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单片机各个模块编程 ——培训讲师：任钢 课程大纲 RTC模块 普通端口操作 ADC模块 TPM模块 RTC模块(DZ60系列） RTC模块(S12系列） 普通端口操作 ADC模块(DZ60系列） 从理论上讲单片机采集的信号就是需要的量化信号。但是由于存在电路的相互干扰、电源噪声干扰和电磁干扰，模拟输入信号上会叠加周期或者非周期的干扰信号，并会被附加到量化值中，给信号带来一定的恶化。考虑到数据采集的实时性和安全性，有时需要对采集的数据进行软处理，以尽量减少干扰信号的影响，这一过程称为数据采集滤波。 限幅滤波法（程序判断滤波法） （1）根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差（设为A）； （2）每次检测到新值时判断，如果本次值与上次值之差≤A，则本次值有效；如果本次值与上次值之差A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。 这种方法能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰，但是无法抑制哪种周期性的干扰，平滑度差。 中位值滤波法 （1）连续采样N次（N取奇数）； （2）把N次 采样值按大小排列； （3）取中间值为本次有效值。 这种方法能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。缺点是对流量、速度等快速变化的参数不宜使用。 算术平均滤波法 连续取N个采样值进行算术平均运算，作为本次滤波得到的有效值。 N值的选取为：一般流量，N=12；压力：N=4。 这种方法的特点是：N值较大时，信号平滑度较高；N值较小时，信号平滑度较低，但灵敏度较高，适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这种信号的特点是有个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。其缺点是：对于测量速度较慢或者要求数据计算速度较快的实时控制不适用；比较浪费RAM空间。 递推平均滤波法（滑动平均滤波法） （1）把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N； （2）每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一个数据（先进先出原则）； （3）把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。 N值的选取依次应用场合的不同，分别为：流量，N=12；压力，N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4。 这种方法对周期性干扰有良好的一直作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统。其缺点是：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM空间。 中位值平均滤波法（防脉冲干扰平均滤波法） 这种方法相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。 （1）连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值； （2）然后计算N-2个数据的算术平均值。 N值的选取范围为：3~14。 这种方法融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。其缺点是：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样比较浪费RAM空间。 限幅平均滤波法 这种方法相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”。 （1）每次采样到的新数据先进行限幅处理； （2）再送入队列进行递推平均滤波处理。 这种方法融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。其确定是比较浪费RAM空间。 一阶滞后滤波法 （1）取a=0~1； （2）本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果。 这种方法对于周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。其缺点是：相位滞后，灵敏度低，滞后程度取决于a值大小；不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。 加权递推平均滤波法 这种方法是对递推平均滤波法的改进，对不同时刻的数据加以不同的权值。通常是越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。 这种方法适用于有较大滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统。其缺点是：对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。 消抖滤波法 （1）设置一个滤波计数器； （2）将每次采样值与当前有效值比较； （3）如果采样值=当前有效值，则计数器清零； （4）如果采样值大于或小于当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否大于等于上限N（溢出）； （5）如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器。 这种方法对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。其缺点是：对于快速变化的参数不宜；如果在计数器溢出