單片機(jī)常見濾波算法(C語言)胡剛 <p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">假設(shè)從8位AD中讀取數(shù)據(jù)（若是更高位的AD，可將數(shù)據(jù)類型定義為int）</p><p class="ql-block">子程序?yàn)間et_ad()</p> <p class="ql-block"><b>一、限幅濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">無法抑制那種周期性的干擾，且平滑度差。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">1、限幅濾波</p><p class="ql-block">A值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整</p><p class="ql-block">value為有效值，new_value為當(dāng)前采樣值</p><p class="ql-block">濾波程序返回有效的實(shí)際值</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define A 10</p><p class="ql-block">char value</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char new_value;</p><p class="ql-block"> new_value = get_ad();</p><p class="ql-block"> if((new_value - value > A) || (value - new_value > A)) {</p><p class="ql-block"> return value;</p><p class="ql-block"> } else {</p><p class="ql-block"> return new_value;</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>二、中位值濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">能有效克服因偶然因素引起的波動干擾；</p><p class="ql-block">對溫度、液位等變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對流量，速度等快速變化的參數(shù)不宜。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">2、中位值濾波法</p><p class="ql-block">N值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整</p><p class="ql-block">排序采用冒泡法</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define N 11</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char value_buf[N];</p><p class="ql-block"> char i, j, temp;</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N; i++) {</p><p class="ql-block"> value_buf[i] = get_ad();</p><p class="ql-block"> delay();</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> for(j = 0; j < N - 1; j++) {</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N - j; i++) {</p><p class="ql-block"> if(value_buf[i] > value_buf[i + 1]) {</p><p class="ql-block"> temp = value_buf[i];</p><p class="ql-block"> value_buf[i] = value_buf[i + 1];</p><p class="ql-block"> value_buf[i + 1] = temp;</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return value_buf[(N - 1) / 2];</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>三、算數(shù)平均濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">連續(xù)取N個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波。</p><p class="ql-block">這種信號的特點(diǎn)是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算較快的實(shí)時控制不適用</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">3、算數(shù)平均濾波法</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define N 11</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> int sum = 0, i = 0;</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N; i++) {</p><p class="ql-block"> sum += get_ad();</p><p class="ql-block"> delay();</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return (char)(sum / N);</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>四、遞推平均濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">把連續(xù)N個采樣值看成一個隊(duì)列，隊(duì)列長度固定為N；</p><p class="ql-block">每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)。把隊(duì)列中的N各數(shù)據(jù)進(jìn)行平均運(yùn)算，即獲得新的濾波結(jié)果。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高； 適用于高頻振蕩的系統(tǒng)。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">靈敏度低；</p><p class="ql-block">對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差，不適于脈沖干擾較嚴(yán)重的場合，不適用于開關(guān)電源電路。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">4、遞推平均濾波法</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define N 12</p><p class="ql-block">char value_buf[N];</p><p class="ql-block">char i = 0;</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char count = 0;</p><p class="ql-block"> int sum = 0;</p><p class="ql-block"> value_buf[i++] = get_ad();</p><p class="ql-block"> if(i == N) {</p><p class="ql-block"> i = 0; //先進(jìn)先出</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> for(count = 0; count < N; count++) {</p><p class="ql-block"> sum += value_buf[count];</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return (char)(sum / N);</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>五、中位值平均濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">采一組隊(duì)列值，去掉最大值和最小值。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">融合了兩種濾波的優(yōu)點(diǎn)。對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除有其引起的采樣值偏差。</p><p class="ql-block">對周期干擾有良好的抑制作用，平滑度高，適于高頻振蕩的系統(tǒng)。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">測量速度慢。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">5、中位值平均濾波法</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define N 12</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char i = 0, j = 0, temp = 0;</p><p class="ql-block"> char value_buf[N];</p><p class="ql-block"> int sum = 0;</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N; i++){</p><p class="ql-block"> value_buf[i] = get_ad();</p><p class="ql-block"> delay();</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> for(j = 0; j < N - 1; j++) {</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N - j; i++) {</p><p class="ql-block"> if(value_buf[i] > value_buf[i + 1]) {</p><p class="ql-block"> temp = value_buf[i];</p><p class="ql-block"> value_buf[i] = value_buf[i + 1];</p><p class="ql-block"> value_buf[i + 1] = temp;</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> for(i = 1; i < N - 1; i++) {</p><p class="ql-block"> sum += value_buf[i];</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return (char)(sum / (N - 2));</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>六、限幅平均濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)；</p><p class="ql-block">對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除有其引起的采樣值偏差。