单片机实现软件滤波

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1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）
    A、方法：
6 r: E/ e* ^# u  ^, j        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：
! }* N( z( T9 N* X        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
( l$ g" ]+ X9 f9 C& e    B、优点：
' S5 Y- }/ ]( M& j7 A4 P        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
: d- E# D# ^( w    C、缺点
: x* }1 z( k. B5 t* Z' w2 [$ o' W8 L        无法抑制那种周期性的干扰
        平滑度差
   
2、中位值滤波法
    A、方法：
' F, v9 j# e6 \$ C        连续采样N次（N取奇数）
% Y$ {9 d$ Y( S! r* X        把N次采样值按大小排列
        取中间值为本次有效值
4 x9 z! r+ S5 N    B、优点：
        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
, u4 U& C! S/ K0 w# f        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
; A; N, ?7 u- _5 o- S8 F    C、缺点：
; e  f. |+ p6 |4 B, q! h& v; i6 D2 y        对流量、速度等快速变化的参数不宜

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
* F8 ]. C& f' h  f0 c; N& k% Y        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：
2 ]; L% S$ ]' Q/ l- x        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
. e& V5 k1 x) ^9 ?; _5 l        比较浪费RAM
$ T* |2 a' E2 _/ A1 N1 p1 H1 E        
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
8 O$ I& R7 z6 L* W* E& m3 d        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
( \! u, l' k7 F5 o- U" h# c# U9 |        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
2 ~1 y2 {9 f# g6 N- k    B、优点：
& Q0 u) z2 W" |, {5 b$ p        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
. k2 a% ~0 i( J8 k  e& N        适用于高频振荡的系统   
# y- A+ E5 i! G% B, v  T    C、缺点：
) A! Z$ G' L& q1 }" G7 U, n        灵敏度低
        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
7 J0 x( E2 k5 I; N        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
/ Q1 m% L/ u' C4 i% t0 \        
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
    A、方法：
- x  M* ~' C" o$ {% A" w$ S        相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
' q7 `: N  V0 K        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：
7 i- I; U+ l  S  p+ x8 j+ e        融合了两种滤波法的优点
- w7 H" \; o# l& A        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


6、限幅平均滤波法
    A、方法：
6 d2 R1 n2 o, n) _+ k+ M        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
5 k. H- q: b5 B/ M, h        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：
. B1 W9 c# C6 }& F# X% \, v        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
" N5 i8 l" \9 ^" Q9 S9 n    A、方法：
+ C) d$ l8 A! n9 d        取a=0~1
0 V" A* B  H# C! k        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：
! v& B% f+ r4 |* T) S        相位滞后，灵敏度低
$ R# U5 s$ a0 l0 Q% c        滞后程度取决于a值大小
: X$ B9 D$ k% ^        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
: G* `: ], r. w$ C% h        
8、加权递推平均滤波法
# h; M% T- n) Z( L, I; n; V! U0 }7 N    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
& _! \! b% |5 `" {- n        和采样周期较短的系统
    C、缺点：
3 _$ E9 i- |" r, K: Q/ T3 k        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
) R# P; L9 f' F
9、消抖滤波法
8 e5 W# f/ |% A; Y- p/ K    A、方法：
5 o' |3 g  h1 j' w        设置一个滤波计数器
        将每次采样值与当前有效值比较：
. D% {1 Z( G9 W: j$ P( a! O: s& I( z        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)
* b# h* X# G4 p1 f            如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器
$ _: G. x- @9 m$ Z. Z" u    B、优点：
" P1 x' A- M; K7 V' @$ c        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
9 F7 \" m7 n9 f# y( h3 I  E# L    C、缺点：
; _: e! y& x; Y/ a        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
! c* Y, u$ ]9 l- n$ \
10、限幅消抖滤波法
; F8 I( B/ k' {- f    A、方法：
        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
        先限幅,后消抖
8 w' t6 [  g- B4 n8 d2 u0 J. [    B、优点：
* f( d4 F  H2 b        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：
6 d! J0 u0 h4 m8 I- i" R# Y- e        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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