单片机十种常见的滤波算法介绍

前言

我们都知道，单片机的主要作用是控制外围的器件，并实现一定的通信和数据处理。但在某些特定场合，不可避免地要用到数学运算，尽管单片机并不擅长实现算法和进行复杂的运算。

所以，今天将给大家介绍十种常见的滤波算法，希望这篇文章能对大家有所帮助。

一、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*/
#defineA10
charValue;
charfilter()
{
charnew_Value;
new_Value=get_ad();//获取采样值
if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取绝对值函数
returnnew_Value;
}

二、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

#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

#defineN12
charfilter()
{
intsum=0;
for(count=0;count

	

	

	四、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

	

	
/* 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*/
#defineA10
charValue;
charfilter()
{
charnew_Value;
new_Value=get_ad();//获取采样值
if(abs(new_Value-Value)>A)returnValue;//abs()取绝对值函数
returnnew_Value;
}



	

	

	五、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

	

	
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

	

	
#defineA10
#defineN12
charvalue,i=0;
charvalue_buf[N];
charfilter()
{
charnew_value,sum=0;
new_value=get_ad();
if(Abs(new_value-value)

	

	

	七、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*/
#definea30
charvalue;
charfilter()
{
charnew_value;
new_value=get_ad();
return((100-a)*value+a*new_value);
}



	

	

	八、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*/
#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

	

	
#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

	

	
#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;
}
}
审核编辑：郭婷