单片机滤波.docx

单片机滤波.docx

《单片机滤波.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机滤波.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单片机滤波

10种软件滤波方法 

1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

    A、方法：

        根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）

        每次检测到新值时判断：

        如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效

        如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值

    B、优点：

        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰

    C、缺点

        无法抑制那种周期性的干扰

        平滑度差

2、中位值滤波法

    A、方法：

        连续采样N次（N取奇数）

        把N次采样值按大小排列

        取中间值为本次有效值

    B、优点：

        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果

    C、缺点：

        对流量、速度等快速变化的参数不宜

3、算术平均滤波法

    A、方法：

        连续取N个采样值进行算术平均运算

        N值较大时：

信号平滑度较高，但灵敏度较低

        N值较小时：

信号平滑度较低，但灵敏度较高

        N值的选取：

一般流量，N=12；压力：

N=4

    B、优点：

        适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波

        这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动

    C、缺点：

        对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用

        比较浪费RAM

4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

    A、方法：

        把连续取N个采样值看成一个队列

        队列的长度固定为N

        每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.（先进先出原则）

        把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果

        N值的选取：

流量，N=12；压力：

N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4

    B、优点：

        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高

        适用于高频振荡的系统    

    C、缺点：

        灵敏度低

        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差

        不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

        不适用于脉冲干扰比较严重的场合

        比较浪费RAM

5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

    A、方法：

        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”

        连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值

        然后计算N-2个数据的算术平均值

        N值的选取：

3~14

    B、优点：

        融合了两种滤波法的优点

        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

    C、缺点：

        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样

        比较浪费RAM

6、限幅平均滤波法

    A、方法：

        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”

        每次采样到的新数据先进行限幅处理，

        再送入队列进行递推平均滤波处理

    B、优点：

        融合了两种滤波法的优点

        对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

    C、缺点：

        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法

    A、方法：

        取a=0~1

        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果

    B、优点：

        对周期性干扰具有良好的抑制作用

        适用于波动频率较高的场合

    C、缺点：

        相位滞后，灵敏度低

        滞后程度取决于a值大小

        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号

8、加权递推平均滤波法

    A、方法：

        是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权

        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。

        给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低

    B、优点：

        适用于有较大纯滞后时间常数的对象

        和采样周期较短的系统

    C、缺点：

        对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号

        不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

9、消抖滤波法

    A、方法：

        设置一个滤波计数器

        将每次采样值与当前有效值比较：

        如果采样值＝当前有效值，则计数器清零

        如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>=上限N（溢出）

            如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器

    B、优点：

        对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,

        可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动

    C、缺点：

        对于快速变化的参数不宜

        如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统

10、限幅消抖滤波法

    A、方法：

        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”

        先限幅,后消抖

    B、优点：

        继承了“限幅”和“消抖”的优点

        改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统

    C、缺点：

        对于快速变化的参数不　　

在要求高速测量,实时处理数据的场合,一般采用移动窗口平均法,不舍去任何数据,在某一时段计算前几次的平均值,一般次数为2的N次方,然后再跟以前的平均值求一次平均.

假定从8位AD中读取数据（如果是更高位的AD可定义数据类型为int），子程序为get_ad（）;

　　1、限副滤波

　　/*A值可根据实际情况调整

　　value为有效值，new_value为当前采样值

　　滤波程序返回有效的实际值*/

　　#defineA10

　　charvalue;

　　charfilter（）

　　{

　　charnew_value;

　　new_value=get_ad（）;

　　if（（new_value-value》A）||（value-new_value》A）

returnvalue;

else

　　returnnew_value;

　　}

　　2、中位值滤波法

　　/*N值可根据实际情况调整

　　排序采用冒泡法*/

　　#defineN11

　　charfilter（）

　　{

　　charvalue_buf［N］;

　　charcount，i，j，temp;

　　for（count=0;count《N;count++）

　　{

　　value_buf［count］=get_ad（）;

　　delay（）;

　　}

　　for（j=0;j《N-1;j++）

　　{

　　for（i=0;i《N-j;i++）

　　{

　　if（value_buf［i］》value_buf［i+1］）

　　{

　　temp=value_buf［i］;

　　value_buf［i］=value_buf［i+1］;

　　value_buf［i+1］=temp;

　　}

　　}

　　}

　　returnvalue_buf［（N-1）/2］;

　　}

　　3、算术平均滤波法

　　/*

　　*/

　　#defineN12

　　charfilter（）

　　{

　　intsum=0;

　　for（count=0;count《N;count++）

　　{

　　sum+=get_ad（）;

　　delay（）;

　　}

　　return（char）（sum/N）;

　　}

　　4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

　　/*

　　*/

　　#defineN12

　　charvalue_buf［N］;

　　chari=0;

　　charfilter（）

　　{

　　charcount;

　　intsum=0;

　　value_buf［i++］=get_ad（）;

　　if（i==N）i=0;

　　for（count=0;count《N，count++）

　　sum=value_buf［count］;

　　return（char）（sum/N）;

　　}

　　5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

　　/*

　　*/

　　#defineN12

　　charfilter（）

　　{

　　charcount，i，j;

　　charvalue_buf［N］;

　　intsum=0;

　　for（count=0;count《N;count++）

　　{

　　value_buf［count］=get_ad（）;

　　delay（）;

　　}

　　for（j=0;j《N-1;j++）

　　{

　　for（i=0;i《N-j;i++）

　　{

　　if（value_buf［i］》value_buf［i+1］）

　　{

　　temp=value_buf［i］;

　　value_buf［i］=value_buf［i+1］;

　　value_buf［i+1］=temp;

　　}

　　}

　　}

　　for（count=1;count《N-1;count++）

　　sum+=value［count］;

　　return（char）（sum/（N-2））;

　　}

　　6、限幅平均滤波法

　　/*

　　*/

　　略参考子程序1、3

　　7、一阶滞后滤波法

/*为加快程序处理速度假定基数为100，a=0~100*/

//多用在滞后的系统滤波，比如电偶测温，压力测量,测速少用

//本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果

　　#definea50

　　charvalue;

　　charfilter（）

　　{

　　charnew_value;

　　new_value=get_ad（）;

　　return（100-a）*value+a*new_value;

　　}

　　8、加权递推平均滤波法

/*coe数组为加权系数表，存在程序存储区。

*/

//越新的数据，权值越大，适用于有较大纯时间滞后的系统和采样时间小的系统

　　#defineN12

　　charcodecoe［N］={1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12};

　　charcodesum_coe=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

　　charfilter（）

　　{

　　charcount;

　　charvalue_buf［N］;

　　intsum=0;

　　for（count=0，count《N;count++）

　　{

　　value_buf［count］=get_ad（）;

　　delay（）;

　　}

　　for（count=0，count《N;count++）

　　sum+=value_buf［count］*coe［count］;

　　return（char）（sum/sum_coe）;

　　}

　　9、消抖滤波法

　　#defineN12

　　charfilter（）

　　{

　　charcount=0;

　　charnew_value;

　　new_value=get_ad（）;

　　while（value！

=new_value）;

　　{

　　count++;

　　if（count》=N）returnnew_value;

　　delay（）;

　　new_value=get_ad（）;

　　}

　　returnvalue;

　　}