前言
我們都知道,單片機(jī)的主要作用是控制外圍的器件,并實(shí)現(xiàn)一定的通信和數(shù)據(jù)處理。但在某些特定場(chǎng)合,不可避免地要用到數(shù)學(xué)運(yùn)算,盡管單片機(jī)并不擅長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)算法和進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。
所以,今天將給大家介紹十種常見的濾波算法,希望這篇文章能對(duì)大家有所幫助。
一、限幅濾波
1、方法
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷兩次采樣允許的最大偏差值A(chǔ)
每次采新值時(shí)判斷:若本次值與上次值之差<=A,則本次有效;若本次值與上次值之差>A,本次無效,用上次值代替本次。
2、優(yōu)缺點(diǎn)
克服脈沖干擾,無法抑制周期性干擾,平滑度差。
3、代碼
/* 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*/ #defineA10 charValue; charfilter() { charnew_Value; new_Value=get_ad();//獲取采樣值 if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取絕對(duì)值函數(shù) returnnew_Value; }
二、中位值濾波
1、方法
連續(xù)采樣N次,按大小排列
取中間值為本次有效值
2、優(yōu)缺點(diǎn)
克服波動(dòng)干擾,對(duì)溫度等變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果,對(duì)速度等快速變化的參數(shù)不宜。
3、代碼
#defineN11
charfilter()
{
charvalue_buf[N];
charcount,i,j,temp;
for(count=0;countvalue_buf[i+1])
{
temp=value_buf[i];
value_buf[i]=value_buf[i+1];
value_buf[i+1]=temp;
}
returnvalue_buf[(N-1)/2];
}
三、算數(shù)平均濾波
1、方法
連續(xù)采樣N次,取平均
N較大時(shí)平滑度高,靈敏度低
N較小時(shí)平滑度低,靈敏度高
一般N=12
2、優(yōu)缺點(diǎn)
適用于存在隨機(jī)干擾的系統(tǒng),占用RAM多,速度慢。
3、代碼
#defineN12
charfilter()
{
intsum=0;
for(count=0;count
四、遞推平均濾波
1、方法
取N個(gè)采樣值形成隊(duì)列,先進(jìn)先出
取均值
一般N=4~12
2、優(yōu)缺點(diǎn)
對(duì)周期性干擾抑制性好,平滑度高
適用于高頻振動(dòng)系統(tǒng)
靈敏度低,RAM占用較大,脈沖干擾嚴(yán)重
3、代碼
/* 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*/
#defineA10
charValue;
charfilter()
{
charnew_Value;
new_Value=get_ad();//獲取采樣值
if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取絕對(duì)值函數(shù)
returnnew_Value;
}
五、中位值平均濾波
1、方法
采樣N個(gè)值,去掉最大最小
計(jì)算N-2的平均值
N= 3~14
2、優(yōu)缺點(diǎn)
融合了中位值,平均值的優(yōu)點(diǎn)
消除脈沖干擾
計(jì)算速度慢,RAM占用大
3、代碼
charfilter()
{
charcount,i,j;
charValue_buf[N];
intsum=0;
for(count=0;countValue_buf[i+1])
{
temp=Value_buf[i];
Value_buf[i]=Value_buf[i+1];
Value_buf[i+1]=temp;
}
for(count=1;count
六、限幅平均濾波
1、方法
每次采樣數(shù)據(jù)先限幅后送入隊(duì)列
取平均值
2、優(yōu)缺點(diǎn)
融合限幅、均值、隊(duì)列的優(yōu)點(diǎn)
消除脈沖干擾,占RAM較多
3、代碼
#defineA10
#defineN12
charvalue,i=0;
charvalue_buf[N];
charfilter()
{
charnew_value,sum=0;
new_value=get_ad();
if(Abs(new_value-value)
七、一階滯后濾波
1、方法
取a=0~1
本次濾波結(jié)果=(1-a)* 本次采樣 + a * 上次結(jié)果
2、優(yōu)缺點(diǎn)
良好一直周期性干擾,適用波動(dòng)頻率較高場(chǎng)合
靈敏度低,相位滯后
3、代碼
/*為加快程序處理速度,取a=0~100*/
#definea30
charvalue;
charfilter()
{
charnew_value;
new_value=get_ad();
return((100-a)*value+a*new_value);
}
八、加權(quán)遞推平均濾波
1、方法
對(duì)遞推平均濾波的改進(jìn),不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同權(quán)重,通常越新的數(shù)據(jù)權(quán)重越大,這樣靈敏度高,但平滑度低。
2、優(yōu)缺點(diǎn)
適用有較大滯后時(shí)間常數(shù)和采樣周期短的系統(tǒng),對(duì)滯后時(shí)間常數(shù)小,采樣周期長(zhǎng)、變化慢的信號(hào)不能迅速反應(yīng)其所受干擾。
3、代碼
/*coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表*/
#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
九、消抖濾波
1、方法
設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器
將采樣值與當(dāng)前有效值比較
若采樣值=當(dāng)前有效值,則計(jì)數(shù)器清0
若采樣值不等于當(dāng)前有效值,則計(jì)數(shù)器+1
若計(jì)數(shù)器溢出,則采樣值替換當(dāng)前有效值,計(jì)數(shù)器清0
2、優(yōu)缺點(diǎn)
對(duì)變化慢的信號(hào)濾波效果好,變化快的不好
避免臨界值附近的跳動(dòng),計(jì)數(shù)器溢出時(shí)若采到干擾值則無法濾波
3、代碼
#defineN12
charfilter()
{
charcount=0,new_value;
new_value=get_ad();
while(value!=new_value)
{
count++;
if(count>=N)returnnew_value;
new_value=get_ad();
}
returnvalue;
}
十、限幅消抖濾波
1、方法
先限幅 后消抖
2、優(yōu)缺點(diǎn)
融合了限幅、消抖的優(yōu)點(diǎn)
避免引入干擾值,對(duì)快速變化的信號(hào)不宜
3、代碼
#defineA10
#defineN12
charvalue;
charfilter()
{
charnew_value,count=0;
new_value=get_ad();
while(value!=new_value)
{
if(Abs(value-new_value)=N)returnnew_value;
new_value=get_ad();
}
returnvalue;
}
}
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:學(xué)習(xí)單片機(jī)AD采樣必知的十大濾波算法!
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