引言
单片机的主要作用是控制外部设备,并实现一定的通信和数据处理功能。然而,在某些特定情况下,需要进行数学运算,尽管单片机并不擅长实现算法和进行复杂的运算。下面将介绍十种常见的ADC滤波算法。
一、限幅滤波
1. 方法
-
根据经验判断允许的最大偏差值A。 -
每次采样时进行判断:若本次采样值与上次采样值之差小于等于A,则本次采样值为有效值;若本次采样值与上次采样值之差大于A,则本次采样值无效,使用上次采样值替代。
2. 优缺点
-
能够抵抗脉冲干扰,但无法抑制周期性干扰,平滑效果不佳。
3. 代码实现
/* A值根据实际调,Value有效值,new_Value当前采样值,程序返回有效的实际值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); //获取采样值
if( abs(new_Value - Value) > A) return Value; //abs()取绝对值函数
return new_Value;
}
二、中位值滤波
1、方法
-
连续采样N次,按大小排列 -
取中间值为本次有效值
2、优缺点
-
克服波动干扰,对温度等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果,对速度等快速变化的参数不宜。
3、代码
#define N 11
char filter()
{
char value_buf[N];
char count,i,j,temp;
for(count = 0;count for(j = 0;jfor(i = 0;iif(value_buf[i]>value_buf[i+1])
{
temp = value_buf[i];
value_buf[i] = value_buf[i+1];
value_buf[i+1] = temp;
}
return value_buf[(N-1)/2];
}
三、算数平均滤波
1、方法
-
连续采样N次,取平均 -
N较大时平滑度高,灵敏度低 -
N较小时平滑度低,灵敏度高 -
一般N=12
2、优缺点
-
适用于存在随机干扰的系统,占用RAM多,速度慢。
3、代码
#define N 12
char filter()
{
int sum = 0;
for(count = 0;countreturn (char)(sum/N);
}
四、递推平均滤波
1、方法
-
取N个采样值形成队列,先进先出 -
取均值 -
一般N=4~12
2、优缺点
-
对周期性干扰抑制性好,平滑度高 -
适用于高频振动系统 -
灵敏度低,RAM占用较大,脉冲干扰严重
3、代码
/* A值根据实际调,Value有效值,new_Value当前采样值,程序返回有效的实际值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); //获取采样值
if( abs(new_Value - Value) > A) return Value; //abs()取绝对值函数
return new_Value;
}
五、中位值平均滤波
1、方法
-
采样N个值,去掉最大最小 -
计算N-2的平均值 -
N= 3~14
2、优缺点
-
融合了中位值,平均值的优点 -
消除脉冲干扰 -
计算速度慢,RAM占用大
3、代码
char filter()
{
char count,i,j;
char Value_buf[N];
int sum=0;
for(count=0;countfor(j=0;jfor(i=0;iif(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;countreturn (char)(sum/(N-2));
}
六、限幅平均滤波
1、方法
-
每次采样数据先限幅后送入队列 -
取平均值
2、优缺点
-
融合限幅、均值、队列的优点 -
消除脉冲干扰,占RAM较多
3、代码
#define A 10
#define N 12
char value,i=0;
char value_buf[N];
char filter()
{
char new_value,sum=0;
new_value=get_ad();
if(Abs(new_value-value)if(i==N)i=0;
for(count =0 ;countreturn (char)(sum/N);
}
七、一阶滞后滤波
1、方法
-
取a=0~1 -
本次滤波结果=(1-a)* 本次采样 + a * 上次结果
2、优缺点
-
良好一直周期性干扰,适用波动频率较高场合 -
灵敏度低,相位滞后
3、代码
/*为加快程序处理速度,取a=0~100*/
#define a 30
char value;
char filter()
{
char new_value;
new_value=get_ad();
return ((100-a)*value + a*new_value);
}
八、加权递推平均滤波
1、方法
-
对递推平均滤波的改进,不同时刻的数据加以不同权重,通常越新的数据权重越大,这样灵敏度高,但平滑度低。
2、优缺点
-
适用有较大滞后时间常数和采样周期短的系统,对滞后时间常数小,采样周期长、变化慢的信号不能迅速反应其所受干扰。
3、代码
/* coe数组为加权系数表 */
#define N 12
char code coe[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
char code sum_coe={1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12};
char filter()
{
char count;
char value_buf[N];
int sum=0;
for(count=0;countfor(count=0;countreturn (char)(sum/sum_coe);
}
九、消抖滤波
1、方法
-
设置一个滤波计数器 -
将采样值与当前有效值比较 -
若采样值=当前有效值,则计数器清0 -
若采样值不等于当前有效值,则计数器+1 -
若计数器溢出,则采样值替换当前有效值,计数器清0
2、优缺点
-
对变化慢的信号滤波效果好,变化快的不好 -
避免临界值附近的跳动,计数器溢出时若采到干扰值则无法滤波
3、代码
#define N 12
char filter()
{
char count=0,new_value;
new_value=get_ad();
while(value!=new_value)
{
count++;
if(count>=N) return new_value;
new_value=get_ad();
}
return value;
}
十、限幅消抖滤波
1、方法
-
先限幅 后消抖
2、优缺点
-
融合了限幅、消抖的优点 -
避免引入干扰值,对快速变化的信号不宜
3、代码
#define A 10
#define N 12
char value;
char filter()
{
char new_value,count=0;
new_value=get_ad();
while(value!=new_value)
{
if(Abs(value-new_value)if(count>=N) return new_value;
new_value=get_ad();
}
return value;
}
}
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