文档介绍：2 # 3 4 5
一种基于#$% 单片机的工频干扰滤除快速算法
北京航空航天大学电子信息工程学院!!"""$0" 王伯岭吴双力
- . ! 提出了一种利用数字滤波器滤除工频干扰的快速算法# 这种算法从 234 单片机内部硬
件乘法器的特点出发$采用分配系数法进行低通数字滤波器设计# 经过 3<D2) 集成开发环境的仿真
验证$算法速度快%代码效率高%滤波效果理想#
/ 0 1 ! 单片机定点小数 E94 工频干扰分配系数法 3<D2)
工频干扰广泛存在各种工业现场中# 其产生的途径所以系统的传递函数为&
主要包括输电馈线$ 照明设备$ 发动机以及各种电子仪,?+1 !%.
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器设备等% 一般可以通过滤波电路消除工频干扰# 但这-?+1 !%.’+
假设采样频率分别取
必将增加硬件结构的复杂程度% 实际上# 还可以采用数 01/*""-. # . " # $ $ " # $* $ " # & $
代入式利用画出频率响应曲线如图
字信号处理的相关算法# 通过软件滤波器滤除工频干"#&*# !’" # 6>58>B # !%
其中频率对应的幅度衰减见表
扰% 软件滤波算法的采用# 无疑会在简化电路结构的同*"-. !%
时# 使系统的硬件资源得到更加充分的利用# 并达到降"
低产品成本的要求
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单片机是公司生产的位精简指令集
234 25678 $ %!"
单片机与同类单片机相比在运算速度外设 1
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资源灵活性等方面性能均衡性价比较高单片!
$ # % 234 度
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机适合; 语言开发#<7=> 系列 234 单片机还有一个内幅
部硬件乘法器单元这些特点都为软件滤波器的实现提%+*
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供了极大的便利%0" ! /"# $*
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! ! " # $ 频率!-. "
常用的单片机滤波算法包括中值滤波均值滤波
$ $ 图! 频率响应曲线
滑动平均以及复合滤波算法等% 工频干扰的频率范围在
% & ’( ) * + , 表幅度衰减
*"-. 附近# 可以采用一个截止频率远低于*"-. 的低通" ! *"-.
为了精确构造数字滤波
滤波器来滤除工频干扰% ! !! 衰减
器经常要用到浮点数据和系
假设输入信号为"?#1#输出信号为$?#1#则一个 4; 低通滤# "#$ %&#’()
数在进行浮点数乘法运算时
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波器表达式为&! %$?&1 @$?&1/"?&1# 其中! 为时间常数%
%& 针对 234 单片机设计的; 编"#& %!*#*()
连续时间信号经过采样后成为离散时间信号# 低通译器例如 234%C;; # 需要加入"#&* %+!#,()
滤波器的表达式也变为& 额外的数学库函数进行编译%
而这会使编译后程序的代码量增加$ 处理时间加长$ 处
! $?’1%$?(%!1 @$?(1/"?&1 !!"
!& 理器的开销也随之增加% 为了更大限度地降低系统开
为采样时间间隔为归一化时间
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