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）
* ]) d8 s; p8 ?: W7 I: k    A、方法：
( V4 G& G3 }; Q        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
) E- f# j2 ?; y( F; @% B/ o% C( |! \        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
( E. \6 Y+ B$ a" p% |, [& {# e    B、优点：
        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
    C、缺点
" G4 L! {5 V  }# b" |) U; r        无法抑制那种周期性的干扰
* D: q9 Y6 ~3 _  p# K5 _8 b        平滑度差
   
2 c: @& ?: W: v* {; a! a7 z2、中位值滤波法
    A、方法：
7 F: J. I9 _% d4 }        连续采样N次（N取奇数）
        把N次采样值按大小排列
        取中间值为本次有效值
6 y- c" {  s8 \5 Z4 C5 X* T    B、优点：
$ x1 ?9 {& H( }7 _) w        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
4 I9 ?2 s- }5 G) E5 {- U! n        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
# {# ]6 z  t/ @    C、缺点：
        对流量、速度等快速变化的参数不宜

7 O8 r8 G/ E9 ]" |3、算术平均滤波法
; m5 e) m, j% [    A、方法：
        连续取N个采样值进行算术平均运算
' I; s' u* ?# ^        N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低
9 n* Q+ U0 V% Y5 s7 P$ X$ R; o        N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高
" s' ]3 U2 g, ~3 M        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
    B、优点：
  i  X% v& f3 ?7 @        适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
7 ]2 u! M5 ~! b7 ?        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
. z# j& g/ N, A- l% o# B* O$ u    C、缺点：
+ m: F4 d$ D9 Z4 {; ?        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
1 H$ v4 a. r5 L2 H+ `        
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
$ A  l6 T' y; d+ f    A、方法：
" J: i  U5 y) Q" j& l9 {        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)
6 s: |4 \# D: G) _        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
$ }1 {4 K# A  J' _) I        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
* W7 U0 P7 F: _( R3 }1 Y    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   
# Y) u* Q; Q/ D2 s! ]. L    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
# _$ x& [3 ~7 Q% f: M3 l$ ^        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
$ v2 P5 g( h" O. ?8 _' I        比较浪费RAM
9 I. }6 j6 m' X  b' x; Q        
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”
7 p7 H. P7 \0 U4 F8 b2 |        连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值
" v. v% f- m  W: i' B        然后计算N-2个数据的算术平均值
        N值的选取：3~14
4 k7 i/ o+ G. v7 D% I/ @: r* K    B、优点：
        融合了两种滤波法的优点
* t$ D0 d- i; U% v- k/ d+ B" M        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
$ s# u8 L* U5 q    C、缺点：
; T. j$ y4 p9 B. L4 N0 G1 d        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
        比较浪费RAM


0 U0 L( [7 t6 n& g- a6、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，
, u7 _1 v3 v0 L! O) Z        再送入队列进行递推平均滤波处理
5 u$ ]2 x" Q( x: M    B、优点：
- U# I$ l. z1 ]; g6 X2 X8 i- q8 r        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
2 F( ]/ ~7 e! N, K$ j6 r
/ ]5 ?1 q  \  I8 N, B7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
- [6 d5 c, G7 d% ^9 A3 M/ y1 s        取a=0~1
! S2 g& `5 W2 @4 X" [  p2 {) W' z        本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果
6 h- @" \  {9 k* }9 L' r    B、优点：
2 U$ K7 f2 p" I" L9 L        对周期性干扰具有良好的抑制作用
* W; e' t7 U9 V        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
: {) w* ~" N0 r, K6 w* ~# \        
8、加权递推平均滤波法
0 a3 e% n. k7 W! W/ E; x* n1 K    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
+ s6 `  F7 x" P- ?. T0 ?        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
/ ~% r8 }( p( L* @; z; ^        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：
: k& @* i9 M3 j9 {" ^) o        适用于有较大纯滞后时间常数的对象
! N" i! X' L& f+ \" v        和采样周期较短的系统
8 r# c' y# T9 [    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
' Z( ?1 m9 g: R9 o        不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差

9、消抖滤波法
2 ]8 t: c9 q! U7 `    A、方法：
3 _. g9 S5 U- E* [/ u1 ]  Y        设置一个滤波计数器
) d; x; m; E# X0 Q2 W        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)
5 Y. l& B+ X( x& f, u0 e8 b            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：
7 t2 W. J" Y- i4 p        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：
- z, X1 w: G1 \3 b; U, U        对于快速变化的参数不宜
5 c6 h% l9 x* n# I% w0 H9 _        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
! w+ s$ f. ]" W. \8 ^$ k+ n入系统
4 s1 J, P* B+ D, _9 ~8 s
8 `# @& \) D% `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
6 S; o6 \" G' E    B、优点：
" Q2 t. j9 U" j# o+ Z        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

Abricy

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