文档介绍：单片机数据采集系统中数字滤波算法研究
摘要: 针对单片机数据采集系统中经常出现的随机干扰,通过手动输入来模拟数据采集过程,验证了几种使用较为普遍的克服随机干扰的单片机数字滤波算法,并给出了相应的C程序,尤其对中位值滤波和中位值平均滤波算法程序进行了改进。同时也对这几种滤波算法进行了比较,并指出了每一种算法的具体适用范围和注意事项。
关键词: 单片机;数据采集系统;随机干扰;数字滤波;算法
Study of Digital Filtering Algorithm in Microcontroller Data Acquisition System
Abstract: Aiming at the random interruptions that usually appears in Microcontroller Data Acquisition System, this article verified several algorithms of digital filter and C program to inhibit the random interruptions by manual input to simulate data collection process, especially improved the algorithm program of the average center-position values and middle value filter. Comparison among the several algorithms and application field were also mentioned.
Key words:mcu;Data Acquisition System;random interruption;digital filter;Algorithm
0 引言
在单片机的数据采集系统中,测量通道串入随机干扰是难免的,从而使A/D转换送入单片机的数据存在误差,这种因随机干扰产生的误差称为随机误差。随机误差虽然无法预测,但多次测量结果是符合统计规律的。为克服随机干扰产生的误差,可以采用硬件抗干扰的方法,也可以采用按统计规律用软件方法实现,即采用数字滤波的方法来抑制有效信号中的干扰成分,从而消除随机误差。
1 常用的数字滤波算法及实现
在单片机的数据采集系统中,常用的数字滤波算法有限幅滤波、中位值滤波、算术平均滤波、移动平均滤波、加权平均滤波、低通滤波、中位值平均滤波等。以下就分别介绍其原理及滤波程序。
限幅滤波
限幅滤波的基本原理是把两次相邻时刻(n和n-1)的采样值Yn和Yn-1相减,求出其差值,以绝对值表示,然后将这个差值与两次采样允许的最大偏差值ΔY比较,如果两次采样值的差值超过了允许的最大偏差值ΔY,则认为发生了随机干扰,并认为最后一次采样值Yn非法,应予剔除。剔除Yn后,可用Yn-1代替Yn;若未超过允许的最大偏差值范围,则认为本次采样值有效。可用如下公式表示:
|Yn-Yn-1|≤ΔY;则Yn有效
|Yn-Yn-1|>ΔY;则Yn-1有效
此算法的样例子程序如下:
#define A 10 //A值可根据实际情况调整
char data; /