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）
' C, H9 V( x" W( U1 b        每次检测到新值时判断：
5 q  @7 y' c9 v2 x& y: M        如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效
( |) z/ h" W9 O' D5 h" }, S        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：
2 j0 I. A) N) D3 @/ y9 ^7 T7 l        能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
  F; D" {# w0 F0 I0 b" B4 J8 ~6 f    C、缺点
3 `6 {' X* E  k. \' r# B        无法抑制那种周期性的干扰
( I( u( U7 B$ ~* U3 ^        平滑度差
   
2、中位值滤波法
2 X2 L- w1 B- n6 Z: a6 x% x    A、方法：
+ ?" X7 Y& e# z        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
8 c+ l# m5 Z' L; Y# J4 s    B、优点：
        能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
+ ]0 N3 `$ r4 ?0 R; ~' ?2 C        对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
- ^" r, o4 O( W: d+ Z, J% P    C、缺点：
7 _! V7 m2 ]% w( W3 o( K# ~        对流量、速度等快速变化的参数不宜
$ z' A) N- i1 k" L- U9 l3 n( ?* @0 P
3、算术平均滤波法
    A、方法：
' X! B* t$ e, @$ ~        连续取N个采样值进行算术平均运算
' ?9 q/ u* g4 C5 B8 w4 a/ Y* g        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
        N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4
    B、优点：
5 N( j, V9 S' q        适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波
) @6 A% j3 N8 `) |5 G# c0 j- G' @        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
    C、缺点：
, T% K) X0 t0 g# v( U. Q; @5 ~2 Z+ T8 g        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
" H4 H/ R: L. G5 k: e        比较浪费RAM
        
4、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
- K" b. ?) H9 U: a3 |. M        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：
" w  i! [, {) R& A        对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高
. U- j% i+ m3 E& V' o4 F6 X* ~) S; H        适用于高频振荡的系统   
; u! o$ ]$ v3 |. w* a6 B* B    C、缺点：
6 ~! m) B5 S% l) [8 A& j        灵敏度低
" r, v5 f+ A" ^2 c5 ?# }        对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差
  L( ?( H% R0 y9 J* A! V        不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
' q  q5 q- ?" p! V5 T/ C        不适用于脉冲干扰比较严重的场合
        比较浪费RAM
" }% i2 U" U& f" |# r7 i$ K* \        
1 h  n# s& g9 T7 E& r, @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”
8 h. ]4 x: F9 e) k5 l3 l$ l$ f/ m' q        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
        N值的选取：3~14
4 y+ M9 w9 P+ \9 L    B、优点：
        融合了两种滤波法的优点
$ ?8 u% x& G0 V0 }1 m$ h! h* t% Y        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
. [5 l& ~9 }4 H* y2 }# m    C、缺点：
        测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
) Y9 W4 ?$ s& g+ Z7 q4 }        比较浪费RAM
, j( I- d! t) k# j. L& X' X1 a+ X! P

% D9 W+ o# X7 q1 ]4 H5 Q9 A6、限幅平均滤波法
    A、方法：
7 l& Q, d' P. I8 n- U  u  C1 a        相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
4 A- \, u; K* ?+ F9 X8 U( |        每次采样到的新数据先进行限幅处理，
        再送入队列进行递推平均滤波处理
    B、优点：
. V; h% v9 a  R2 e9 s: x  s% K. k        融合了两种滤波法的优点
0 K# f9 W1 }2 n. ?3 k$ p        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
7 h1 f1 A& r/ ?3 z! H* ~5 ?    C、缺点：
/ v1 H5 B3 l+ ^* u3 A        比较浪费RAM

7、一阶滞后滤波法
    A、方法：
& S3 m" \, r0 M1 K        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
  P+ t& y! g4 X5 p# q+ U        适用于波动频率较高的场合
0 b8 T* o" l6 O( c- B5 R6 e- p    C、缺点：
" l- ^/ y$ [4 U: d5 W        相位滞后，灵敏度低
0 [- `9 c/ f! Q& c+ J        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
        
5 h4 k! Q% L: c4 i: T1 {7 ]8、加权递推平均滤波法
- }: i4 z& c3 m- Y% a! k' u+ J    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
        通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。
# Q! f) U" O0 b" z* a) C" M        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
        和采样周期较短的系统
    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
3 {1 f  `9 ]5 B$ L& k: L0 M        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
    A、方法：
        设置一个滤波计数器
0 S' j0 R1 q  z/ `( S( _) F+ p5 j        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)
2 ?, K: ^1 s' u# L            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：
0 M" j2 j, e# v) Q9 L! M        对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
  E& X3 ^1 J- w- `. v        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
+ ?# p! X8 d/ D  N    C、缺点：
' z& ^( e$ x  V: V/ @6 ~6 [- I        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
# V9 b# Z1 }9 T$ ~( N入系统
; l/ S2 u& h# e
1 ~2 E, P0 S% c10、限幅消抖滤波法
    A、方法：
        相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
7 V. N) {8 f! S        先限幅,后消抖
4 L; k" i" v" {- o1 `    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
  a: b5 P: p- I    C、缺点：
' V* c) U6 f6 `3 w7 F1 M5 f: k        对于快速变化的参数不宜

Abricy

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/ i* \0 u' D, V( I. J  O

cat12620

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