单片机软件滤波方法
10种简单的数值滤波方法
单片机利用软件抗干扰的几种滤波方法1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）A、方法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A），每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效；如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。
B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
C、缺点无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。
2、中位值滤波法A、方法：连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，取中间值为本次有效值。
B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。
C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。
3、算术平均滤波法A、方法：连续取N个采样值进行算术平均运算，N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低；N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高；N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4。
B、优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。
C、缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM。
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）。
A、方法：把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)，把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果。
N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4。
B、优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统C、缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM。
5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）A、方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”，连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值，N值的选取：3~14，B、优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。
软件抗干扰的几种办法
软件抗干扰的几种办法在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。
下面以MCS-51单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。
1、软件抗干扰方法的研究在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声(如数字滤波技术);二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。
本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。
(1) 指令冗余CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数。
当PC受干扰出现错误，程序便脱离正常轨道“乱飞”，当乱飞到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。
若“飞”到了三字节指令，出错机率更大。
在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。
通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP。
这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。
此外，对系统流向起重要作用的指令如RET、RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入两条NOP，也可将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要指令的执行。
(2) 拦截技术所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再进行出错处理。
通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。
因此先要合理设计陷阱，其次要将陷阱安排在适当的位置。
软件陷阱的设计当乱飞程序进入非程序区，冗余指令便无法起作用。
通过软件陷阱，拦截乱飞程序，将其引向指定位置，再进行出错处理。
软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址0000H的指令。
通常在EPROM中非程序区填入以下指令作为软件陷阱：NOPNOPLJMP 0000H其机器码为0000020000。
陷阱的安排通常在程序中未使用的EPROM空间填0000020000。
最后一条应填入020000，当乱飞程序落到此区，即可自动入轨。
在用户程序区各模块之间的空余单元也可填入陷阱指令。
单片机数字滤波算法
单片机主要作用是控制外围的器件，并实现一定的通信和数据处理。
但在某些特定场合，不可避免地要用到数学运算，尽管单片机并不擅长实现算法和进行复杂的运算。
下面主要是介绍如何用单片机实现数字滤波。
在单片机进行数据采集时，会遇到数据的随机误差，随机误差是由随机干扰引起的，其特点是在相同条件下测量同一量时，其大小和符号会现无规则的变化而无法预测，但多次测量的结果符合统计规律。
为克服随机干扰引起的误差，硬件上可采用滤波技术，软件上可采用软件算法实现数字滤波。
滤波算法往往是系统测控算法的一个重要组成部分，实时性很强。
1采用数字滤波算法克服随机干扰的误差具有以下优点：1.数字滤波无需其他的硬件成本，只用一个计算过程，可靠性高，不存在阻抗匹配问题。
尤其是数字滤波可以对频率很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器做不到的。
2.数字滤波使用软件算法实现，多输入通道可共用一个滤波程序，降低系统开支。
3.只要适当改变滤波器的滤波程序或运算，就能方便地改变其滤波特性，这对于滤除低频干扰和随机信号会有较大的效果。
4.在单片机系统中常用的滤波算法有限幅滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、加权平均滤波法、滑动平均滤波等。
2限幅滤波算法该运算的过程中将两次相邻的采样相减，求出其增量，然后将增量的绝对值，与两次采样允许的最大差值A进行比较。
A的大小由被测对象的具体情况而定，如果小于或等于允许的最大差值，则本次采样有效;否则取上次采样值作为本次数据的样本。
算法的程序代码如下：#define A //允许的最大差值char data; //上一次的数据char filter(){char datanew; //新数据变量datanew=get_data(); //获得新数据变量if((datanew-data)>A||(data-datanew>A))return data;elsereturn datanew;}说明：限幅滤波法主要用于处理变化较为缓慢的数据，如温度、物体的位置等。
stm32自适应滤波算法
stm32自适应滤波算法概述自适应滤波算法是一种用于处理信号的方法，它能够根据信号的特性自动调整滤波器的参数，以达到最佳的滤波效果。
在stm32单片机中，自适应滤波算法被广泛应用于信号处理和噪声抑制等领域。
本文将详细介绍stm32自适应滤波算法的原理、实现方法以及应用案例。
原理stm32自适应滤波算法的原理是基于自适应滤波理论和最优化算法。
自适应滤波理论认为，信号和噪声在频域上具有不同的特性，可以通过调整滤波器的参数来增强信号的特征并抑制噪声。
最优化算法则是为了找到最佳的滤波器参数，以使滤波效果达到最优。
