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ADC数据采集波动大,那是你还不知道这些滤波算法

单片机技术宅 来源:单片机技术宅 作者:单片机技术宅 2022-12-05 09:35 次阅读

NO.1

限幅滤波‍

1 方法

根据经验判断两次采样允许的最大偏差值A

每次采新值时判断:若本次值与上次值之差<=A,则本次有效;若本次值与上次值之差>A,本次无效,用上次值代替本次。

2 优缺点

克服脉冲干扰,无法抑制周期性干扰,平滑度差。

3 代码

/* A值根据实际调,Value有效值,new_Value当前采样值,程序返回有效的实际值 */
# define A 10
char Value;
char filter()
{ 
  char new_Value; 
  new_Value = get_ad(); //获取采样值 
  if( abs(new_Value - Value) > A) 
    return Value; //abs()取绝对值函数 
return new_Value;
}

NO.2

中位值滤波

1 方法

连续采样N次,按大小排列

取中间值为本次有效值

2 优缺点

克服波动干扰,对温度等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果,对速度等快速变化的参数不宜。

3 代码

#define N 11
char filter(){ 
  char value_buf[N]; 
  charcount,i,j,temp; 
  for(count =0;count < N;count++)  //获取采样值
   {  
      value_buf[count] = 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];
}

NO.3

算数平均滤波

1 方法

连续采样N次,取平均

N较大时平滑度高,灵敏度低

N较小时平滑度低,灵敏度高

一般N=12

2 优缺点

适用于存在随机干扰的系统,占用RAM多,速度慢。

3 代码

#define N 12
charfilter(){  
  int sum =0;  
  for(count =0;count

NO.4

递推平均滤波

1 方法

取N个采样值形成队列,先进先出

取均值

一般N=4~12

2 优缺点

对周期性干扰抑制性好,平滑度高

适用于高频振动系统

灵敏度低,RAM占用较大,脉冲干扰严重

3 代码

#define A 10
char Value;
char filter(){  
  char new_Value;   
  new_Value=get_ad();
   if(abs(new_Value-Value)>A)    
     return Value;   
  return new_Value;
}

NO.5

中位值平均滤波

1 方法

采样N个值,去掉最大最小

计算N-2的平均值

N= 3~14

2 优缺点

融合了中位值,平均值的优点

消除脉冲干扰

计算速度慢,RAM占用大

3 代码

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

NO.6

限幅平均滤波

1 方法

每次采样数据先限幅后送入队列

取平均值

2 优缺点

融合限幅、均值、队列的优点

消除脉冲干扰,占RAM较多

3 代码

#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)

NO.7

一阶滞后滤波

1 方法

取a=0~1

本次滤波结果=(1-a)* 本次采样 + a * 上次结果

2 优缺点

良好一直周期性干扰,适用波动频率较高场合

灵敏度低,相位滞后

3 代码

/*为加快程序处理速度,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);
}

NO.8

加权递推平均滤波

1 方法

对递推平均滤波的改进,不同时刻的数据加以不同权重,通常越新的数据权重越大,这样灵敏度高,但平滑度低。

2 优缺点

适用有较大滞后时间常数和采样周期短的系统,对滞后时间常数小,采样周期长、变化慢的信号不能迅速反应其所受干扰。

3 代码

/* coe数组为加权系数表 */
#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]; 
  intsum=0;
 for(count=0;count

NO.9

消抖滤波

1 方法

设置一个滤波计数器

将采样值与当前有效值比较

若采样值=当前有效值,则计数器清0

若采样值不等于当前有效值,则计数器+1

若计数器溢出,则采样值替换当前有效值,计数器清0

2 优缺点

对变化慢的信号滤波效果好,变化快的不好

避免临界值附近的跳动,计数器溢出时若采到干扰值则无法滤波

3 代码

#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;
}

NO.10

限幅消抖滤波

1 方法

先限幅,后消抖。

2 优缺点

融合了限幅、消抖的优点

避免引入干扰值,对快速变化的信号不宜

3 代码

#defineA 10
#defineN 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;
  }
}

审核编辑:汤梓红

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原文标题:【补】ADC数据采集波动大,那是你还不知道这些滤波算法

文章出处:【微信号:chuxue_MCU,微信公众号:单片机技术宅】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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