10种滤波算法ADC软件滤波方法及程序

发表于 2021-6-22 23:16

10种AD采样的软件滤波方法

10种AD采样的软件滤波方法

发表于 2021-6-22 23:17

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

发表于 2021-6-22 23:17

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

发表于 2021-6-22 23:19

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

发表于 2021-6-22 23:20

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

发表于 2021-6-22 23:21

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

发表于 2021-6-22 23:22

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

发表于 2021-6-22 23:22

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

发表于 2021-6-22 23:23

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

发表于 2021-6-22 23:27

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

发表于 2021-6-22 23:29

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

发表于 2021-6-22 23:29

10种软件滤波方法的示例程序

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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;  

           

}

发表于 2021-6-22 23:30

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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];  

}

发表于 2021-6-22 23:30

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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);  

}

发表于 2021-6-22 23:31

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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);  

}

发表于 2021-6-22 23:32

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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));  

}

发表于 2021-6-22 23:34

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6、限幅平均滤波法  

/* 

*/    

略 参考子程序1、3

发表于 2021-6-22 23:34

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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;   

}

发表于 2021-6-22 23:35

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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);  

}

发表于 2021-6-22 23:36

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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