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標題: 10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序) [打印本頁]

作者: 南天白云 時間: 2015-1-23 14:55
標題: 10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)
10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)

作者: 南天白云 時間: 2015-1-23 14:57
對不起，本人第一次在論壇發帖，還沒有掌握技巧。

作者: 南天白云 時間: 2015-1-23 15:00

10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)

單片機利用軟件抗干擾的幾種濾波方法：

1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
A、方法：
      根據經驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A）
      每次檢測到新值時判斷：
      如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
      如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值
B、優點：
      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

2、中位值濾波法
A、方法：
      連續采樣N次（N取奇數）
      把N次采樣值按大小排列
      取中間值為本次有效值
B、優點：
      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有良好的濾波效果
C、缺點：
      對流量、速度等快速變化的參數不宜

3、算術平均濾波法
A、方法：
      連續取N個采樣值進行算術平均運算
      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值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4
B、優點：
      適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波
      這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動
C、缺點：
      對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用
      比較浪費RAM

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
A、方法：
      把連續取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據放入隊尾,并扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)
      把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果
      N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
B、優點：
      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
C、缺點：
      靈敏度低
      對偶然出現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重的場合
      比較浪費RAM

5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
A、方法：
      相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”
      連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值
      然后計算N-2個數據的算術平均值
      N值的選取：3~14
B、優點：
      融合了兩種濾波法的優點
      對于偶然出現的脈沖性干擾，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，和算術平均濾波法一樣
      比較浪費RAM

6、限幅平均濾波法
A、方法：
      相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
      每次采樣到的新數據先進行限幅處理，
      再送入隊列進行遞推平均濾波處理
B、優點：
      融合了兩種濾波法的優點
      對于偶然出現的脈沖性干擾，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RAM

7、一階滯后濾波法
A、方法：
      取a=0~1
      本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果
B、優點：
      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a值大小
      不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號

8、加權遞推平均濾波法
A、方法：
      是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權
      通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。
      給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低
B、優點：
      適用于有較大純滯后時間常數的對象
      和采樣周期較短的系統
C、缺點：
      對于純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號
      不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差

9、消抖濾波法
A、方法：
      設置一個濾波計數器
      將每次采樣值與當前有效值比較：
      如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零
      如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)
         如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,并清計數器
B、優點：
      對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,
      可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動
C、缺點：
      對于快速變化的參數不宜
      如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導
入系統

10、限幅消抖濾波法
A、方法：
      相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
      先限幅,后消抖
B、優點：
      繼承了“限幅”和“消抖”的優點
      改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導入系統
C、缺點：
      對于快速變化的參數不宜

假定從8位AD中讀取數據（如果是更高位的AD可定義數據類型為int）,子程序為get_ad();
1、限副濾波
/* A值可根據實際情況調整
value為有效值，new_value為當前采樣值
濾波程序返回有效的實際值 */

#define A 10
char value;
char filter()
{
      char new_value;
      new_value = get_ad();
      if ( ( new_value - value > A ) || ( value - new_value > A )
      return value;
      return new_value;

}

2、中位值濾波法
/* N值可根據實際情況調整
排序采用冒泡法*/

#define N 11
char filter()
{
      char value_buf[N];
      char count,i,j,temp;
      for ( count=0;count<N;count++)
      {
            value_buf[count] = get_ad();
            delay();
      }
      for (j=0;j<N-1;j++)
      {
            for (i=0;i<N-j;i++)
            {
                     if ( value_buf>value_buf[i+1] )
                     {
                              temp = value_buf;
                              value_buf = value_buf[i+1];
                              value_buf[i+1] = temp;
                     }
            }
      }
return value_buf[(N-1)/2];
}

3、算術平均濾波法
/*
*/

#define N 12
char filter()
{
      int sum = 0;
      for ( count=0;count<N;count++)
      {
            sum + = get_ad();
            delay();
      }
      return (char)(sum/N);
}

4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
/*
*/

#define N 12
char value_buf[N];
char i=0;
char filter()
{
      char count;
      int sum=0;
      value_buf[i++] = get_ad();
      if ( i == N ) i = 0;
      for ( count=0;count<N,count++)
      sum = value_buf[count];
      return (char)(sum/N);
}

樓主的滑動濾波法不對，應該是：
#define N 12
char value_buf[N];
char i=0;
int sum=0;
char filter()
{
  char Temp_Value;

  Temp_Value = get_ad();
  sum += value_buf[i] - Temp_Value;
  value_buf[i++] = Temp_Value;
  if ( i == N ) i = 0;
  return (char)(sum/N);
}//注意 value_buf全部初始化為第一次采集的值！！

