizhuangbeichezaiweijixitongkaifazhongyouzheshifenzhongyaodexianshiyiyi。

2．電磁幹擾分析

2．1幹擾源
duiganraoyuandefenxishijinxingfanghudeqianti，zaizhuangbeicheliangshang
，diancihuanjingshifenfuza，zhuyaoyouwuxiandianshebeiganrao，maichongshuzidianluhekaiguandianluganrao，shebeixianlanjianganraohewaibuganrao。

對dui裝zhuang備bei車che輛liang而er言yan，由you於yu配pei備bei的de電dian子zi化hua設she備bei及ji儀yi器qi儀yi表biao數shu量liang和he種zhong類lei多duo，頻pin帶dai範fan圍wei寬kuan，信xin號hao形xing式shi複fu雜za，信xin號hao強qiang度du差cha別bie大da，這zhe些xie信xin號hao產chan生sheng的de諧xie波bo和he各ge種zhong互hu調tiao、交調頻率可以通過天線向四周輻射電磁幹擾：在電子儀表及控製係統內部
，由於電壓、電源的突變，元件安裝的位置
、配線阻抗、振蕩電路互連、元件或電路的耦合等也會造成電磁幹擾；由於車載微機係統安裝空間狹小
，布線複雜
，各種線纜如電力線、信號線、控製線等布線十分密集，而各種線纜中信號強度差別較大
，敏感度不同
，很容易引起相互問的幹擾。

外部電磁噪聲是指自然界及各種外部電器設備所輻射的電磁噪聲
，如雷電、無線電雷達、導航係統、廣播電視係統

、瞬態開關、換向裝置
、氣體火花放電器
、電暈放電
、接觸電位器、正弦波信號源、非正弦波信號源

、電磁脈衝等。

微機設備內部有許多大規模集成電路芯片，其中包括TTL高速數字邏輯元件和CMOS高gao功gong能neng化hua元yuan件jian，每mei個ge元yuan器qi件jian，每mei根gen導dao線xian都dou流liu著zhe不bu同tong的de電dian流liu

，從cong而er在zai其qi周zhou圍wei產chan生sheng大da大da小xiao小xiao的de電dian磁ci場chang，由you於yu計ji算suan機ji工gong作zuo頻pin率lv在zai幾ji兆zhao赫he到dao上shang百bai兆zhao赫he，所suo以yi輻fu射she和he耦ou合he造zao成cheng相xiang互hu幹gan擾rao。當dang設she備bei處chu於yu高gao速su工gong作zuo狀zhuang態tai時shi，它ta們men不bu僅jin是shi電dian磁ci幹gan擾rao的de輻fu射she源yuan，同tong時shi也ye是shi被bei幹gan擾rao的de對dui象xiang。

2．2幹擾形成與傳遞
如果幹擾信號的波長又比被幹擾的對象結構尺寸小，或者幹擾源與被幹擾者之間的距離>波長／2Ⅱ時shi，幹gan擾rao信xin號hao可ke以yi認ren為wei是shi輻fu射she場chang，它ta以yi平ping麵mian電dian磁ci波bo形xing式shi向xiang外wai輻fu射she電dian磁ci場chang能neng量liang進jin入ru被bei幹gan擾rao對dui象xiang的de通tong路lu。幹gan擾rao信xin號hao以yi漏lou電dian和he耦ou合he形xing式shi，通tong過guo絕jue緣yuan支zhi承cheng物wu為wei媒mei介jie，經jing公gong共gong阻zu抗kang的de耦ou合he進jin入ru被bei幹gan擾rao的de線xian路lu、設備或係統。當幹擾信號的波長比被幹擾對象的結構尺寸長，或者幹擾源與幹擾對象之間的距離>波長／2Ⅱ時，幹擾信號可以認為是似穩場，它以感應場形式進入被幹擾對象的通路。幹擾信號可以通過直接傳導方式引入線路、設備或係統。

