十種數(shù)據(jù)采集濾波的方法和編程實例理論上講單片機(jī)從

芯片上采集的信號就是需要的量化信號，但是由于存在電路的相互干擾、電源噪聲干擾和電磁干擾，在

芯片的模擬輸入信號上會疊加周

期或者非周期的干擾擾信號的影響，這一過程稱為數(shù)據(jù)采集濾波。以下介紹十種數(shù)據(jù)采集濾波的方法和編程實例。這

種方法針對不同的噪聲和采樣信號具有不空間。選擇這些方法時，必須了解電路種存在的主要噪聲類型，主要包括一下方面：

噪聲是突發(fā)隨機(jī)噪聲還是周期性噪聲

噪聲頻率的高低

采樣信號的類型是塊變信號還是慢變信號

另外還要考慮系統(tǒng)可供使用的資源等以及確定合理的參數(shù)，才能達(dá)到良好的效果。目前用于數(shù)據(jù)采集濾波的主要方法有以下

種，這

種方法都是在時域上進(jìn)行處理的，相對于從頻域角度設(shè)計的

或者

FIR

實現(xiàn)簡單，運算量小，而性能可以滿足絕大部分的場合的應(yīng)用要求、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）、方法：根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為

）每次檢測到新值時判斷：如果本次值與上次值之差則本次值有效如果本次值與上次值之差則本次值無效放棄本次值用上次值代替本次值B、優(yōu)點：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾C、缺點無法抑制那種周期性的干擾平滑度差、限副濾波/*

值可根據(jù)實際情況調(diào)整

為有效值，

為當(dāng)前采樣值濾波程序返回有效的實際值

*/

=

>

>

//=================================================================================================、中位值濾波法、方法：連續(xù)采樣

N

次（N

取奇數(shù)）把

N

次采樣值按大小排列取中間值為本次有效值B、優(yōu)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(shù)有良好的濾波效果C、缺點：對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜、中位值濾波法/*

N

值可根據(jù)實際情況調(diào)整排序采用冒泡法*/

N

=

=

=

=

//=================================================================================================、算術(shù)平均濾波法、方法：連續(xù)取

N

個采樣值進(jìn)行算術(shù)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

N=4B、優(yōu)點：適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動C、缺點：對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實時控制不適用比較浪費

、算術(shù)平均濾波法/**/

N

=

+

=

//=================================================================================================、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）、方法：把連續(xù)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(shù)據(jù)放入隊尾

并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)先進(jìn)先出原則把隊列中的

N

個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運算就可獲得新的濾波結(jié)果N

值的選取：流量，；壓力：N=4；液面，；溫度，B、優(yōu)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(tǒng)C、缺點：靈敏度低對偶然出現(xiàn)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(yán)重的場合比較浪費

、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）/**/

N

=

==

N

=

=

//=================================================================================================、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）、方法：相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”連續(xù)采樣

N

個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值然后計算

個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值N

值的選取：B、優(yōu)點：融合了兩種濾波法的優(yōu)點對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點：測量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣比較浪費

、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）/**/

N

=

=

=

=

+=

//=================================================================================================、限幅平均濾波法、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，再送入隊列進(jìn)行遞推平均濾波處理B、優(yōu)點：融合了兩種濾波法的優(yōu)點對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點：比較浪費

、限幅平均濾波法/**/略

參考子程序

、、一階滯后濾波法/*

為加快程序處理速度假定基數(shù)為

，

*/

=

+

//=================================================================================================、一階滯后濾波法、方法：取

本次濾波結(jié)果=（）本次采樣值上次濾波結(jié)果B、優(yōu)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C、缺點：相位滯后，靈敏度低滯后程度取決于

值大小不能消除濾波頻率高于采樣頻率的

的干擾信號//=================================================================================================、加權(quán)遞推平均濾波法、方法：是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低B、優(yōu)點：適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象和采樣周期較短的系統(tǒng)C、缺點：變化緩慢的信號不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差、加權(quán)遞推平均濾波法/*

數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表，存在程序存儲區(qū)。

*/

N

=

sum_coe

=

=

+=

//=================================================================================================、消抖濾波法、方法：設(shè)置一個濾波計數(shù)器將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：如果采樣值＝當(dāng)前有效值，則計數(shù)器清零如果采樣值<>當(dāng)前有效值，則計數(shù)器，并判斷計數(shù)器是否>=上限

溢出如果計數(shù)器溢出則將本次值替換當(dāng)前有效值并清計數(shù)器B、優(yōu)點：對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開

/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動C、缺點：對于快速變化的參數(shù)不宜如果在計數(shù)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(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)、消抖濾波法

N

=

=

//======================================================