具体而言，stm32自适应滤波算法的实现步骤如下：1.采集信号和噪声数据；2.对采集到的信号和噪声数据进行预处理，如去除直流分量、归一化等；3.初始化滤波器的参数，如滤波器的阶数、截止频率等；4.根据最优化算法，计算出滤波器的参数；5.将滤波器的参数应用到stm32的硬件滤波器中；6.实时采集信号，并通过滤波器进行滤波；7.输出滤波后的信号。
实现方法stm32自适应滤波算法的实现方法主要包括硬件滤波器的配置和软件算法的编程。
硬件滤波器配置stm32单片机内部集成了多种类型的硬件滤波器，如FIR滤波器和IIR滤波器。
在使用自适应滤波算法时，需要根据信号的特性选择合适的硬件滤波器，并配置滤波器的参数，如阶数、截止频率等。
软件算法编程stm32单片机提供了丰富的软件库和开发工具，可以方便地进行自适应滤波算法的编程。
开发者可以使用C语言或汇编语言编写滤波算法的代码，并借助stm32的硬件资源进行高效的计算和数据处理。
常用的自适应滤波算法包括LMS算法、RLS算法和NLMS算法等。
开发者可以根据具体的应用场景选择合适的算法，并根据算法的特点进行相应的优化。
应用案例stm32自适应滤波算法在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用案例：声音处理在语音通信系统中，常常会受到噪声的干扰。
通过使用stm32自适应滤波算法，可以有效地抑制噪声，提高语音的清晰度和可辨识度。
单片机串口rc滤波
单片机串口rc滤波
单片机串口的RC滤波通常用于滤除信号中的噪声和干扰，提高信号的稳定性和可靠性。
RC滤波电路由电阻和电容组成，通过调整电阻和电容的值，可以改变滤波的带宽和截止频率。
在单片机串口通信中，常见的RC滤波电路包括输入滤波电路和输出滤波电路。
输入滤波电路用于滤除外部信号中的噪声和干扰，保证信号的稳定传输。
输出滤波电路用于滤除信号中的谐波和噪声，保证信号的可靠输出。
RC滤波电路的原理是利用电阻和电容的充放电特性，将高频噪声和干扰滤除，保留低频信号。
在单片机串口通信中，通常采用一阶RC滤波电路，其传递函数为：Vout = Vinput * (1-exp(-t/RC))。
其中，Vinput为输入信号，Vout为输出信号，R为电阻值，C为电容值，t为时间。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的电阻和电容值，以实现所需的滤波效果。
同时，还需要考虑滤波电路对信号的影响，如信号的延迟和失真等。
如果信号的频率较高，需要采用更高阶的滤波电路或者数字滤波算法。
用51单片机实现FIR数字低通滤波器
文献标识码 ：Ａ
文章编 号：１０ ．９ ３（ ０ ０ ０ —９ ．２ ０ ７３ ７ ２ １ ） ９０ ００
即 ０４ ０ ｘ ００
，启动转换 ， ， ， 等待转换 结束 ， ／ 读入转换值
单元组成的一种装置。其功能是对输入离散信号 的数字代码 进行运算处理，以达 到改变信 号频谱 的目的 。数字滤波器是
本 实 验 做 过 大 量 测试 ， 由于 ５ 单 片 机 的 指 令 执 行速 度 有 １
＃ ｅ ｎ ｉＲ ｄｆ ｅ ｔ ＡＭ６６ （ｂＸＢ Ｅ０ ８０ ＋ ］ ｂ偶 语句 ｉ Ｗｒｅ ２４ａ ） ｙｒ ［Ｘ ００ ａ＝ ，
方便示波器观察 ， 其结构如图 ２ 所示 。由 考虑 到单片机 的数据 存储 空间很有 限，所以连接了外部 的静 新转化 为模拟信号 ， 于 ０３ ８ ２输出的是电流信号 ， 因此应 该加一个跟 随器 ， 电流 将 态Ｒ ＡＭ６ ６ ， ２ ４ 使用起来 也是非常方便 的， ＤＡ转换芯片采用的
有很大 的潜在应用。将 ＦＲ滤波器移植 到 ５ 单片机上进行仿真实现， Ｉ ｌ 初步达到 了预 期效果 ， 实现 了低 通滤波。 关键词 ：数 字滤波器 ＭＡＴ Ａ ５ Ｌ Ｂ ｌ单片机 中图分 类号 ： Ｐ Ｔ１
ｌ数字滤波器简介
数 字 滤 波 器 （ｉｉ ｌ ｉｅ） 由数 字 乘 法 器 、 法 器 和延 时 ｄｇｔ ｌ ｒ ａ ｆｔ 是 加
２１整 体 设 计 思 路 ．
因为本设计涉及 到滤波 ， 以必须有一个数据采集系统， 所 即模数转换 。 市场上专用的 ＡＤ转换芯 片繁 多， 以根据不同 可
别为低 电平和高 电平有效， 由于单片机的 Ｐ ｏ口为地址数据复 用 口， 以要加入外部锁存芯片 ７ Ｌ ３３ 所 ４ Ｓ ７ 。由图可见，２ ４的 ６６ 存储其地址为 ０ ８ ０ — ｘ Ｆ Ｆ与 Ａ ０ ０ 的地址不冲突 。 ｘ ０ ０ ０ Ｂ Ｆ ， ＤＣ ８ １ 其 Ｃ语言编程也相 当方便 ， 数据 的读取只要采用两条宏定义
单片机消除按键抖动的方法
单片机消除按键抖动的方法
单片机中，当按键被按下时，可能会出现按键抖动的现象，即按下按键后，按键会不断地重复触发，导致程序的不稳定性等问题。