就車載微機係統而言
，電力線與信號線
、強信號線與弱信號線之間的於擾主要就是通過電場耦合形式傳播；電源變換器、衛通天線的驅動電機等設備產生的電磁幹擾主要就是通過低頻磁場耦合的形式傳播；係統若接地不完善，或接地電阻過大
，不同回路的電路就會通過公共接地電阻形成相互間的幹擾。衛通、超短波
、遙測等無線設備發送的射頻信號通過天線在空間的電磁耦合屬於天線對天線耦合，頻率源
、變頻器、混頻器等器件通過屏蔽體、按鍵和顯示表頭的縫隙以電磁輻射的形式對信號線的幹擾屬於場對線耦合，而兩根平行導線之間的高頻信號感屬於線對線耦合。

3。電磁幹擾防護措施

為了解決微機設備在裝備車輛上應用和推廣中的電磁幹擾問題
，根據以上的分析，我們主要采取以下措施進行電磁幹擾的防護。

3．1電源濾波
微機設備係統中均采用體積小，效率高的開關電源
，而開關電源的整流諧波

、開關頻率及其諧波，以及在開關轉換中所固有的高速電流和電壓瞬變將對電子係統造成嚴重幹擾，其幹擾頻率在30kHz～30MHz。yincibixuzaidianyuanbianhuandeshuruduanheshuchuduanjiadianyuanlvboqi
，bingqielvboqideshuruduanheshuchuduanyinxianhaiyaoqiugeli，fangzhitongguofusheouheyingxianglvboqiduiganraoxinhaodeyizhinengli。shuruduanjiadianyuanlvboqidemudezhuyaoshiyizhidianyuanAC端duan輸shu入ru的de高gao頻pin幹gan擾rao信xin號hao對dui本ben係xi統tong的de幹gan擾rao，輸shu出chu端duan加jia電dian源yuan濾lv波bo器qi的de目mu的de主zhu要yao是shi防fang止zhi本ben係xi統tong產chan生sheng的de電dian磁ci幹gan擾rao通tong過guo公gong共gong的de電dian源yuan通tong道dao傳chuan導dao到dao其qi它ta電dian子zi係xi統tong中zhong。並bing采cai用yong數shu字zi信xin號hao線xian濾lv波bo器qi消xiao除chu信xin號hao線xian中zhong的de高gao頻pin電dian磁ci幹gan擾rao
，主zhu要yao方fang法fa是shi采cai用yong高gao頻pin吸xi收shou電dian容rong器qi或huoEMIxishouhuan。jutizuofashizaishuzixinhaoxiandeshuruduanjieshanggaopinxishoudianrong，yongyuxishoucongshuzixinhaoshuruduanchuanrudedianciganrao
，yekeyizaishuzixinhaoxiandepingbicengshangtaoyiquanEMI吸收磁環。

良(liang)好(hao)的(de)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)，置(zhi)於(yu)前(qian)級(ji)可(ke)使(shi)大(da)多(duo)數(shu)因(yin)傳(chuan)導(dao)而(er)進(jin)入(ru)係(xi)統(tong)的(de)幹(gan)擾(rao)噪(zao)聲(sheng)消(xiao)除(chu)在(zai)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)的(de)入(ru)口(kou)處(chu)。電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)需(xu)要(yao)消(xiao)除(chu)的(de)幹(gan)擾(rao)有(you)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)和(he)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)，差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)由(you)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)和(he)各(ge)種(zhong)尖(jian)峰(feng)脈(mai)衝(chong)du／dt及dildt引(yin)起(qi)的(de)，而(er)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)則(ze)是(shi)空(kong)間(jian)電(dian)磁(ci)波(bo)輻(fu)射(she)到(dao)車(che)架(jia)上(shang)引(yin)起(qi)的(de)，由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)負(fu)極(ji)與(yu)車(che)架(jia)相(xiang)連(lian)，而(er)車(che)架(jia)與(yu)地(di)絕(jue)緣(yuan)，其(qi)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)是(shi)浮(fu)地(di)係(xi)統(tong)，地(di)線(xian)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)。

