c语言实现的10种软件滤波方法

软件滤波在嵌入式的数据采集和处理中有着很重要的作用，这10种方法各有优劣，根据自己的需要选择。同时提供了C语言的参考代码，希望对各位能有帮助。（以下10种软件滤波方法转自“匠人的百宝箱”，程序由网友OurWay提供，表示感谢。） ### C语言实现的10种软件滤波方法详解 #### 1. 限幅滤波法（程序判断滤波法） **方法概述：** - **原理：** 设定一个允许的最大偏差值`A`，每次采集的新数据若与上一次的数据差值不超过`A`，则认为新数据有效；否则，新数据视为无效，并使用上一次的有效数据作为当前值。 - **应用场景：** 适用于需要过滤偶然因素导致的脉冲干扰的情况。 **特点：** - **优点：** 可以有效排除偶发的脉冲干扰。 - **缺点：** 对于周期性干扰过滤效果不佳，且平滑度相对较低。 **C语言实现示例：** ```c #define A 10 char value; char filter() { char new_value; new_value = get_ad(); // 假设 get_ad() 是获取新数据的函数 if ((new_value - value > A) || (value - new_value > A)) return value; // 使用旧值 else return new_value; // 使用新值 } ``` --- #### 2. 中位值滤波法 **方法概述：** - **原理：** 连续采集`N`次数据，将这些数据按大小顺序排列，取中间值作为有效值。 - **应用场景：** 适合用于排除因偶然因素造成的波动干扰，特别适用于变化较为缓慢的参数如温度和液位。 **特点：** - **优点：** 能够有效过滤波动干扰，对于变化缓慢的参数特别有效。 - **缺点：** 不适用于变化快速的参数如流量和速度。 **C语言实现示例：** ```c #define N 11 char filter() { char value_buf[N]; for (int count = 0; count < N; count++) { value_buf[count] = get_ad(); // 假设 get_ad() 是获取新数据的函数 delay(); // 假设 delay() 用于延时 } // 冒泡排序 for (int j = 0; j < N - 1; j++) { for (int i = 0; i < N - j - 1; i++) { if (value_buf[i] > value_buf[i + 1]) { char temp = value_buf[i]; value_buf[i] = value_buf[i + 1]; value_buf[i + 1] = temp; } } } return value_buf[(N - 1) / 2]; // 返回中间值 } ``` --- #### 3. 算术平均滤波法 **方法概述：** - **原理：** 连续采集`N`次数据，对这`N`次数据求算术平均值作为有效值。 - **应用场景：** 适用于一般的随机干扰，特别是那些具有一个平均值并在某个数值范围内波动的信号。 **特点：** - **优点：** 对一般的随机干扰有很好的过滤效果。 - **缺点：** 对于需要快速响应的实时控制系统不太适用，因为其计算过程相对较慢。 **C语言实现示例：** ```c #define N 12 char filter() { int sum = 0; for (int count = 0; count < N; count++) { sum += get_ad(); // 假设 get_ad() 是获取新数据的函数 delay(); // 假设 delay() 用于延时 } return (char)(sum / N); // 返回平均值 } ``` --- #### 4. 递推平均滤波法（滑动平均滤波法） **方法概述：** - **原理：** 将连续采集的`N`次数据看作一个循环队列，每次新数据到来后，队列尾部加入新数据并移除队列头部的老数据，然后对队列中的`N`个数据求算术平均值作为有效值。 - **应用场景：** 适用于需要过滤周期性干扰的场合，尤其适合高频振荡的系统。 **特点：** - **优点：** 对周期性干扰有很好的抑制作用，平滑度高。 - **缺点：** 对于偶然出现的脉冲干扰过滤效果较差。 **C语言实现示例：** ```c #define N 12 char value_buf[N]; char i = 0; char filter() { char count; int sum = 0; value_buf[i++] = get_ad(); // 假设 get_ad() 是获取新数据的函数 if (i == N) i = 0; for (count = 0; count < N; count++) { sum += value_buf[count]; } return (char)(sum / N); // 返回平均值 } ``` --- #### 5. 中位值平均滤波法（防脉冲干扰平均滤波法） **方法概述：** - **原理：** 结合了中位值滤波法和算术平均滤波法，即先进行中位值滤波去除最大值和最小值，然后对剩余的`N-2`个数据求算术平均值。 - **应用场景：** 适合用于排除偶发的脉冲干扰。 **特点：** - **优点：** 结合了两种滤波法的优点，能够较好地排除脉冲干扰。 - **缺点：** 计算过程较慢，不适合需要快速响应的应用场景。 **C语言实现示例（未完成部分）：** ```c #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(); // 假设 get_ad() 是获取新数据的函数 delay(); // 假设 delay() 用于延时 } // 冒泡排序 for (j = 0; j < N - 1; j++) { for (i = 0; i < N - j - 1; i++) { if (value_buf[i] > value_buf[i + 1]) { char temp = value_buf[i]; value_buf[i] = value_buf[i + 1]; value_buf[i + 1] = temp; } } } // 移除最大值和最小值 sum = 0; for (count = 1; count < N - 1; count++) { sum += value_buf[count]; } return (char)(sum / (N - 2)); // 返回平均值 } ``` 以上介绍的五种滤波方法是嵌入式系统中常用的软件滤波手段，每种方法都有其独特的适用场景和优缺点。选择合适的滤波方法能够显著提高数据采集的准确性和可靠性。