为了消除按键抖动，可以采取以下方法：
1. 软件消抖法：在程序中通过延时、多次采样等方法，对按键
进行去抖处理。
但这种方法需要占用一定的CPU资源，容易影响程序的稳定性和响应速度。
2. 硬件消抖法：通过外部电路对按键进行去抖处理，如添加 RC 滤波器、加电容等组合电路，可稳定按键的电平信号，避免按键的震动和干扰。
3. 系统延时法：在按键按下后，延时一段时间再读取按键的状态，可消除按键的抖动。
但这种方法需要根据实际情况设置合适的延时时间，否则会影响系统的响应速度。
4. 确认法：在按键按下后，通过程序对按键的状态进行多次确认，只有当确认多次读取的状态一致时，才认为按键的状态是有效的。
这种方法需要设置合适的确认次数和时间，才能达到较好的去抖效果。
总之，消除按键抖动是单片机程序开发中的一个重要问题，需要根据实际情况选择合适的去抖方案，保证程序的稳定性和可靠性。
- 1 -。
滤波算法
滤波算法在单片机系统中常用的滤波算法有限幅滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、加权平均滤波法、滑动平均滤波等。
1.限幅滤波算法该运算的过程中将两次相邻的采样相减，求出其增量，然后将增量的绝对值，与两次采样允许的最大差值A进行比较。
A的大小由被测对象的具体情况而定，如果小于或等于允许的最大差值，则本次采样有效;否则取上次采样值作为本次数据的样本。
算法的程序代码如下：#defineA //允许的最大差值char data;//上一次的数据char filter(){chardata_new; //新数据变量data_new=get_data(); //获得新数据变量if((data_new-data)>A||(data-data_new>A))return data;elsereturndata_new;}说明：限幅滤波法主要用于处理变化较为缓慢的数据，如温度、物体的位置等。
使用时，关键要选取合适的门限制A。
通常这可由经验数据获得，必要时可通过实验得到。
2.中值滤波算法该运算的过程是对某一参数连续采样N次(N一般为奇数)，然后把N次采样的值按从小到大排列，再取中间值作为本次采样值，整个过程实际上是一个序列排序的过程。
算法的程序代码如下：#define N11 //定义获得的数据个数char filter(){charvalue_buff[N]; //定义存储数据的数组char count,i,j,temp;for(count=0;count<N;count++){value_buf[count]=get_data();delay(); //如果采集数据比较慢，那么就需要延时或中断}for(j=0;j<N-1;j++){for(value_buff[i]>value_buff[i+1]{temp=value_buff[i];value_buff[i]=value_buff[i+1];value_buff[i+1]=temp;}}returnvalue_buff[(N-1)/2];}说明：中值滤波比较适用于去掉由偶然因素引起的波动和采样器不稳定而引起的脉动干扰。
基于单片机的AD采集的滤波算法
2.2 AVR单片机内部ADO介
（1）预分频与转换时间
在通常情况下，ADC的逐次比较转换电路要达到最大精度时，需要
50kHz~200kHz之间的采样时钟。在要求转换精度低于10位的情况下，ADC勺采 样时钟可以高于200kHz,以获得更高的采样率。
(4)线性度
线性度有时又称为非线性度，它是指转换器实际的转换特性与理想直线的 最大偏差。
(5)绝对精度
在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之 差的最大值，称为绝对精度。对于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行 测量，它包括了所有的误差。
（6）转换速率
ADC的转换速率是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。
单的方法是等到第一次转换完成后再改变通道的设置。然而由于此时新一次的转 换已经自动开始，所以，当前这次的转换结果仍反映前一通道的转换值，而下一
次的转换结果将为新设置通道的值。
2)ADC电压参考源
ADC的参考电压(VREF决定了A/D转换的范围。如果单端通道的输入电 压超过VREF将导致转换结果接近于0x3FF(1023)。ADC的参考电压VREF可以 选择为AVCC或芯片内部的2.56V参考源，或者为外接在AREF引脚上的参考电压 源。
1引言
