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）
0 R7 v# X1 W( J% W    A、方法：
0 t6 u+ t( G+ I# U, l# s; ?        根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）
& h4 `! o: q% _* T% [) I7 }* \        每次检测到新值时判断：
; [. h/ _; P; w) f, b        如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
5 K2 T7 j& f8 y$ W3 v9 v+ ^0 X        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
6 n. @: W0 `. K, n    C、缺点
& T" R0 L! s/ Q* X        无法抑制那种周期性的干扰
        平滑度差
/ A; U1 B* f: H) S   
/ @! ]1 ?; l$ t4 u2、中位值滤波法
( X$ F# R. J  |: A4 D* y    A、方法：
/ z8 \* f* p2 g$ [, ]5 i) R        连续采样N次（N取奇数）
  w; V5 [$ q; W2 J" B        把N次采样值按大小排列
        取中间值为本次有效值
    B、优点：
- W& i/ U, q9 z+ P  e; b$ ~        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
) ^4 X# }4 p6 C; n        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
. k! B& W" J" j    C、缺点：
* g7 i/ R8 n- k# b1 A        对流量、速度等快速变化的参数不宜

3、算术平均滤波法
- y2 {* Q& A6 u* K7 u7 U$ F    A、方法：
        连续取N个采样值进行算术平均运算
0 R4 d/ ~1 u) }  `        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
& C* ]+ N; D7 h8 Q3 R& t" N/ o        N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
) A% H; y1 g3 I! T7 G        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
. v% a; N5 F4 N% t! X8 N8 @    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
  f  ~$ a& s# C1 u$ O    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
6 k* A5 E! I" @- H% c        比较浪费RAM
+ s" j, B  f$ Z; \2 b& j3 P        
' }  i. h4 c" c# p+ y4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
    A、方法：
1 i8 F6 W/ t; w2 f+ I: {        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：
) k3 K" s+ R3 R' }        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
: I- d. V8 ~, j' B7 A: ]& o        不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
# Q6 z! k; h+ u; c  v        不适用于脉冲干扰比较严重的场合
5 Y: W. s  N) @' _" ~" J  ^        比较浪费RAM
9 a/ t9 B: S' i, H1 S, p        
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）
6 Y2 E  {/ a; j- R    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
0 S- S0 n& X5 M) @- E        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：
) O) ~1 L- o! t( d! R* [; n        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：
        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
. ^7 F1 L* Q9 V; W# f6 j/ s5 x) E        每次采样到的新数据先进行限幅处理，
9 B" l& K, j% ]0 h2 E2 H: J2 P7 j        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
& p. z: [3 Z2 U+ T/ o: P( v: J        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
! P3 o3 P; J! D4 s3 Z1 M
1 L! K+ Q0 z" P8 V7、一阶滞后滤波法
" ^6 O, b4 T) N: u* I. C& k* y+ K    A、方法：
9 E' V0 X' P: E5 p8 {$ `8 S        取a=0~1
        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
% T/ ]( M& @5 x  C' y  ^2 `    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
' c2 F7 e3 W* j: t        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
        
: v; j! e* i0 F, H8、加权递推平均滤波法
    A、方法：
& H6 U: w4 r8 k4 I        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：
2 x+ H2 y, u9 N. @% n! _        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
; T8 p! f, K* v& ^; K! m$ i    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

) I0 `- t: |1 Z9、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：
% W  ^2 g8 E0 z) H. a        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)
' Y. J. M" U3 k            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
1 @3 X4 C8 c* r  S' z& S        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
$ J( U# T( {, l" }7 W7 z" V* l入系统
# r8 c# ]7 ^& v. V+ T" m
10、限幅消抖滤波法
$ L7 @9 w6 _/ u' b  j    A、方法：
# Q4 i6 H& L# I0 t2 g        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
        先限幅,后消抖
8 h- h6 v1 i8 Q8 {, p' |( m( U    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：
/ B0 u5 J* B! x- n- z" }        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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