單片機常見濾波算法(C語言)

胡剛

說明：假設從8位AD中讀取數據（若是更高位的AD，可將數據類型定義為int）子程序為get_ad() 一、限幅濾波法優點：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。缺點：無法抑制那種周期性的干擾，且平滑度差。/*1、限幅濾波A值可根據實際情況調整value為有效值，new_value為當前采樣值濾波程序返回有效的實際值 */#define A 10char valuechar filter(void) { char new_value; new_value = get_ad(); if((new_value - value > A) || (value - new_value > A)) { return value; } else { return new_value; }} 二、中位值濾波法優點：能有效克服因偶然因素引起的波動干擾；對溫度、液位等變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果。缺點：對流量，速度等快速變化的參數不宜。/*2、中位值濾波法N值可根據實際情況調整排序采用冒泡法 */#define N 11char filter(void) { char value_buf[N]; char i, j, temp; for(i = 0; i < N; i++) { value_buf[i] = 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、算數平均濾波法說明：連續取N個采樣值進行算術平均運算。優點：適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波。這種信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動。缺點：對于測量速度較慢或要求數據計算較快的實時控制不適用/*3、算數平均濾波法 */#define N 11char filter(void) { int sum = 0, i = 0; for(i = 0; i < N; i++) { sum += get_ad(); delay(); } return (char)(sum / N);} 四、遞推平均濾波法說明：把連續N個采樣值看成一個隊列，隊列長度固定為N；每次采樣到一個新數據放入隊尾，并扔掉隊首的一次數據。把隊列中的N各數據進行平均運算，即獲得新的濾波結果。優點：對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。缺點：靈敏度低；對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差，不適于脈沖干擾較嚴重的場合，不適用于開關電源電路。/*4、遞推平均濾波法 */#define N 12char value_buf[N];char i = 0;char filter(void) { char count = 0; int sum = 0; value_buf[i++] = get_ad(); if(i == N) { i = 0; //先進先出 } for(count = 0; count < N; count++) { sum += value_buf[count]; } return (char)(sum / N);} 五、中位值平均濾波法說明：采一組隊列值，去掉最大值和最小值。優點：融合了兩種濾波的優點。對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除有其引起的采樣值偏差。對周期干擾有良好的抑制作用，平滑度高，適于高頻振蕩的系統。缺點：測量速度慢。/*5、中位值平均濾波法 */#define N 12char filter(void) { char i = 0, j = 0, temp = 0; char value_buf[N]; int sum = 0; for(i = 0; i < N; i++){ value_buf[i] = 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; } } } for(i = 1; i < N - 1; i++) { sum += value_buf[i]; } return (char)(sum / (N - 2));} 六、限幅平均濾波法優點：融合了兩種濾波法的優點；對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除有其引起的采樣值偏差。缺點：比較浪費RAM。/*6、限幅平均濾波法結合程序1和3 */ 七、一階滯后濾波法優點：對周期性干擾具有良好的抑制作用；適用于波動頻率較高的場合。缺點：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1/2的干擾信號。/*7、一階滯后濾波法為加塊程序處理速度，假定基數 = 100 a = 0 ~ 100 */#define A 50char value = 0;char filter(void) { char new_value = 0; new_value = get_ad(); return (100 - A) * value + a * new_value;} 八、加權遞推平均濾波法說明：是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權；通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。優點：適用于有較大純滯后時間常數的對象，和采樣周期較短的系統。缺點：對于純滯后時間常數較小、采樣周期較長、變化緩慢的信號；不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差。/*8、加權遞推平均濾波法coe數組為加權系數表 */#define N 12char coe[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};char sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12;char filter(void) { char i = 0; char value_buf[N]; int sum = 0; for(i = 0; i < N; i++) { value_buf[i] = get_ad(); delay(); } for(i = 0; i < N; i++) { sum += value_buf[i] * coe[i]; } return (char)(sum / sum_coe);} 九、消抖濾波法說明：設置一個濾波計數器，將每次采樣值與當前有效值比較：如果采樣值=當前有效值，則計數器清零；如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N（溢出）；如果計數器溢出，則將本次值替換當前有效值，并清計數器。優點：對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果；可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動。缺點：對于快速變化的參數不宜；如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會將干擾值當作有效值導入系統。#define N 12char filter(void) { char i = 0; char new_value = 0, value = 0; new_value = get_ad(); while(value != new_value) { i++; if(i > N) { return new_value; } delay(); new_value = get_ad(); } return value;} 十、限幅消抖濾波法說明：相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”；先限幅，后消抖。優點：繼承了“限幅”和“消抖”的優點；改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導入系統。缺點：對于快速變化的參數不宜。/*10、限幅消抖濾波法參考程序1和9 */ 十一、低通濾波法/*11、低通濾波 */#define A 0.25char value; //value 為已有值char filter(void) { char new_value = 0; new_value = get_ad(); return (a * new_value + (1 - a) * value);}免責聲明：本文內容來源于網絡，版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題，請聯系刪除。

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