理论上讲单片机从A/D芯片上采集的信号就是需要的量化信号，但是由于
存在电路的相互干扰、电源噪声干扰和电磁干扰，在A/D芯片的模拟输入信号上 会叠加周期或者非周期的干扰信号， 并会被附加到量化值中，给信号带来一定的 恶化。考虑到数据采集的实时性和安全性，有时需要对采集的数据进行软处理， 一尽量减小干扰信号的影响，数字滤波算法就算通过特定的计算机处理，降低干
单片机抗干扰措施
单片机抗干扰措施单片机在实际应用中，由于周围环境的电磁干扰和电源干扰等原因，很容易受到各种干扰信号的影响，从而导致系统不稳定、运行异常甚至崩溃。
为了保证单片机正常工作和提高系统稳定性，需要采取一系列的抗干扰措施。
本文将从硬件和软件两方面，重点讨论单片机的抗干扰措施。
1.电源滤波器：在单片机外围电路中添加电源滤波器，用于滤除电源中的高频和低频噪声。
常见的电源滤波器有电容滤波器和电感滤波器等。
其中，电容滤波器可以滤除高频噪声，而电感滤波器可以滤除低频噪声。
2.地线设计：合理布局地线，减小地线回路的面积。
在单片机电路中，地线是一个重要的参考信号，合理设计地线可以减小电磁干扰。
同时，还可以采用单点接地的方式，将各个模块的地线连接在一起，减少地线回路的面积。
3.信号线布线：将信号线与电源线和高功率线分开布线，避免相互干扰。
信号线间的距离尽量保持一定的间隔，可以有效减小电磁干扰。
4.屏蔽：对于特别敏感的模拟信号线，可以采用屏蔽措施，如采用屏蔽线、屏蔽罩等。
屏蔽可以防止外界电磁干扰对信号线的影响。
5.滤波电容：在单片机电路中，可以在需要进行滤波的信号线两端串联一个滤波电容，用于滤除高频噪声。
常见的滤波电容有电容器和电容二极管等。
6.增加抗干扰电路：可以在单片机电路中添加抗干扰电路，如抗干扰电容、抗干扰电感等。
这些电路可以有效地抑制外界干扰信号。
7.使用稳压器：在单片机电路中，可以使用稳压器来提供稳定的电压，防止电源干扰引起的系统不稳定。
1.软件滤波：在单片机程序中，可以通过软件滤波的方式来滤除干扰信号。
例如，在读取模拟传感器信号时，可以进行多次采样并求平均值，以减小采样误差和滤除干扰。
2.软件延时：在一些对实时性要求不高的任务中，可以通过软件增加适当的延时，以减小干扰对系统的影响。
例如，在控制器输入信号采样之前，可以先进行一段延时。
3.软件重发：对于容易受到干扰的信号，可以通过软件重发的方式来提高信号的可靠性。
单片机按键去抖原理
单片机按键去抖原理在单片机中，主要有硬件和软件两种方式来实现按键去抖。
硬件去抖的原理是通过电路来实现，常用的电路有RC滤波电路、Schmitt触发器电路和稳压二极管电路。
RC滤波电路是通过在按键信号线路上串联一个电阻和一个电容，来对信号进行滤波。
当按键按下时，电容会从低电平快速充电到高电平，此时电压上升的速度较快。
而当按键释放时，电容会通过电阻缓慢放电，使得电压下降的速度较慢。
通过RC滤波电路，可以将快速变化的按键信号转换为缓慢变化的信号，从而避免了信号抖动。
Schmitt触发器电路是通过将按键信号输入到一个Schmitt触发器中，利用触发器的滞后特性来实现去抖。
Schmitt触发器有两个阈值，即上阈值和下阈值，当输入信号高于上阈值时，输出保持高电平；当输入信号低于下阈值时，输出保持低电平。
只有输入信号在上下阈值之间切换时，输出才会发生变化。
通过使用Schmitt触发器电路，可以使得按键信号在较窄的范围内才触发，从而避免了信号抖动。
稳压二极管电路是通过将按键信号通过一个稳压二极管分流到地上来实现去抖。
稳压二极管具有一定的电流限制特性，可以通过限制按键信号的上升速度，从而达到去抖效果。
当按键按下时，相应的稳压二极管会导通，将信号分流到地上，达到去抖的效果。
除了硬件去抖外，软件去抖也是一种常见的实现方式。
软件去抖的原理是通过在程序中控制按键信号的采样和判断，从而实现去抖。
常用的软件去抖方法有延时法、状态变化法和计数法。
延时法是在按键检测的程序中加入一定的延时，在延时后再次检测按键状态，如果状态保持不变，则判断为有效按键操作。
状态变化法是通过判断按键信号的上升沿和下降沿来确定按键状态的变化，当检测到状态变化时，判断为有效按键操作。
计数法是通过在程序中设置一个计数器来统计按键状态的次数，在一定的计数范围内连续采样到相同的按键状态时，判断为有效按键操作。
软件去抖相比硬件去抖的优点在于不需要额外的硬件电路，通过编写程序即可实现去抖功能。
基于单片机及FPGA的程控滤波器设计与实现
基于单片机及FPGA的程控滤波器设计与实现
滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，可用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除。