整個係統采用分立式供電方式。不是統一變壓整流
、濾波後供各部分使用
，而是變壓後直接送各部分整流
、濾波
、穩壓，這樣就減少了集中供電的危險性，又提高了電源的質量，增大了散熱麵積。此外，把主機與外設分為一類供電方式
；把空調、照明等分為另一類供電方式，避免輔助設備工作時．通過電源供電對信號設備產生幹擾。
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3．2硬件看門狗電路防止幹擾
采用單穩態觸發器NE555作為微機看門狗電路；當係統工作正常時
，看門狗電路不起作用，當係統運行不正常時，80C51的P1．1引腳不能給定時器送去觸發脈衝，這時NE555中單穩態觸發器就輸出脈寬大於4US負脈衝，經F6反相後加至80C51的複位端，使係統可靠的複位
，這樣可防止因外界幹擾引起的程序跑飛，使微機程序正常運行
，見圖1。

3．3軟件防護
雖(sui)然(ran)在(zai)硬(ying)件(jian)方(fang)麵(mian)采(cai)取(qu)了(le)一(yi)些(xie)抗(kang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)措(cuo)施(shi)，但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)裝(zhuang)備(bei)車(che)輛(liang)上(shang)的(de)微(wei)機(ji)係(xi)統(tong)來(lai)說(shuo)還(hai)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)從(cong)軟(ruan)件(jian)入(ru)手(shou)
，從(cong)微(wei)機(ji)內(nei)部(bu)預(yu)先(xian)設(she)計(ji)好(hao)一(yi)些(xie)防(fang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)程(cheng)序(xu)。

weijishebeideruanjiankangganraozhuyaoshiwendingneicunshujuhebaozhengchengxuzhizhen。weijishiyigekebianchengkongzhizhuangzhi
，ruanjiankeyizhichihejiaqiangyingjiandekangganraonengli。weijixitongzhongsuijineicunRAM主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)數(shu)據(ju)的(de)暫(zan)時(shi)存(cun)放(fang)，空(kong)間(jian)較(jiao)小(xiao)
，對(dui)存(cun)放(fang)的(de)數(shu)據(ju)而(er)言(yan)
，若(ruo)將(jiang)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)幾(ji)組(zu)數(shu)據(ju)求(qiu)平(ping)均(jun)值(zhi)作(zuo)為(wei)采(cai)樣(yang)結(jie)果(guo)
，可(ke)避(bi)免(mian)在(zai)采(cai)集(ji)時(shi)因(yin)幹(gan)擾(rao)而(er)破(po)壞(huai)了(le)數(shu)據(ju)的(de)真(zhen)實(shi)性(xing)
；如果存放在隨機內存中的數據因幹擾而丟失或者數據發生變化，可以在隨機內存區設置檢驗標誌；為了減少幹擾對隨機內存區的破壞
，可在隨機存儲器芯片的寫信號線上加觸發裝置
，隻有在CPU寫數據時才發。

當幹擾竄入微機係統使程序跑飛失控後，失控的程序可能會落在工作程序的ROM區內任意地址上
，這時可采用指令冗餘的方法來使程序走向正軌
，其原理是
，在數據的存儲、變換
、加(jia)工(gong)和(he)傳(chuan)送(song)過(guo)程(cheng)中(zhong)，采(cai)用(yong)特(te)定(ding)的(de)數(shu)據(ju)編(bian)碼(ma)對(dui)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)校(xiao)驗(yan)，從(cong)而(er)發(fa)現(xian)其(qi)中(zhong)的(de)錯(cuo)誤(wu)。在(zai)程(cheng)序(xu)執(zhi)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，一(yi)旦(dan)發(fa)現(xian)錯(cuo)誤(wu)，就(jiu)重(zhong)新(xin)執(zhi)行(xing)被(bei)破(po)壞(huai)的(de)現(xian)行(xing)指(zhi)令(ling)。此(ci)外(wai)程(cheng)序(xu)計(ji)數(shu)器(qi)還(hai)要(yao)退(tui)回(hui)一(yi)步(bu)，以(yi)便(bian)再(zai)次(ci)執(zhi)行(xing)該(gai)指(zhi)令(ling)如(ru)果(guo)故(gu)障(zhang)是(shi)瞬(shun)時(shi)性(xing)的(de)，在(zai)指(zhi)令(ling)重(zhong)複(fu)執(zhi)行(xing)期(qi)間(jian)錯(cuo)誤(wu)可(ke)能(neng)不(bu)再(zai)出(chu)現(xian)，程(cheng)序(xu)繼(ji)續(xu)向(xiang)前(qian)運(yun)行(xing)
；如果在此指令重複執行期間不能解除故障，超過規定次數或時間則需經人工幹預消除故障。

