單片機(jī)ADC常用的十大濾波算法（C語(yǔ)言）
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一、限幅濾波法
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/202305/446835.htm1、方法：
· 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）
· 每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：
a. 如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效
b. 如果本次值與上次值之差>A，則本次值無(wú)效，放棄本次值，用上次值代替本次值
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
3、缺點(diǎn)
· 無(wú)法抑制那種周期性的干擾
· 平滑度差
/* A值根據(jù)實(shí)際調(diào)，Value有效值，new_Value當(dāng)前采樣值，程序返回有效的實(shí)際值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); // 獲取采樣值
if( abs(new_Value - Value) > A)
return Value; // abs()取絕對(duì)值函數(shù)
return new_Value;
}
二、中位值濾波法
1、方法：
· 連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)），把N次采樣值按大小排列
· 取中間值為本次有效值
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾
· 對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果
3、缺點(diǎn)：
· 對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜
#define N 11
char filter()
{
char value_buf[N];
char count, i, j, temp;
for(count = 0; count < N; count ++) //獲取采樣值
{
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;
}
}
}
return value_buf[(N-1)/2];
}
三、算術(shù)平均濾波法
1、方法：
· 連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算
· N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低
· N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高
· N值的選?。阂话懔髁?，N=12；壓力：N=4
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波
· 這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)
3、缺點(diǎn)：
· 對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用
· 比較浪費(fèi)RAM
#define N 12
char filter()
{
int sum = 0;
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += get_ad();
}
return (char)(sum/N);
}
四、遞推平均濾波法
1、方法：
· 把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列
· 隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N
· 每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)
· 把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新的濾波結(jié)果
· N值的選?。毫髁?，N=12；壓力：N=4；液面，N=4 ~ 12；溫度，N=1 ~ 4
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高
· 適用于高頻振蕩的系統(tǒng)
3、缺點(diǎn)：
· 靈敏度低
· 對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差
· 不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
· 不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合
· 比較浪費(fèi)RAM
/* A值根據(jù)實(shí)際調(diào)，Value有效值，new_Value當(dāng)前采樣值，程序返回有效的實(shí)際值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); // 獲取采樣值
if( abs(new_Value - Value) > A)
return Value; // abs()取絕對(duì)值函數(shù)
return new_Value;
}
五、中位值平均濾波法
1、方法：
· 相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”
· 連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值
· 然后計(jì)算N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值
· N值的選?。?~14
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)
· 對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
3、缺點(diǎn)：
· 測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣
· 比較浪費(fèi)RAM
char filter()
{
char count, i, j;
char Value_buf[N];
int sum = 0;
for(count = 0; count < N; count++)
{
Value_buf[count] = get_ad();
}
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_buf[count];
}
return (char)(sum/(N-2));
}
六、限幅平均濾波法
1、方法：
· 相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
· 每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，
· 再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)
· 對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
3、缺點(diǎn)：
· 比較浪費(fèi)RAM
#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) < A)
value_buf[i++] = new_value;
if(i==N)
i=0;
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += value_buf[count];
}
return (char)(sum/N);
}
七、一階滯后濾波法
1、方法：
· 取a=0~1
· 本次濾波結(jié)果=（1-a）本次采樣值+a上次濾波結(jié)果
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用
· 適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合
3、缺點(diǎn)：
· 相位滯后，靈敏度低
· 滯后程度取決于a值大小
· 不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)
/*為加快程序處理速度，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、加權(quán)遞推平均濾波法
1、方法：
· 是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)
· 通常是，越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。
· 給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號(hào)平滑度越低
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象
· 和采樣周期較短的系統(tǒng)
3、缺點(diǎn)：
· 對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小，采樣周期較長(zhǎng)，變化緩慢的信號(hào)
· 不能迅速反應(yīng)交易系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差
/* coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)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; count < N; count++)
{
value_buf[count] = get_ad();
}
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += value_buf[count] * coe[count];
}
return (char)(sum/sum_coe);
}
九、消抖濾波法
1、方法：
· 設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器
· 將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：
· 如果采樣值＝當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零
· 如果采樣值>或<當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器+1，并判斷計(jì)數(shù)器是否>=上限N(溢出)
· 如果計(jì)數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計(jì)數(shù)器
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果，
· 可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)
3、缺點(diǎn)：
· 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜
· 如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入交易系統(tǒng)
#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、限幅消抖濾波法
1、方法：
· 相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
· 先限幅，后消抖
2、優(yōu)點(diǎn)：
· 繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)
· 改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)
3、缺點(diǎn)：
· 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜
#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) < A)
{
count++;
if(count >= N)
return new_value;
new_value = get_ad();
}
return value;
}
}
評(píng)論