单片机数字滤波算法研究

单片机

第(%卷第)期#""!年%%月中国测试技术

9:10,O;,=2Q;O;0&&;9:0XYX<3Z@E+(%0@+)

#""!0@L，

单片机数字滤波算法研究

牛余朋，成

摘

曙

（第二炮兵工程学院!"#教研室，陕西西安市$%""#!）

要：本文以!%系列单片机为背景，针对电子系统中经常出现的随机干扰，介绍了几种使用较为普遍的克服随

机干扰信号的单片机数字滤波算法，并给出了相应的算法程序。同时对这几种算法进行了比较，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；随机干扰；数字滤波中图分类号：&’()*+%

文献标识码：,

文章编号：（#""!）%)$#-./*.")-""/$-"(

!"#"$%&’()$*+(%,-’.(/0,+,-$*/,*-"%

01234-5678，9:;0<=>4

（&>6=6?@7A,BCDEE6BF;78D766BD789@EE686，GDHI7$%""#!，9>D7I）

12#-%$&-：,JD78ICC>6BI7A@JD7C6BB45CD@7KC>IC4K4IEEFI556IBKD7C>66E6?CB@7D?KFKC6JK，C>DKIBCD?E6D7CB@A4?6AK6L6BIEIE8@BDC>JK@MAD8DCIEMDEC6BI7A5B@8BIJNIK6A@7O92@M!%K6BD6KC@D7>DNDCC>6BI7A@JD7C6BB45CD@7K+9@J5IBDK@7IJ@78C>6K6L6BIEIE8@BDC>JKI7AI55ED?ICD@7MD6EAP6B6IEK@J67CD@76A+

3"45(%0#：O92；QI7A@JD7C6BB45CD@7；RD8DCIEMDEC6B

%引言#+%一阶滞后滤波法

硬件滤波电路中最常用的是一阶惯性Q9模拟

在单片机应用中经常需要对输入的信号进行处理，当由于存在随机干扰使被测信号中混入了无用的成分时，可以采用滤波器滤掉信号中的无用成分，从而提高信号质量。模拟滤波器在其低频和甚低频时实现是比较困难的，而数字滤波器是不存在这些问题的。它具有精度高、高可靠性和高稳定性的特点，因此在单片机应用系统中被广泛用于克服随机误差。采用数字滤波算法克服随机误差主要有如下优点：

（%）数字滤波是由软件程序实现的，不需要硬件，因此不存在阻抗匹配的问题。

（#）对于多路信号输入通道，可以共用一个软件“滤波器”，从而降低仪表的设计成本。

（(）只要只当改变滤波器程序或元算参数，就能方便的改变滤波特性，这对于低频脉冲干扰和随机噪声的克服特别有效。

低通滤波器，当采用这种模拟滤波器来抑制低频干扰时，要求滤波器有较大的时间常数和高精度的Q9网络，增大时间常数有求增大!值，其漏电流也随之增大，从而降低了滤波效果。而采用数字滤波算法来实现动态的Q9滤波，则能很好的克服上述模拟滤波器的缺点。在模拟常数要求较大的场合这种方法显得更为实用，一阶惯性滤波算法对于周期干扰具有良好的抑制作用，其不足之处是带来了相位滞后，导致灵敏度低。同时它不能滤除频率高于采样频率二分之一（称为奈奎斯特频率）的干扰信号。例如采样频率为%"":S，则它不能滤除!":S以上的干扰信号。对于高于奈奎斯特频率的干扰信号，应该采用模拟滤波器。假设"为输入，#为滤波后的输出值，则其公式为：

$%&’!!(%)（%*’）!$%*%

式中’为与Q9值有关的一个参数，当采样间隔"C足够小时，。’T"C（UQ9）

下面是实现一阶惯性滤波算法的程序。

U!为加快程序处理速度假定基数为%""，’T"V%""!U

WA6MD76I!"

#算法介绍

为便于以下的程序书写方便，这里做一个假设：

假定从*位,R中读取数据（如果是更高位的,R可定义数据类型为D7C），子程序为86C

（）。IA

收稿日期：收到修改稿日期：万　方数据；#"".-%%-%.#""!-"%-"/