單片機(jī)中十種常見(jiàn)的ADC濾波算法

前言

單片機(jī)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。下面給大家介紹十種常見(jiàn)的ADC濾波算法。

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(wú)效，用上次值代替本次。

2、優(yōu)缺點(diǎn)

克服脈沖干擾，無(wú)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?*/
#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

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

#define?N?11
char?filter()
{
?char?value_buf[N];
?char?count,i,j,temp;
?for(count?=?0;count?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

#define?N?12
char?filter()
{
?int?sum?=?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?*/
#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


	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
char?filter()
{
?char?count,i,j;
?char?Value_buf[N];
?int?sum=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
#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)

	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*/
#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

	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?*/
#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

	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(wú)法濾波

	3、代碼
#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

	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
#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)=N)?return?new_value;
??new_value=get_ad();
??}
?return?value;
?}
}

	編輯：黃飛