單片機十種常見的濾波算法介紹

前言

我們都知道，單片機的主要作用是控制外圍的器件，并實現(xiàn)一定的通信和數據處理。但在某些特定場合，不可避免地要用到數學運算，盡管單片機并不擅長實現(xiàn)算法和進行復雜的運算。

所以，今天將給大家介紹十種常見的濾波算法，希望這篇文章能對大家有所幫助。

一、限幅濾波

1、方法

根據經驗判斷兩次采樣允許的最大偏差值A

每次采新值時判斷：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

克服脈沖干擾，無法抑制周期性干擾，平滑度差。

3、代碼

/* A值根據實際調，Value有效值，new_Value當前采樣值，程序返回有效的實際值*/
#defineA10
charValue;
charfilter()
{
charnew_Value;
new_Value=get_ad();//獲取采樣值
if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取絕對值函數
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

克服波動干擾，對溫度等變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果，對速度等快速變化的參數不宜。

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、算數平均濾波

1、方法

連續(xù)采樣N次，取平均

N較大時平滑度高，靈敏度低

N較小時平滑度低，靈敏度高

一般N=12

2、優(yōu)缺點

適用于存在隨機干擾的系統(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個采樣值形成隊列，先進先出

	取均值

	一般N=4~12

	2、優(yōu)缺點

	對周期性干擾抑制性好，平滑度高

	適用于高頻振動系統(tǒng)

	靈敏度低，RAM占用較大，脈沖干擾嚴重

	3、代碼

	

	
/* A值根據實際調，Value有效值，new_Value當前采樣值，程序返回有效的實際值*/
#defineA10
charValue;
charfilter()
{
charnew_Value;
new_Value=get_ad();//獲取采樣值
if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取絕對值函數
returnnew_Value;
}



	

	

	五、中位值平均濾波

	1、方法

	采樣N個值，去掉最大最小

	計算N-2的平均值

	N= 3~14

	2、優(yōu)缺點

	融合了中位值，平均值的優(yōu)點

	消除脈沖干擾

	計算速度慢，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

	每次采樣數據先限幅后送入隊列

	取平均值

	2、優(yōu)缺點

	融合限幅、均值、隊列的優(yōu)點

	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

	本次濾波結果=（1-a）* 本次采樣 + a * 上次結果

	2、優(yōu)缺點

	良好一直周期性干擾，適用波動頻率較高場合

	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、加權遞推平均濾波

	1、方法

	對遞推平均濾波的改進，不同時刻的數據加以不同權重，通常越新的數據權重越大，這樣靈敏度高，但平滑度低。

	2、優(yōu)缺點

	適用有較大滯后時間常數和采樣周期短的系統(tǒng)，對滯后時間常數小，采樣周期長、變化慢的信號不能迅速反應其所受干擾。

	3、代碼

	

	
/*coe數組為加權系數表*/
#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

	設置一個濾波計數器

	將采樣值與當前有效值比較

	若采樣值=當前有效值，則計數器清0

	若采樣值不等于當前有效值，則計數器+1

	若計數器溢出，則采樣值替換當前有效值，計數器清0

	2、優(yōu)缺點

	對變化慢的信號濾波效果好，變化快的不好

	避免臨界值附近的跳動，計數器溢出時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

	融合了限幅、消抖的優(yōu)點

	避免引入干擾值，對快速變化的信號不宜

	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