(完整word版)十种数据采集滤波的方法和编程实例.docx

理论上讲单片机从 A/D芯片上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，在 A/D芯片的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，一尽量减小干 扰信号的影响，这一过程称为数 据采集滤波。 以下介绍十种数据采集滤波的方法和编程实例。这 10种方法针对不同的噪声和采样信号具 有不同的性能，为不同场合的应用提供了较广的选择空间。 选择这些方法时，必须了解电路 种存在 的主要噪声类型，主要包括一下方面： *噪声是突发随机噪声还是周期性噪声 *噪声频率的高低 *采样信号的类型是块变信号还是慢变信号 *另外还要考虑系统可供使用的资源等 通过对噪声和采样性能分析，选用最合适的方法以及确定合理的参数， 才能达到良好的效果。 目前用于数据采集滤波的主要方法有以下 10种，这10种方法都是在时域上进行处理的， 相对于从频域角度设计的 IIR或者FIR滤波器，其实现简单，运算量小，而性能可以满足 绝大部分的场合的应用要求 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） A、 方法： 根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为 A） 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 B、 优点： 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 C、缺点 无法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 1、限副滤波 /* A值可根据实际情况调整 value为有效值，new_value为当前采样值 滤波程序返回有效的实际值 */ #defi ne A 10 char value; char filter。 { char n ew_value; n ew_value = get_ad(); if ( ( n ew_value - value A ) || ( value - n ew_value A ) retur n value; retur n n ew_value; } //================================================================== 2、中位值滤波法 A、方法: 连续采样N次(N取奇数) 把N次采样值按大小排列 取中间值为本次有效值 B、 优点： 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果 C、 缺点： 对流量、速度等快速变化的参数不宜 2、中位值滤波法 /* N值可根据实际情况调整 排序采用冒泡法*/ #defi ne N 11 char filter。 { char value_buf[N]; char coun t,i,j,temp; for ( coun t=0;co un tN;co un t++) { value_buf[co unt] = get_ad(); delay(); } for (j=O;jN-1;j++) { for (i=0;iN-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]; } //================================================================== 3、算术平均滤波法 A、方法： 连续取N个采样值进行算术平均运算 N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低 N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高 N值的选取：一般流量， N=12 ;压力：N=4 B、 优点： 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波 这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 C、 缺点： 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用 比较浪费RAM 3、算术平均滤波法 /* */ #defi ne N 12 char filter。 { int sum = 0; for ( coun t=0;co un tN;co un t++) { sum + = get_ad(); delay(); } return (char)(sum/N); //================================================================== 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） A、 方法： 把连续取N个采样值看成一个队列 队列的长度