它在电子领域中占有很重要的地位，在信
号处理、抗干扰处理、电力系统、抗混叠处理中都得到了广泛的应用。
而对
于程控滤波器，该系统的最大特点在于其滤波模式可以程控选择，且-3dB截
止频率程控可调，相当于一个集多功能于一体的滤波器，将有更好的应用前景。
此外，系统具有幅频特性测试的功能，并通过示波器显示频谱特性，可
直观地反应滤波效果。
1方案论证与选择
1．1可变增益放大模块的设计与论证
方案1：数字电位器控制两级INA129级联。
用FPGA控制数字电位
器DS1267使其输出不同的阻值，作为高精度仪表放大器INA129的反馈电阻。
通过控制数字电位器来改变INA129的放大倍数，从而实现放大器的增益可调。
单片机按键去抖动程序设计思路
单片机按键去抖动程序设计思路
1.去抖动原理：按键在按下和松开的瞬间会产生震动，导致按键信号在短时间内出现多次转换，给程序带来困扰。
为了解决这个问题，需要对按键信号进行去抖动处理，即在按键按下和松开时，只记录一次按键状态变化。
2.软件去抖动方法：软件去抖动方法主要通过软件延时来判断按键信号是否稳定。
具体来说，可以通过以下步骤实现软件去抖动：-初始化按键引脚为输入模式，并使能内部上拉电阻；
-设定一个延时时间阈值t，用于判断按键是否稳定；
-读取按键引脚的电平，如果为低电平，说明按键按下；
-进入一个循环，每次循环读取一次按键引脚的电平，并与前一次读取的电平进行比较；
-如果连续读取到的电平与前一次相同，说明按键信号稳定；
-如果连续读取到的电平与前一次不同，则说明按键信号还在抖动，继续读取直到连续读取到的电平与前一次相同；
-当稳定的电平持续时间超过延时时间阈值t时，认为按键信号已稳定，可以进行相应的处理。
3. 硬件去抖动方法：硬件去抖动方法主要通过电路设计来实现。
常见的硬件去抖动电路包括RC滤波电路和Schmitt触发器电路。
其中，RC 滤波电路利用电容和电阻的特性，对按键信号进行平滑处理；Schmitt触发器电路则通过正反馈的方式，将不稳定的信号转换为稳定的信号。
这两种方法可以根据实际需求选择。
总结：
按键去抖动程序设计可以通过软件去抖动和硬件去抖动两种方式实现。
软件去抖动主要通过软件延时判断按键信号是否稳定，而硬件去抖动则通
过电路设计实现。
根据具体的应用场景和需求，可以选择适合的方法来设
计按键去抖动程序。
ARM单片机的硬件乘法器在软件滤波中的应用
２ ０８ 年 ９ 月 ０
ＡＲＭ 单 片 机 的硬 件乘 法 器在 软 件 滤 波 中的应 用
李 莉
（ 原大学 太 摘 机电工程系 ， 山西 太原 ０００ ） ３ ０９
要 ： Ａ 转 换 中利 用 ３ 位 Ａ 在 Ｄ ２ ＲＭ 单 片 机 的 硬件 乘 法 器 实现 低 通 滤 波 ； 种 滤 波 方 法 包括 算 法确 定 、 此
远 低于 ５ Ｈｚ ０ 的低通 滤波器 来滤 除工频 干扰 。
８ Ｏｌ ｌ ’ Ｏ
１‘ ０
假设 输入 信号 为 （ ）输 出信 号 为 Ｙ ）则 ｔ， （ ，
Ｒ Ｃ低通 滤 波 器 的表 达 式 为 ：＿ （ ］ ｚ ｙ ） ［ ＋ｙ
．
Ｆｅ ｕｎ ｙ ｒｄ ｓｃ ｒｑ ｅ ｃ （ ／ ｅ ） ｅ
图 Ｉ ５Ｈ 幅 度衰 减 ０ｚ 表 １ 幅 度 衰 减 表
（ ） ６ ｔ ， 中 ｒ为时 间常数 。 ｔ ＝５（）其
经 离散化后 ， 上式 变为 ： ｒ Ｙ ｔ ～Ｙ ｋ一１ ］￣ ＋ｙ ｋ ＝ｚ（ ） （ ） ［（） （ ） ／ｘ ｔ （） ｔ １
△ 为采 样 时间间隔 ， ｔ ｋ为归一 化 时间 。
所 以系统 的传 递 函数 为 ：
Ｈ（ ＝ （） ４
降低系统 开 销 ， 高 程 序 效 率 ， 用 定 点 小 数 表 提 采 示形 式进行 乘法运 算是最 佳选择 。 Ｒ Ａ Ｍ 单 片 机ｌ 是 一 种 ３ ３ ｊ ２位 精 简 指 令 集
基于单片机和MATLAB的FIR滤波器设计
Design of FIR Filter Based on MCU and MATLAB
Liu Suping
(Puyang Vocational and Technical College, Puyang Henan 457000, China)
Key words: MCU; MATLAB; FIR filter
0 引言
数字技术不断发展的过程中，数字滤波器备受人们的重 视，广泛应用于众多领域，比如自动控制、航空航天、军事等。 数字滤波器的可靠性良好，具有较高的精准度和灵活性，但 设计传统数字滤波器时复杂度较高，工作过程中的计算量较 大，特性调整比较困难，对数字滤波器的发展有所制约。因此， 本文设计了基于单片机和 MATLAB 的 FIR 滤波器。
