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10种滤波算法ADC软件滤波方法及程序

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wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:16 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
10种AD采样的软件滤波方法


10种AD采样的软件滤波方法

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沙发
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:17 | 只看该作者
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

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板凳
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:17 | 只看该作者
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  

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地板
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:19 | 只看该作者
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

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5
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:20 | 只看该作者
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
队列的长度固定为N  
每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)  
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:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4  
B、优点:  
对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高
适用于高频振荡的系统   
C、缺点:  
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   

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6
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:21 | 只看该作者
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)   
A、方法:   
相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”   
连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值
然后计算N-2个数据的算术平均值   
N值的选取:3~14
B、优点:
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
C、缺点:   
测量速度较慢,和算术平均滤波法一样
比较浪费RAM

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7
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:22 | 只看该作者
6、限幅平均滤波法  
A、方法:
相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
每次采样到的新数据先进行限幅处理,
再送入队列进行递推平均滤波处理
B、优点:
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   
C、缺点:
比较浪费RAM

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8
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:22 | 只看该作者
7、一阶滞后滤波法  
A、方法:  
取a=0~1   
本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果
B、优点:
对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
C、缺点:  
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   

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9
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:23 | 只看该作者
8、加权递推平均滤波法  
A、方法:
是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权  
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
B、优点:
适用于有较大纯滞后时间常数的对象
和采样周期较短的系统   
C、缺点:  
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  

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10
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:27 | 只看该作者
9、消抖滤波法
A、方法:
设置一个滤波计数器
将每次采样值与当前有效值比较:   
如果采样值=当前有效值,则计数器清零
如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出)  
如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
B、优点:
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  
C、缺点:  
对于快速变化的参数不宜   
如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统

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11
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:29 | 只看该作者
10、限幅消抖滤波法
A、方法:
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
先限幅,后消抖  
B、优点:
继承了“限幅”和“消抖”的优点
改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统
C、缺点:  
对于快速变化的参数不宜

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12
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:29 | 只看该作者
10种软件滤波方法的示例程序
[cpp]  view plain copy 
假定从8位AD中读取数据(如果是更高位的AD可定义数据类型为int),子程序为get_ad();  
  
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  */  
#define A 10  
  
char value;  
  
char filter()  
{  
   char  new_value;  
   new_value = get_ad();  
   if ( ( new_value - value> A ) || ( value - new_value> A )  
      return value;  
   return new_value;  
           
}  

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13
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:30 | 只看该作者
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*/  
#define N  11  
  
char filter()  
{  
   char value_buf[N];  
   char count,i,j,temp;  
   for ( count=0;count<N;count++)  
   {  
      value_buf[count] = get_ad();  
      delay();  
   }  
   for (j=0;j<N-1;j++)  
   {  
      for (i=0;i<N-j;i++)  
      {  
         if ( value_buf>value_buf[i+1] )  
         {  
            temp = value_buf;  
            value_buf = value_buf[i+1];   
             value_buf[i+1] = temp;  
         }  
      }  
   }  
   return value_buf[(N-1)/2];  
}

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14
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:30 | 只看该作者
3、算术平均滤波法  
/*
*/  
  
#define N 12  
  
char filter()  
{  
   int  sum = 0;  
   for ( count=0;count<N;count++)  
   {  
      sum + = get_ad();  
      delay();  
   }  
   return (char)(sum/N);  
}  

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wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:31 | 只看该作者
4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)  
/*
*/  
#define N 12   
  
char value_buf[N];  
char i=0;  
  
char filter()  
{  
   char count;  
   int  sum=0;  
   value_buf[i++] = get_ad();  
   if ( i == N )   i = 0;  
   for ( count=0;count<N,count++)  
      sum = value_buf[count];  
   return (char)(sum/N);  
}  
  

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16
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:32 | 只看该作者
5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)  
/*
*/  
#define N 12  
  
char filter()  
{  
   char count,i,j;  
   char value_buf[N];  
   int  sum=0;  
   for  (count=0;count<N;count++)  
   {  
      value_buf[count] = get_ad();  
      delay();  
   }  
   for (j=0;j<N-1;j++)  
   {  
      for (i=0;i<N-j;i++)  
      {  
         if ( value_buf>value_buf[i+1] )  
         {  
            temp = value_buf;  
            value_buf = value_buf[i+1];   
             value_buf[i+1] = temp;  
         }  
      }  
   }  
   for(count=1;count<N-1;count++)  
      sum += value[count];  
   return (char)(sum/(N-2));  
}  
  

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17
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:34 | 只看该作者
6、限幅平均滤波法  
/*
*/   
略 参考子程序1、3  

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18
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:34 | 只看该作者
7、一阶滞后滤波法  
/* 为加快程序处理速度假定基数为100,a=0~100 */  
  
#define a 50  
  
char value;  
  
char filter()  
{  
   char  new_value;  
   new_value = get_ad();  
   return (100-a)*value + a*new_value;   
}  
  

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19
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:35 | 只看该作者
8、加权递推平均滤波法  
/* coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/  
  
#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];  
   int  sum=0;  
   for (count=0,count<N;count++)  
   {  
      value_buf[count] = get_ad();  
      delay();  
   }  
   for (count=0,count<N;count++)  
      sum += value_buf[count]*coe[count];  
   return (char)(sum/sum_coe);  
}

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20
wailian1265k|  楼主 | 2021-6-22 23:36 | 只看该作者
9、消抖滤波法  
  
#define N 12  
  
char filter()  
{  
   char count=0;  
   char new_value;  
   new_value = get_ad();  
   while (value !=new_value);  
   {  
      count++;  
      if (count>=N)   return new_value;  
       delay();  
      new_value = get_ad();  
   }  
   return value;      
}  
  

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