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：
        根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）
* e# s- n3 b, s1 M; q  ^4 C) o        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
9 A: T/ v  k% D& p        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
/ c# _/ H& t% q# ~2 T' h( |    B、优点：
+ Y& f* f4 O8 `7 Z7 i; J* F        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
    C、缺点
        无法抑制那种周期性的干扰
        平滑度差
   
9 u7 Z6 f, l! i- l5 a2、中位值滤波法
    A、方法：
, m3 ~8 z6 d2 m  Q: E        连续采样N次（N取奇数）
        把N次采样值按大小排列
  B* k: T( b9 q* F- v        取中间值为本次有效值
; `& C" `& \1 [3 `0 w5 d/ j* D+ i    B、优点：
        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
% p2 G0 }5 Y9 c+ J! G        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
/ [( y7 [+ _. N3 K: e: w! Z    C、缺点：
        对流量、速度等快速变化的参数不宜
6 x! v0 x, w. e9 `! N% H" i$ v
3、算术平均滤波法
    A、方法：
1 n7 j1 n& f. l$ `. n) P# C        连续取N个采样值进行算术平均运算
4 Y0 m8 p+ t% c        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
5 ?% X- g8 Z* f        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
, I; j3 e6 t0 c. k) {6 m: ]6 |  B; R9 h    B、优点：
7 A9 B, h* F/ e2 c        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
4 X$ R* R" @2 I& G9 Y$ k9 k    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
1 D; D& D: \: u8 ?+ T- M        比较浪费RAM
4 e+ K. Y3 d5 \$ f' b        
7 Q2 ]& C% N5 d4 w4、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
! p5 X, E# l& l6 K2 ^& l1 p: z        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)
$ h% `  E9 n9 B: @" h$ j2 c        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
& }. E1 J' \: Q" r9 \; ]% G: Y! M        N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
# m) h( J' V. N! }8 c9 d) @; x; T' U    B、优点：
  p9 Z# R' Q! g  _! I        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
3 G* H6 W% b( D& u$ h* Z" ~        适用于高频振荡的系统   
5 K; \0 X7 a& r8 O/ n9 c; w    C、缺点：
        灵敏度低
1 K7 V6 D0 e9 A/ T0 ]+ w# s% ^% b        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
        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
. `; m9 T2 f- _) H3 ^; J        
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”
        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
% S1 f6 C# n  t        N值的选取：3~14
    B、优点：
% O8 `8 e( k1 x9 J- f: B        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
! Q0 _9 G! Z" l# d    C、缺点：
8 A" d$ E: ~+ g1 M4 i$ I        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
        比较浪费RAM

% B  t* b# u# b! w
% K% C: Y# J. w+ ]2 Y0 V6、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，
  @( A2 {+ Z4 |7 W        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
+ ~9 L% ]# ?1 W$ ~8 H/ L9 I: `        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

/ J6 D, I# i$ [7 D9 w! V7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
        取a=0~1
        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
' e( }: {" X3 b3 t8 Z8 ]        适用于波动频率较高的场合
# R3 ?) J% @+ I& }3 Q2 v" k1 m$ [    C、缺点：
. Z4 I/ M) b0 o( u# N% u" ^        相位滞后，灵敏度低
        滞后程度取决于a值大小
. u5 s; s  ]- O/ e        不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号
        
8、加权递推平均滤波法
1 M( }3 O: h" I0 d* d, R% h% k    A、方法：
& P7 S3 _* y7 S# U  x; U        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
" L( R3 O) n9 S& n        和采样周期较短的系统
+ a4 U, a4 [% l7 @$ m* z; }    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 u3 D5 n3 ^# m, ^9、消抖滤波法
3 I) m! [/ e. }% @* A- n    A、方法：
        设置一个滤波计数器
9 f' ]' B* Y8 G- W# n4 a" {        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
0 ^* I, R0 W  X9 a7 V. k- ~        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)
            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
& }+ {% b" O4 p7 c    C、缺点：
        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
4 _7 v0 K  k: b" W/ Z# R入系统
  J" ^& k; z+ r. j) a
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
$ s7 I& ~8 I. j5 z) x. ~) K& Q    B、优点：
        继承了“限幅”和“消抖”的优点
: ^3 G; N7 ^5 ^7 f( |        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：
& R  }( t; x! |        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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