常用的10个单片机滤波算法
ARM与嵌入式 2024-08-07

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 10char 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;}

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 11char filter(){ char value_buf[N]; char count,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];}

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 12char filter(){ int sum = 0; for(count = 0;count sum += get_ad(); return (char)(sum/N);}

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

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;count<N;count++) Value_buf[count]= get_ad(); 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; } for(count =1;count<N-1;count++) sum += Value_buf[count]; return (char)(sum/(N-2));}

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 12char value,i=0;char value_buf[N];char filter(){ char new_value,sum=0; new_value=get_ad(); if(Abs(new_value-value) value_buf[i++]=new_value; if(i==N)i=0; for(count =0 ;count sum+=value_buf[count]; return (char)(sum/N);}

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 30char value;char filter(){ char new_value; new_value=get_ad(); return ((100-a)*value + a*new_value);}

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 12char 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(); } for(count=0;count<N;count++) sum+=value_buf[count]*coe[count]; return (char)(sum/sum_coe);}

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

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

#define A 10#define N 12char value;char filter(){ char new_value,count=0; new_value=get_ad(); while(value!=new_value) { if(Abs(value-new_value) { count++; if(count>=N) return new_value; new_value=get_ad(); } return value; }}


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