200。点击 Design Filter 控件，显示滤波器特征图，如图 2 所示。
正弦信号 A 正弦信号 B
加法器
数字滤波器
FDA tool
图 3 仿真模型
（a）f=2 Hz
示波器
（b）f=300 Hz
图 2 数字滤波器的频域特性
数字滤波器的界面主要包括特性区和 Design Filter 两部 分。界面上半部分指特性区，能够充分展现滤波器的特性； 界面下半部分指 Design Filter，主要目的是设置滤波器参数。
软件开发与应用
信息与电脑 China Computer & Communication
2019 年第 8 期
基于单片机和 MATLAB 的 FIR 滤波器设计
刘素苹
单片机温度滤波算法
单片机在数据采集过程中，经常会遇到随机误差的问题，这些误差可能由环境干扰、设备精度等因素引起。
为了提高温度测量的准确性和稳定性，可以采用滤波算法对采集到的温度数据进行处理。
以下是一些常见的温度滤波算法：
1. 算术平均滤波法：
连续采样N次温度值。
计算这N次采样值的平均值作为滤波后的温度值。
这种方法的平滑度高，但灵敏度较低。
2. 中位值滤波法：
连续采样N次温度值。
将这N个数从小到大排序。
取中间的数值作为滤波后的温度值。
这种方法对温度等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果，但对快速变化的参数不宜。
3. 限幅滤波法：
设定一个经验值A，表示两次采样允许的最大偏差。
每次采样时，判断当前值与上次值之差是否小于A，只有当这个条件满足时，本次采样值才有效。
这种方法可以克服脉冲干扰，但对周期性干扰的处理效果不佳。
4. 滑动平均滤波法：
每次采样的新数据替换队列中的旧数据，保持队列长度不变。
计算队列中所有数据的平均值作为滤波结果。
这种方法可以较好地抑制随机干扰，适用于信号变化较慢的情况。
5. 加权平均滤波法：
给不同时间的采样值分配不同的权重。
计算加权后的平均值作为滤波结果。
这种方法可以根据数据的重要性分配权重，提高滤波效果。
6. 低通滤波法：
允许低于特定频率的信号通过，抑制高频噪声。
通常用于信号处理的软件滤波中。
单片机dac滤波
单片机dac滤波
单片机DAC滤波是指在单片机系统中，利用数字模拟转换器（DAC）对信号进行滤波处理的过程。
这种滤波通常用于消除噪声、平滑信号或提取特定频率的成分。
在单片机DAC滤波中，通常使用低通滤波器（LPF）或带通滤波器（BPF）来实现。
低通滤波器主要用于滤除高频噪声，保留低频信号；带通滤波器则用于提取特定频率范围的信号，滤除其他频率成分。
单片机DAC滤波的实现方法有多种，其中一种常用的方法是使用离散时间滤波器（Discrete-Time Filter，简称DTL）。
离散时间滤波器基于离散时间信号处理理论，通过一系列离散时间点上的样本值来逼近连续时间信号。
在单片机DAC滤波中，离散时间滤波器可以通过对DAC输出的离散值进行加权平均，实现连续时间信号的低通或带通滤波。
另外，还有一种常用的方法是使用无限冲激响应滤波器（Infinite Impulse Response Filter，简称IIR滤波器）或有限冲激响应滤波器（Finite Impulse Response Filter，简称FIR滤波器）。
这些滤波器通过对输入信号进行卷积运算，实现信号的滤波处理。
在单片机DAC滤波中，可以使用IIR或FIR滤波器对DAC输出的离散值进行卷积运算，实现连续时间信号的低通或带通滤波。
总的来说，单片机DAC滤波是一种有效的信号处理方法，可以用于消除噪声、平滑信号或提取特定频率的成分。
根据具体的应用需求，可以选择不同的滤波器类型和实现方法，以达到最佳的滤波效果。
单片机 一阶滤波
单片机一阶滤波单片机的一阶滤波是一种广泛应用于信号处理的滤波方法。
它适用于许多领域，如音频处理、图像处理、传感器信号处理等。
一阶滤波不仅具有简单易懂的算法，而且性能稳定可靠，被广大工程师和爱好者广泛采用。
一阶滤波的工作原理是通过对输入信号进行逐点处理，根据信号与先前处理结果的关系，来计算输出结果。
其核心思想是对输入信号进行加权平均，以减小信号中的噪声和干扰。
一阶滤波的处理过程中，根据输入信号的变化速度和幅度大小，可以调整滤波器的参数，以实现对不同频率信号的滤波效果。
在实际应用中，一阶滤波器可以采用多种形式，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
低通滤波器主要用于去除信号中的高频成分，使得输出信号更加平滑。