當跑飛的失控程序落到非工作程序的ROMqushi
，yingcaiyongruanjianxianjingdefangfashichengxujinruzhenggui。zaichengxudeshidangdifangjiayixiexianjingyujuhexianjingchukouyuju，zhexieyujubuyingxiangchengxudezhengchangyunxing。zaijisuanji
、單dan片pian機ji受shou到dao強qiang電dian磁ci幹gan擾rao時shi，程cheng序xu可ke能neng死si鎖suo。當dang程cheng序xu運yun行xing一yi旦dan落luo入ru預yu設she的de陷xian阱jing中zhong
，因yin陷xian阱jing出chu口kou是shi設she計ji者zhe預yu先xian設she定ding的de
，因yin此ci程cheng序xu也ye就jiu進jin入ru了le可ke控kong階jie段duan，如ru果guo陷xian阱jing出chu口kou即ji係xi統tong程cheng序xu自zi恢hui複fu的de入ru口kou，則ze係xi統tong程cheng序xu就jiu可ke以yi重zhong新xin自zi動dong恢hui複fu正zheng常chang運yun行xing。

當程序失控後
，失控的程序往往會進行非法寫操作，使有用的信息丟失。如何恢複係統的重要信息．重新進入正常的工作狀態
，是一個非常重要的問題。由抗幹擾措施引起的複位操作應采用“熱啟動”
，為使熱啟動順利
，首先要關中斷
，將所有I／O設備設置為安全狀態，封鎖I／O操cao作zuo，以yi免mian造zao成cheng更geng嚴yan重zhong後hou果guo，然ran後hou再zai進jin行xing信xin息xi的de恢hui複fu和he狀zhuang態tai的de重zhong入ru工gong作zuo。為wei保bao證zheng係xi統tong實shi現xian無wu擾rao動dong地di重zhong入ru正zheng常chang運yun行xing狀zhuang態tai，必bi須xu保bao證zheng重zhong要yao數shu據ju的de正zheng確que性xing，即ji要yao防fang止zhi失shi控kong程cheng序xu對duiRAM的非法寫操作

，這時需要給 RAM增加鎖定信號，實現鎖定保護，從而保證了數據恢複的可靠性。

4．結束語

采cai取qu以yi上shang措cuo施shi開kai發fa的de車che載zai微wei機ji係xi統tong能neng夠gou在zai裝zhuang備bei車che輛liang上shang極ji為wei惡e劣lie的de電dian磁ci環huan境jing下xia正zheng常chang工gong作zuo。隨sui著zhe計ji算suan機ji技ji術shu的de發fa展zhan與yu應ying用yong，武wu器qi裝zhuang備bei必bi將jiang更geng多duo地di與yu微wei機ji係xi統tong相xiang聯lian係xi
，從cong而er微wei機ji係xi統tong的de抗kang幹gan擾rao性xing能neng也ye成cheng為wei裝zhuang備bei可ke靠kao性xing更geng重zhong要yao的de因yin素su，在zai未wei來lai的de裝zhuang備bei中zhong
，不bu僅jin要yao結jie合he實shi踐jian
，．更geng加jia係xi統tong地di把ba抗kang電dian磁ci幹gan擾rao的de研yan究jiu應ying用yong於yu車che載zai微wei機ji係xi統tong的de開kai發fa中zhong
，並bing且qie需xu要yao在zai裝zhuang備bei車che輛liang設she計ji過guo程cheng中zhong以yi不bu影ying響xiang裝zhuang備bei功gong效xiao為wei前qian提ti，采cai取qu一yi些xie措cuo施shi減jian少shao不bu必bi要yao的de電dian磁ci幹gan擾rao，從cong而er在zai微wei機ji係xi統tong開kai發fa時shi減jian小xiao防fang電dian磁ci幹gan擾rao設she計ji的de難nan度du並bing降jiang低di成cheng本ben。