5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
/*
*/

#define N 12
char filter()
{
      char count,i,j;
      char value_buf[N];
      int sum=0;
      for (count=0;count<N;count++)
      {
            value_buf[count] = get_ad();
            delay();
      }
      for (j=0;j<N-1;j++)
      {
            for (i=0;i<N-j;i++)
            {
                     if ( value_buf>value_buf[i+1] )
                     {
                              temp = value_buf;
                              value_buf = value_buf[i+1];
                              value_buf[i+1] = temp;
                     }
            }
      }
      for(count=1;count<N-1;count++)
      sum += value[count];
      return (char)(sum/(N-2));
}

中位值濾波，為什么要排序？簡單的東西，復雜化了。中位值無非就是去掉最大最小值而已，排序太麻煩了。貼上我自己的做法，給大家參考
//
//------------------------------
//
//  ?D???μ??2¨
//
//------------------------------
//
u16 GetTheMiddleValue(u16 *Pointer,u8 Length)
{
u8 i;
u32 temp32 = 0;

u16 MaxVal = 0x0000;
u16 MinVal = 0xffff;

if ( Length>2 )
{
      for ( i=0;i<Length;i++ )
      {
         if ( Pointer[i]> MaxVal)
         {
            MaxVal = Pointer[i];
         }
         if ( Pointer[i]<MinVal )
         {
            MinVal = Pointer[i];
         }
         temp32 += Pointer[i];
      }
      temp32 = (temp32-MaxVal-MinVal)/(Length-2);
}
else
{
      for ( i=0;i<Length;i++ )
      {
         temp32 += Pointer[i];
      }
      temp32 = temp32/Length;
}

return (u16)temp32;
}

6、限幅平均濾波法
/*
*/
略參考子程序1、3

7、一階滯后濾波法
/* 為加快程序處理速度假定基數為100，a=0~100 */

#define a 50
char value;
char filter()
{
      char new_value;
      new_value = get_ad();
      return (100-a)*value + a*new_value;
}

8、加權遞推平均濾波法
/* coe數組為加權系數表，存在程序存儲區。*/

#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();
            delay();
      }
      for (count=0,count<N;count++)
      sum += value_buf[count]*coe[count];
      return (char)(sum/sum_coe);
}

9、消抖濾波法

#define N 12
char filter()
{
      char count=0;
      char new_value;
      new_value = get_ad();
      while (value !=new_value);
      {
            count++;
            if (count>=N) return new_value;
            delay();
            new_value = get_ad();
      }
      return value;
}

10、限幅消抖濾波法
/*
*/
略參考子程序1、9

作者: admin 時間: 2015-1-24 02:19

南天白云發表于 2015-1-23 15:00
10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)

單片機利用軟件抗干擾的幾種濾波方法：

積分已經發送了

作者: 南天白云 時間: 2015-1-24 17:54
謝謝管理員，我會繼續。

作者: chaoyang_110 時間: 2015-1-26 22:14
好好學習，天天向上

作者: xs888 時間: 2015-1-27 08:23
下載學習下，謝謝分享！

作者: 上帝武裝_51 時間: 2016-7-31 13:45
學習了

作者: actionfan 時間: 2016-8-1 17:00
學習了，牛逼

作者: thegadflylk 時間: 2017-6-3 01:05
多寫樓主了

作者: 最美的期待 時間: 2018-6-1 12:56
get_ad()函數就是把adc_res里的值返回對吧

作者: 最美的期待 時間: 2018-6-1 13:08
怎樣讓AD 實現轉換十次呢

作者: chaoself 時間: 2018-6-2 10:56
謝謝樓主分享

作者: hk0506 時間: 2018-6-4 16:40

admin 發表于 2015-1-24 02:19
積分已經發送了

頭像好像大仁哥

作者: wangxuewei 時間: 2021-1-14 09:42
共師兄習，共同進步

作者: 446831409 時間: 2021-8-5 14:44
請問，為什么類型是char？必須是還是可以根據自己的修改？

作者: zyluglugl 時間: 2021-8-5 19:29

南天白云發表于 2015-1-23 15:00
10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)

單片機利用軟件抗干擾的幾種濾波方法：

太歷害了，怎么收藏一下，以后可以用！

作者: xnysfh 時間: 2023-6-15 13:18

南天白云發表于 2015-1-23 15:00
10種簡單的數字濾波算法(C語言源程序)

單片機利用軟件抗干擾的幾種濾波方法：

第一個代碼中如何得到value的值

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