嵌入式测控系统中数字滤波算法的实现

2013-11-11 14:53:28来源: eefocus
引言

模拟信号都必须经过A/D转换才能被嵌入式控制器接收。但在干扰作用于模拟信号之后,其A/D转换结果往往会偏离真实值。因此,仅采样一次是无法确定该结果是否可信的,而必须多次采样,才能得到一个A/D转换的数据系列,然后通过某种处理,才能得到一个可信度较高的结果。这种从数据系列中提取逼近真值的软件算法,通常称为数字滤波算法。相对于硬件滤波,数字滤波的优越性在于其无需硬件且可靠性高,尤其对频率很高或很低的信号进行滤波。此外,由于对多输入通道可共用一个滤波程序,故可大大降低产品成本。

1 嵌入式测控系统中常见的数字滤波算法

1.1 限幅滤波

首先根据被测对象确定相邻两次采样所允许的最大差值△Y,然后在每次采样后和上次有效采样值进行比较,如果变化幅度不超过△Y,则本次采样有效;否则,本次采样值被视为干扰而放弃,而以上次采样值为准。其原理可用如下公式表示:


其中,yn为第n次采样值,yn-1为第(n-1)次采样值。

实现上述过程的参考程序(返回有效的采样值)如下:

限幅滤波主要用于处理变化比较缓慢的数据,如温度、湿度、液位等。该方法使用的关键是要选取合适的门限△Y。△Y通常可根据经验数据获得,必要时也可由实验得到。

1.2中值滤波

这种滤波方式一般对目标参数连续采样N次(N一般为奇数),然后把N次采样值进行排序,再取中间值作为有效值。对于变化很慢的参数,也可以增加采样次数。而对于变化较为剧烈的参数,此法不宜采用。其参考程序如下:

1.3算术平均滤

该算法对目标参数先进行连续采样,然后求其算术平均值作为有效采样值。该算法适用于对具有随机干扰的信号进行滤波。这种信号的特点是有一个平均值。信号在某一数值附近上下波动。信号的平滑程度完全取决于采样次数N,采样次数越多,平滑效果越好,但系统的灵敏度也会下降。为方便求平均值,N一般取4、8、16之类的2的整数次幂,以便系统用移位法来代替除法。其参考程序如下:

1.4去极值平均滤波

算术平均滤波不能消除明显的脉冲干扰,而只是将其影响削弱。由于明显干扰会使采样值远离其真实值,因此可以比较容易地将其剔除,而不参加平均值计算,从而使平均滤波的输出值更接近真实值,这就是去极值算法,又称为防脉冲干扰平均值滤波算法。该方法的原理是连续采样N次,并将其累加求和,同时找出其中的最大值和最小值,再从累加和中减去最大值和最小值,再按N-2个采样值求平均,即可获得有效采样值。为方便求平均值,N-2应为2、4、8、16,故N常取4、6、10、18。其参考程序如下:

[1] [2]

关键字:数字滤波  测控系统  限幅滤波

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1111/article_8165.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
数字滤波
测控系统
限幅滤波

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved