微控制器中常用的濾波演算法

2021-09-10 17:50:34 字數 4916 閱讀 5662

說明:假定從8位ad中讀取資料(如果是更高位的ad可定義資料型別為int),子程式為get_ad();

(又稱程式判斷濾波法)

a、方法:

根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值(設為a),每次檢測到新值時進行判斷,如果本次值與上次值之差<=a,則本次值有效;如果本次值與上次值之差》a,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值。

b、優點:

能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾

c、缺點

①.無法抑制週期性的干擾

②.平滑度差

d、示例**

#define a 10

char value;

char filter()

char new_value;

new_value = get_ad();

if ( ( new_value - value > a ) || ( value - new_value > a ) return value;

return new_value;

a、方法:

連續取樣n次(n取奇數),把n次取樣值按大小排列,取中間值為本次有效值。

b、優點:

①.能有效克服因偶然因素引起的波動干擾

②.對溫度、液位的變化緩慢的被測引數有良好的濾波效果

c、缺點:

對流量、速度等快速變化的引數不宜。

e、示例**

/* n 值可根據實際情況調整

排序採用冒泡法*/#define n 11

char filter()

char value_buf[n];

char count,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 > value_buf[i + 1] )

temp = value_buf;

value_buf = value_buf[i + 1];

value_buf[i + 1] = temp;

return value_buf[(n-1)/2];

a、方法:

連續取n個取樣值進行算術平均運算,n值較大時:訊號平滑度較高,但靈敏度較低;n值較小時:訊號平滑度較低,但靈敏度較高。

n值的選取:一般流量,n=12;壓力:n=4。

b、優點:

適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波,這樣訊號的特點是有乙個平均值,訊號在某一數值範圍附近上下波動。

c、缺點:

①.對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用

②.比較浪費ram

d、示例**

#define n 12

char filter()

int sum = 0;

for ( count=0;countsum + = get_ad();

delay();

return (char)(sum/n);

(又稱滑動平均濾波法)

a、方法:

把連續取n個取樣值看成乙個佇列,佇列的長度固定為n,每次取樣到乙個新資料放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次資料.(先進先出原則),把佇列中的 n 個資料進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果。

n值的選取:流量,n=12;壓力:n=4;液面,n=4~12;溫度,n=1~4

b、優點:

①.對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高;

②.適用於高頻振盪的系統。

c、缺點:

①.靈敏度低;

②.對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差;

③.不易消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差;

④.不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合;

⑤.比較浪費ram。

f、示例**

char value_buff[n];

char i=0;

char filter()

char count;

int sum=0;

value_buff[i++]=get_data();

if(i==n)i=0;

for(count=0;countsum+=value_buff[count];

return (char)(sum/n);

(又稱防脈衝干擾平均濾波法)

a、方法:

相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」,連續取樣n個資料,去掉乙個最大值和乙個最小值,然後計算n-2個資料的算術平均值。

n 值的選取:3~14。

b、優點:

①.融合了兩種濾波法的優點;

②.對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差。

c、缺點:

①.測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣;

②.比較浪費 ram。

d、示例**

#define n 12

char filter()

char count,i,j;

char value_buf[n];

int sum=0;

for (count=0;countvalue_buf[count] = get_ad();

delay();

for (j=0;jfor (i=0;iif ( value_buf>value_buf[i+1] )

temp = value_buf;

value_buf = value_buf[i+1];

value_buf[i+1] = temp;

for(count=1;countsum += value[count];

return (char)(sum/(n-2));

a、方法:

相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」,每次取樣到的新資料先進行限幅處理,再送入佇列進行遞推平均濾波處理。

b、優點:

①.融合了兩種濾波法的優點

②.對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

c、缺點:

比較浪費 ram

d、示例**:

略 參考子程式 1、 3 

a、方法:

取 a=0~1

本次濾波結果=(1-a) *本次取樣值+a*上次濾波結果

b、優點:

①.對週期性干擾具有良好的抑制作用;

②.適用於波動頻率較高的場合。

c、缺點:

①.相位滯後,靈敏度低;

②.滯後程度取決於a值大小;

③.不能消除濾波頻率高於取樣頻率的1/2的干擾訊號。

g、示例**:

/* 為加快程式處理速度假定基數為100,a=0~100*/

#define a 50

char value;

char filter()

char new_value;

new_value = get_ad();

return (100-a)*value + a*new_value;

a、方法:

是對遞推平均濾波法的改進,即不同時刻的資料加以不同的權。通常是,越接近現時刻的資料,權取得越大。給予新取樣值的權係數越大,則靈敏度越高,但訊號平滑度越低。

b、優點:

①.適用於有較大純滯後時間常數的物件;

②.和取樣週期較短的系統。

c、缺點:

①.對於純滯後時間常數較小,取樣週期較長,變化緩慢的訊號;

②.不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,濾波效果差。

d、示例**:

/* coe 陣列為加權係數表,存在程式儲存區。 */

#define n 12

char code coe[n] = ;

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,countvalue_buf[count] = get_ad();

delay();

for (count=0,countsum += value_buf[count]*coe[count];

return (char)(sum/sum_coe);

a、方法:

設定乙個濾波計數器,將每次取樣值與當前有效值比較:如果取樣值=當前有效值,則計數器清零;如果取樣值<>當前有效值,則計數器+1,並判斷計數器是否》=上限 n(溢位);如果計數器溢位,則將本次值替換當前有效值,並清計數器。

b、優點:

對於變化緩慢的被測引數有較好的濾波效果,可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動。

c、缺點:

①.對於快速變化的引數不宜

②.如果在計數器溢位的那一次取樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值匯入系統。

h、示例**:

#define n 12

char filter()

char count=0;

char new_value;

new_value = get_ad();

while (value !=new_value);

count++;

if (count>=n) return new_value;

delay();

new_value = get_ad();

return value;

a、方法:

相當於「限幅濾波法」+「消抖濾波法」,先限幅,後消抖。

b、優點:

①.繼承了「限幅」和「消抖」的優點

②.改進了「消抖濾波法」中的某些缺陷,避免將干擾值匯入系統

c、缺點:

對於快速變化的引數不宜

d、 示例

參考 1、 9

微控制器常用濾波演算法

說明 假定從 8位 ad中讀取資料 如果是更高位的 ad可定義資料型別為 int 子程式為 get ad 一 限幅濾波法 又稱程式判斷濾波法 a 方法 根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值 設為 a 每次檢測到新值時判斷 如果本次值與上次值之差 a,則本次值有效 如果本次值與上次值之差 a,則...

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