單片機ADC常用的十大濾波算法（C語言）
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一、限幅濾波法
本文引用地址：http://www.104case.com/article/202305/446835.htm1、方法：
· 根據經驗判斷兩次采樣允許的最大偏差值（設為A）
· 每次檢測到新值時判斷：
a. 如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效
b. 如果本次值與上次值之差>A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值
2、優點：
· 能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
3、缺點
· 無法抑制那種周期性的干擾
· 平滑度差
/* A值根據實際調，Value有效值，new_Value當前采樣值，程序返回有效的實際值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); // 獲取采樣值
if( abs(new_Value - Value) > A)
return Value; // abs()取絕對值函數
return new_Value;
}
二、中位值濾波法
1、方法：
· 連續采樣N次（N取奇數），把N次采樣值按大小排列
· 取中間值為本次有效值
2、優點：
· 能有效克服因偶然因素引起的波動干擾
· 對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
3、缺點：
· 對流量、速度等快速變化的參數不宜
#define N 11
char filter()
{
char value_buf[N];
char count, i, j, temp;
for(count = 0; count < N; count ++) //獲取采樣值
{
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];
}
三、算術平均濾波法
1、方法：
· 連續取N個采樣值進行算術平均運算
· N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低
· N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高
· N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4
2、優點：
· 適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波
· 這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動
3、缺點：
· 對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用
· 比較浪費RAM
#define N 12
char filter()
{
int sum = 0;
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += get_ad();
}
return (char)(sum/N);
}
四、遞推平均濾波法
1、方法：
· 把連續取N個采樣值看成一個隊列
· 隊列的長度固定為N
· 每次采樣到一個新數據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)
· 把隊列中的N個數據進行算術平均運算，就可獲得新的濾波結果
· N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4 ~ 12；溫度，N=1 ~ 4
2、優點：
· 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
3、缺點：
· 靈敏度低
· 對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差
· 不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
· 不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合
· 比較浪費RAM
/* A值根據實際調，Value有效值，new_Value當前采樣值，程序返回有效的實際值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); // 獲取采樣值
if( abs(new_Value - Value) > A)
return Value; // abs()取絕對值函數
return new_Value;
}
五、中位值平均濾波法
1、方法：
· 相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”
· 連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值
· 然后計算N-2個數據的算術平均值
· N值的選取：3~14
2、優點：
· 融合了兩種濾波法的優點
· 對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
3、缺點：
· 測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣
· 比較浪費RAM
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));
}
六、限幅平均濾波法
1、方法：
· 相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
· 每次采樣到的新數據先進行限幅處理，
· 再送入隊列進行遞推平均濾波處理
2、優點：
· 融合了兩種濾波法的優點
· 對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
3、缺點：
· 比較浪費RAM
#define A 10
#define N 12
char value, i = 0;
char value_buf[N];
char filter()
{
char new_value, sum = 0;
new_value = get_ad();
if(Abs(new_value - value) < A)
value_buf[i++] = new_value;
if(i==N)
i=0;
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += value_buf[count];
}
return (char)(sum/N);
}
七、一階滯后濾波法
1、方法：
· 取a=0~1
· 本次濾波結果=（1-a）本次采樣值+a上次濾波結果
2、優點：
· 對周期性干擾具有良好的抑制作用
· 適用于波動頻率較高的場合
3、缺點：
· 相位滯后，靈敏度低
· 滯后程度取決于a值大小
· 不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號
/*為加快程序處理速度，取a=0~100*/
#define a 30
char value;
char filter()
{
char new_value;
new_value = get_ad();
return ((100-a)*value + a*new_value);
}
八、加權遞推平均濾波法
1、方法：
· 是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權
· 通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。
· 給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低
2、優點：
· 適用于有較大純滯后時間常數的對象
· 和采樣周期較短的系統
3、缺點：
· 對于純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號
· 不能迅速反應交易系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差
/* coe數組為加權系數表 */
#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();
}
for(count = 0; count < N; count++)
{
sum += value_buf[count] * coe[count];
}
return (char)(sum/sum_coe);
}
九、消抖濾波法
1、方法：
· 設置一個濾波計數器
· 將每次采樣值與當前有效值比較：
· 如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零
· 如果采樣值>或<當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)
· 如果計數器溢出，則將本次值替換當前有效值，并清計數器
2、優點：
· 對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果，
· 可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動
3、缺點：
· 對于快速變化的參數不宜
· 如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會將干擾值當作有效值導入交易系統
#define N 12
char filter()
{
char count = 0, new_value;
new_value = get_ad();
while(value != new_value)
{
count++;
if(count >= N)
return new_value;
new_value = get_ad();
}
return value;
}
十、限幅消抖濾波法
1、方法：
· 相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
· 先限幅，后消抖
2、優點：
· 繼承了“限幅”和“消抖”的優點
· 改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導入系統
3、缺點：
· 對于快速變化的參數不宜
#define A 10
#define N 12
char value;
char filter()
{
char new_value, count = 0;
new_value = get_ad();
while(value != new_value)
{
if(Abs(value - new_value) < A)
{
count++;
if(count >= N)
return new_value;
new_value = get_ad();
}
return value;
}
}
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