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">比較浪費(fèi)RAM。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">6、限幅平均濾波法</p><p class="ql-block">結(jié)合程序1和3</p><p class="ql-block"> */</p> <p class="ql-block"><b>七、一階滯后濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對周期性干擾具有良好的抑制作用；</p><p class="ql-block">適用于波動頻率較高的場合。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">相位滯后，靈敏度低；</p><p class="ql-block">滯后程度取決于a值大小；</p><p class="ql-block">不能消除濾波頻率高于采樣頻率1/2的干擾信號。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">7、一階滯后濾波法</p><p class="ql-block">為加塊程序處理速度，假定基數(shù) = 100 a = 0 ~ 100</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define A 50</p><p class="ql-block">char value = 0;</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char new_value = 0;</p><p class="ql-block"> new_value = get_ad();</p><p class="ql-block"> return (100 - A) * value + a * new_value;</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>八、加權(quán)遞推平均濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)；</p><p class="ql-block">通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。</p><p class="ql-block">給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象，和采樣周期較短的系統(tǒng)。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對于純滯后時間常數(shù)較小、采樣周期較長、變化緩慢的信號；</p><p class="ql-block">不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">8、加權(quán)遞推平均濾波法</p><p class="ql-block">coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define N 12</p><p class="ql-block">char coe[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};</p><p class="ql-block">char sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12;</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char i = 0;</p><p class="ql-block"> char value_buf[N];</p><p class="ql-block"> int sum = 0;</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N; i++) {</p><p class="ql-block"> value_buf[i] = get_ad();</p><p class="ql-block"> delay();</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> for(i = 0; i < N; i++) {</p><p class="ql-block"> sum += value_buf[i] * coe[i];</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return (char)(sum / sum_coe);</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>九、消抖濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">設(shè)置一個濾波計(jì)數(shù)器，將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：</p><p class="ql-block">如果采樣值=當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零；</p><p class="ql-block">如果采樣值<>當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器+1，并判斷計(jì)數(shù)器是否>=上限N（溢出）；</p><p class="ql-block">如果計(jì)數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計(jì)數(shù)器。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果；</p><p class="ql-block">可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對于快速變化的參數(shù)不宜；</p><p class="ql-block">如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)。</p><p class="ql-block">#define N 12</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char i = 0;</p><p class="ql-block"> char new_value = 0, value = 0;</p><p class="ql-block"> new_value = get_ad();</p><p class="ql-block"> while(value != new_value) {</p><p class="ql-block"> i++;</p><p class="ql-block"> if(i > N) {</p><p class="ql-block"> return new_value;</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> delay();</p><p class="ql-block"> new_value = get_ad();</p><p class="ql-block"> }</p><p class="ql-block"> return value;</p><p class="ql-block">}</p> <p class="ql-block"><b>十、限幅消抖濾波法</b></p><p class="ql-block"><b>說明：</b></p><p class="ql-block">相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”；</p><p class="ql-block">先限幅，后消抖。</p><p class="ql-block"><b>優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)；</p><p class="ql-block">改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)。</p><p class="ql-block"><b>缺點(diǎn)：</b></p><p class="ql-block">對于快速變化的參數(shù)不宜。</p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">10、限幅消抖濾波法</p><p class="ql-block">參考程序1和9</p><p class="ql-block"> */</p> <p class="ql-block"><b>十一、低通濾波法</b></p><p class="ql-block">/*</p><p class="ql-block">11、低通濾波</p><p class="ql-block"> */</p><p class="ql-block">#define A 0.25</p><p class="ql-block">char value; //value 為已有值</p><p class="ql-block">char filter(void) {</p><p class="ql-block"> char new_value = 0;</p><p class="ql-block"> new_value = get_ad();</p><p class="ql-block"> return (a * new_value + (1 - a) * value);</p><p class="ql-block">}</p><p class="ql-block">免責(zé)聲明：本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問題，請聯(lián)系刪除。</p>