高通滤波器则用于去除信号中的低频成分，使得输出信号更加尖锐。
带通滤波器则可以选择性地保留某个频率范围内的信号。
在实际应用中，一阶滤波的参数设置对滤波效果有着至关重要的影响。
参数的选择需要根据具体的应用需求和信号特点进行调整。
例如，在音频处理中，为了保留信号中的低频成分，通常会选择较低的截止频率；而在传感器信号处理中，为了快速地响应信号变化，通常会选择较高的截止频率。
在实际的单片机应用中，一阶滤波可以通过软件算法实现，也可以通过硬件电路实现。
通过软件算法实现一阶滤波，可以利用单片机内部的计算能力，通过简单的计算公式来实现滤波效果。
通过硬件电路实现一阶滤波，则可以利用滤波器、运算放大器等电子器件来实现。
在实际应用中，一阶滤波器的性能也会受到一些限制。
例如，一阶滤波器的滤波效果有限，无法完全去除信号中的噪声和干扰。
此外，一阶滤波器对输入信号的响应时间也有一定的限制，不能实现过快的响应。
因此，在一些要求较高的应用中，可以采用更高阶的滤波器来实现更好的滤波效果。
总的来说，一阶滤波是一种简单实用的信号处理方法，其原理简单易懂，性能稳定可靠。
在单片机应用中，一阶滤波器可以通过软件算法和硬件电路实现。
通过合理选择滤波器的参数，可以实现滤除高频或低频成分的效果。
单片机提高计算精度的方法
单片机提高计算精度的方法
单片机提高计算精度的方法主要有以下几种：
1. 采用高位扩展：通过软件实现高位扩展，将两个四位数进行相乘，扩展到八位数，从而实现更高的计算精度。
需要注意的是，扩展计算需要用到多字节运算和高级算法，程序设计难度和复杂度都会有所增加。
2. 采用更高位的寄存器：对于基于16位的单片机，可以使用更高位的寄存器来实现更高的计算精度。
但需要注意单片机的位宽度和内存大小问题，以确保计算器正常运行。
3. 采用大型存储芯片：通过外部存储器来存储更大的数值，实现更高的计算精度。
这种方法可能导致速度变慢和硬件成本上升，但可以有效扩展计算器的功能。
4. 采用滤波算法：如算术平均滤波法、递推平均滤波法、中值滤波法、一阶滞后滤波法、加权平均滤波法等，针对环境及电压波动、增益误差和偏移误差进行滤波处理，减小误差。
5. 采用高精度稳定电源供给：减少电源电压变化误差。
可以选择温度系数比较好、精度比较高的电源模块提供稳定的电压。
6. 利用数学变换减小运算误差：减小温度漂移、湿度、环境等及电源电压的波动引起的误差。
7. 利用软件滤波方法：减小误差。
总之，基于单片机的计算器的最大计算精度和值取决于单片机的位宽度和处理能力，需要在设计和选型时加以考虑，并采用合适的方法实现更高的计算精度。
软件PWM法具哪些优缺点
软件PWM法具哪些优缺点
软件PWM 法具哪些优缺点PWM 软件法控制充电电流本方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM 端口，在不改变PWM 方波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWM 控制寄存器来调整PWM 的占空比，从而控制充电电流。
本方法所要求的单片机必须具有ADC 端口和PWM 端口......
软件PWM 法具哪些优缺点
PWM 软件法控制充电电流
本方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM 端口，在不改变PWM 方波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWM 控制寄存器来调整PWM 的占空比，从而控制充电电流。
本方法所要求的单片机必须具有ADC 端口和PWM 端口这两个必须条件，另外ADC 的位数尽量高，单片机的工作速
度尽量快。
在调整充电电流前，单片机先快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM 的占空比;若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM 的占空比。
在软件PWM 的调整过程中要注意ADC 的读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰，合理采用算术平均法等数字滤波技术。
软件PWM 法具有以下优缺点。
优点：
简化了PWM 的硬件电路，降低了硬件的成本。
利用软件PWM 不用外部的硬件PWM 和电压比较器，只需要功率MOSFET、续流磁芯、储能电容等元器件，大大简化了外围电路。
可控制涓流大小。
在PWM 控制充电的过程中,单片机可实时检测ADC 端口上充电电流的大小，并根据充电电流大小与设定的涓流进行比较，以决定。