单片机ADC常用的十大滤波方法，再也不用为数据处理发愁了！
一、限幅滤波
1、方法
- ① 根据经验判断两次采样允许的最大偏差值A
- ② 每次采新值时判断：若本次值与上次值之差<=A，则本次有效；若本次值与上次值之差>A，本次无效，用上次值代替本次。
2、优缺点
- 克服脉冲干扰，无法抑制周期性干扰，平滑度差。
3、代码
/* A值根据实际调，Value有效值，new_Value当前采样值，程序返回有效的实际值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); //获取采样值
if( abs(new_Value - Value) > A) return Value; //abs()取绝对值函数
return new_Value;
}二、中位值滤波
1、方法
- ① 连续采样N次，按大小排列
- ② 取中间值为本次有效值
2、优缺点
- 克服波动干扰，对温度等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果，对速度等快速变化的参数不宜。
3、代码
#define N 11
char filter()
{
char value_buf[N];
char count,i,j,temp;
for(count = 0;count < N;count++) //获取采样值
{
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、算数平均滤波
1、方法
- ① 连续采样N次，取平均
- ② N较大时平滑度高，灵敏度低
- ③ N较小时平滑度低，灵敏度高，一般流量，N=12；压力：N=4
2、优缺点
- 适用于存在随机干扰的系统，占用RAM多，速度慢。
3、代码
#define N 12
char filter()
{
int sum = 0;
for(count = 0;count<N;count++)
sum += get_ad();
return (char)(sum/N);
}四、递推平均滤波
1、方法
- ① 把连续取N个采样值看成一个队列
- ② 队列的长度固定为N
- ③ 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)
- ④ 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
- ⑤ N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4 ~ 12；温度，N=1 ~ 4
2、优缺点
- ① 对周期性干扰抑制性好，平滑度高
- ② 适用于高频振动系统
- ③ 灵敏度低，RAM占用较大，脉冲干扰严重
3、代码
/* A值根据实际调，Value有效值，new_Value当前采样值，程序返回有效的实际值 */
#define A 10
char Value;
char filter()
{
char new_Value;
new_Value = get_ad(); //获取采样值
if( abs(new_Value - Value) > A) return Value; //abs()取绝对值函数
return new_Value;
}五、中位值平均滤波
1、方法
- ① 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
- ② 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值
- ③ 然后计算N-2个数据的算术平均值
- ④ N值的选取：3~14
2、优缺点
- ① 融合了中位值，平均值的优点
- ② 消除脉冲干扰
- ③ 计算速度慢，RAM占用大
3、代码
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、限幅平均滤波
1、方法
- ① 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
- ② 每次采样到的新数据先进行限幅处理，
- ③ 再送入队列进行递推平均滤波处理
2、优缺点
- ① 融合限幅、均值、队列的优点
- ② 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
- ③ 消除脉冲干扰，占RAM较多
3、代码
#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、一阶滞后滤波
1、方法
- ① 取a=0~1
- ② 本次滤波结果=（1-a）本次采样值+a上次滤波结果
2、优缺点
- ①良好一直周期性干扰，适用波动频率较高场合
- ②灵敏度低，相位滞后
3、代码
/*为加快程序处理速度，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、加权递推平均滤波
1、方法
- ① 对递推平均滤波的改进，不同时刻的数据加以不同权重，通常越新的数据权重越大，
- ② 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
2、优缺点
- ① 适用有较大滞后时间常数和采样周期短的系统，对滞后时间常数小，采样周期长、变② 化慢的信号不能迅速反应其所受干扰。
3、代码
/* coe数组为加权系数表 */
#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、消抖滤波
1、方法
- ① 设置一个滤波计数器
- ② 将采样值与当前有效值比较
- ③ 若采样值=当前有效值，则计数器清0
- ④ 若采样值不等于当前有效值，则计数器+1
- ⑤ 若计数器溢出，则采样值替换当前有效值，计数器清0
2、优缺点
- ① 对变化慢的信号滤波效果好，变化快的不好
- ② 避免临界值附近的跳动，计数器溢出时若采到干扰值则无法滤波
3、代码
#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、限幅消抖滤波
1、方法
① 相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
- ② 先限幅，后消抖
2、优缺点
- ① 融合了限幅、消抖的优点
- ② 避免引入干扰值，对快速变化的信号不宜
3、代码
#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;
}
}