单片机ADC，十大C语言滤波算法

一路上

一、限幅滤波法

1、方法：

• 根据经验判断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：
  

a. 如果本次值与上次值之差<=A，则本次值有效
b. 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
2、优点：

• 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
  

3、缺点

• 无法抑制那种周期性的干扰
• 平滑度差
  

1. #define N 11
   
2. char filter()
   
3. {
   
4.     char value_buf[N];
   
5.     char count, i, j, temp;
   
6.     for(count = 0; count < N; count ++) //获取采样值
   
7.     {
   
8.         value_buf[count] = get_ad();
   
9.         delay();
   
10.     }
    
11.     for(j = 0; j < (N-1); j++)
    
12.     {
    
13.         for(i = 0; i < (n-j); i++)
    
14.         {
    
15.             if(value_buf[i] > value_buf[i+1])
    
16.             {
    
17.                 temp = value_buf[i];
    
18.                 value_buf[i] = value_buf[i+1];
    
19.                 value_buf[i+1] = temp;
    
20.             }
    
21.         }
    
22.     }
    
23.     return value_buf[(N-1)/2];
    
24. }

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二、中位值滤波法

1、方法：

• 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
  

2、优点：

• 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰
• 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
  

3、缺点：

• 对流量、速度等快速变化的参数不宜
  

1. 
   
2. #define N 11
   
3. char filter()
   
4. {
   
5.     char value_buf[N];
   
6.     char count, i, j, temp;
   
7.     for(count = 0; count < N; count ++) //获取采样值
   
8.     {
   
9.         value_buf[count] = get_ad();
   
10.         delay();
    
11.     }
    
12.     for(j = 0; j < (N-1); j++)
    
13.     {
    
14.         for(i = 0; i < (n-j); i++)
    
15.         {
    
16.             if(value_buf[i] > value_buf[i+1])
    
17.             {
    
18.                 temp = value_buf[i];
    
19.                 value_buf[i] = value_buf[i+1];
    
20.                 value_buf[i+1] = temp;
    
21.             }
    
22.         }
    
23.     }
    
24.     return value_buf[(N-1)/2];
    
25. }

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三、算术平均滤波法

1、方法：

• 连续取N个采样值进行算术平均运算
• 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
  

2、优点：

• 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
  

3、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
• 比较浪费RAM
  

1. #define N 12
   
2. char filter()
   
3. {
   
4.     int sum = 0;
   
5.     for(count = 0; count < N; count++)
   
6.     {
   
7.         sum += get_ad();
   
8.     }
   
9.     return (char)(sum/N);
   
10. }

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四、递推平均滤波法

1、方法：

• 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)
• 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
  

2、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
  

3、缺点：

• 灵敏度低
• 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
  

1. /* 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 */
   
2. #define A 10
   
3. char Value;
   
4. char filter()
   
5. {
   
6.     char new_Value;
   
7.     new_Value = get_ad(); // 获取采样值
   
8.     if( abs(new_Value - Value) > A)   
   
9.         return Value;     // abs()取绝对值函数
   
10.     return new_Value;
    
11. }

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五、中位值平均滤波法

1、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
• N值的选取：3~14
  

2、优点：

• 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
  

3、缺点：

• 测量速度较慢，和算术平均滤波法一样
• 比较浪费RAM
  

1. char filter()
   
2. {
   
3.     char count, i, j;
   
4.     char Value_buf[N];
   
5.     int sum = 0;
   
6.     for(count = 0; count < N; count++)
   
7.     {
   
8.         Value_buf[count] = get_ad();
   
9.     }
   
10.     for(j = 0; j < (N-1); j++)
    
11.     {
    
12.         for(i = 0; i < (N-j); i++)
    
13.         {
    
14.             if(Value_buf[i] > Value_buf[i+1])
    
15.             {
    
16.                 temp = Value_buf[i];
    
17.                 Value_buf[i] = Value_buf[i+1];
    
18.                 Value_buf[i+1] = temp;
    
19.             }
    
20.         }  
    
21.     }   
    
22.     for(count = 1; count < N-1; count ++)
    
23.     {
    
24.         sum += Value_buf[count];
    
25.     }
    
26.     return (char)(sum/(N-2));
    
27. }

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六、限幅平均滤波法

1、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，
• 再送入队列进行递推平均滤波处理
  

2、优点：

• 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
  

3、缺点：

• 比较浪费RAM
  

1. #define A 10
   
2. #define N 12
   
3. char value, i = 0;
   
4. char value_buf[N];
   
5. char filter()
   
6. {
   
7.     char new_value, sum = 0;
   
8.     new_value = get_ad();
   
9.     if(Abs(new_value - value) < A)  
   
10.         value_buf[i++] = new_value;
    
11.     if(i==N)  
    
12.         i=0;
    
13.     for(count = 0; count < N; count++)
    
14.     {
    
15.         sum += value_buf[count];
    
16.     }
    
17.     return (char)(sum/N);
    
18. }

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七、一阶滞后滤波法

1、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
  

2、优点：

• 对周期性干扰具有良好的抑制作用
• 适用于波动频率较高的场合
  

3、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
  

1. 
   
2. /*为加快程序处理速度，取a=0~100*/
   
3. #define a 30
   
4. char value;
   
5. char filter()
   
6. {
   
7.     char new_value;
   
8.     new_value = get_ad();
   
9.     return ((100-a)*value + a*new_value);
   
10. }

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八、加权递推平均滤波法

1、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。
• 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
  

3、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
• 不能迅速反应交易系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差
  

1. /* coe数组为加权系数表 */
   
2. #define N 12
   
3. char code coe[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};
   
4. char code sum_coe = {1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12};
   
5. char filter()
   
6. {
   
7.     char count;
   
8.     char value_buf[N];
   
9.     int sum = 0;
   
10.     for(count = 0; count < N; count++)
    
11.     {
    
12.         value_buf[count] = get_ad();
    
13.     }
    
14.     for(count = 0; count < N; count++)
    
15.     {
    
16.         sum += value_buf[count] * coe[count];
    
17.     }
    
18.     return (char)(sum/sum_coe);
    
19. }

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九、消抖滤波法

1、方法：

• 设置一个滤波计数器
• 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>或<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
  

2、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
  

3、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入交易系统
  

1. 
   
2. #define N 12
   
3. char filter()
   
4. {
   
5.     char count = 0, new_value;
   
6.     new_value = get_ad();
   
7.     while(value != new_value)
   
8.     {
   
9.         count++;
   
10.         if(count >= N)
    
11.             return new_value;
    
12.         new_value = get_ad();
    
13.     }
    
14.     return value;
    
15. }

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十、限幅消抖滤波法

1、方法：

• 相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
• 先限幅，后消抖
  

2、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
  

3、缺点：

• 对于快速变化的参数不宜
  

1. #define A 10
   
2. #define N 12
   
3. char value;
   
4. char filter()
   
5. {
   
6.     char new_value, count = 0;
   
7.     new_value = get_ad();
   
8.     while(value != new_value)
   
9.     {
   
10.         if(Abs(value - new_value) < A)
    
11.         {
    
12.             count++;
    
13.             if(count >= N)
    
14.                 return new_value;
    
15.             new_value = get_ad();
    
16.         }
    
17.         return value;
    
18.     }
    
19. }

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