單片機應用系統中去除工頻干擾的快速實現

從圖1 A組可看出，該濾波器不僅對50 Hz有濾波效果，對所有頻率為50 Hz整數倍的信號都有濾波作用。因此，若采用自適應相干模板法濾除工頻干擾，則當有用信號頻帶范圍較寬，信號采樣率較高時，將對工頻干擾50 Hz及其各諧波信號都有很好的抑制作用。

因此不僅要求采樣率為50 Hz的整數倍，而且要求有用信號的最高頻率分量不超過100 Hz，否則，頻率為100 Hz的有用信號也和工頻干擾一樣被濾除。這樣，濾波后的信號將產生失真。

從圖1 B組可看出，濾波器的幅頻特性受M值影響較大。當M值較大時，通頻帶的紋波系數較小，阻帶寬度也較窄。也就是說，M值越大對濾除理想的50 Hz來說效果越好；然而，實際工頻干擾具有一定的頻率變化范圍，當M值大到超過某一值后將導致工頻干擾濾除效果下降，因此，在實際設計濾波器時，M值的選取要綜合考慮。一般M值可選256。

2 單片機實現

用自適應相干模板法去除工頻干擾，可以達到實時濾波，這由信號的采樣頻率、單片機的速度決定。若信號的采樣頻率不高，單片機速度較快，則在信號的采樣間隔時間內就能實現工頻干擾的濾除。因此，在使用該方法前，應大概估計信號濾波所需的時間（與信號的通道數成正比），再適當選擇采樣率和晶振。

為方便說明，下面以A/D采樣精度為16位、單片機為89C51、fs＝200 Hz、M＝256為例，來討論單通道信號中工頻干擾去除的快速實現問題。由于A/D精度為16位，因此，單片機中所涉及的運算一般為雙字節或三字節加法或減法運算，且由于M值取為256，使得除法運算也變得極其簡單，直接簡化為甩掉低字節即可。

2.1 建立初始模板

如前所述，利用自適應相干模板法去除工頻干擾的關鍵在于建立工頻干擾的模板，而為實現連續濾波，首先需建立一個初始模板。