转载——AD滤波的几种方法

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近用mega8做一个AD转换,一开始滤波马马虎虎带过,结果数据跳的不行

最后还得做滤波:1.硬件滤波2.软件滤波

硬件————————

采样口到AD口之间要加滤波电路,最简单的RC滤波也可,串个1K的电阻,下拉一个30pF的电容,有条件的可以做有源的,加个电压跟随。AVCC口一定要串10mH的电感,最好是扼流圈,直流电阻要小!再接100nF的电容到地。总之,这块一定要按datasheet来做。

对了,绝对不要用内部基准!不准。

为了减小数字电路部分对AD的噪声,两路电路一点共地,这很重要。

软件—————————

软件滤波的方法很多,以下方法来自匠人!

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

/*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;

charfilter()
{
   char new_value;
  new_value = get_ad();
   if ( ( new_value - value >A ) || ( value - new_value > A )
     return value;
   return new_value;
         
}

2、中位值滤波法
   A、方法:
       连续采样N次(N取奇数)
       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

/*N值可根据实际情况调整
   排序采用冒泡法*/
#define N 11

charfilter()
{
   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[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];
}
  
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

#defineN 12

charfilter()
{
   int sum = 0;
   for (count=0;count<N;count++)
   {
     sum + = get_ad();
      delay();
  }
   return (char)(sum/N);
}
        
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

#defineN 12

charvalue_buf[N];
char i=0;

charfilter()
{
   char count;
   intsum=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);
}

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

#defineN 12

charfilter()
{
   char count,i,j;
   charvalue_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[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[count];
   return (char)(sum/(N-2));
}

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

/*
*/  
略参考子程序13

7、一阶滞后滤波法
   A、方法:
       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

/*为加快程序处理速度假定基数为100a=0~100*/

#definea 50
char value;

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

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

/*coe数组为加权系数表,存在程序存储区。*/

#defineN 12

charcode 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;

charfilter()
{
   char count;
   charvalue_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);
}

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

#defineN 12

charfilter()
{
   char count=0;
   charnew_value;
   new_value = get_ad();
  while (value !=new_value);
   {
     count++;
      if (count>=N)  return new_value;
       delay();
      new_value = get_ad();
  }
   return value;    
}

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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