基于单片机的数字滤波算法

论文题目

单片机系统中数字滤波的算法

专业：电气工程及其自动化 学生 ： 王贵 0702570148

指导老师: 刘清 辅导老师: 葛辉南京理工大学泰州科技学院

答辩提纲

一 二 三 四 五

课题研究的背景及意义。 系统的设计框图。 硬件电路的设计。 滤波算法的介绍。 滤波算法仿真的结果。

一 课题研究的背景及意义：现代工业控制系统中电路变得越来越 复杂,相互干扰越来越强烈,模拟滤波电路已 经不能满足要求 ，数字滤波可以实现高难 度的复杂处理,而且滤波效果好工作稳定、 抗干扰性强、改变灵活、精度可控。它在 高保真的信号处理，如数字音频、图像处 理、数据传输和生物医学领域中应用得很 多。

二 系统的设计框图：

数据的采集：利用MATLAB生成一个含随机扰动的正弦信号，在一个周期内 采集256个点 ，并存在RAM里。 MATLAB的工作界面：

硬件电路设计：硬件电路主要由AT89C51单片，DAC0832芯片，运算放大 器、4×4键盘等 。

软件的设计：1.键盘扫描程序流程图：通过键盘选 择滤波算法

七种数字滤波算法：1.限幅滤波： 比较相邻的两个采样值和 Yn和Yn-1,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Yn与Yn-1之差<=A,则本次值有效 否则本次值无效, 并用Yn-1值代替Yn。 2.中值滤波： 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。

3 算术平均滤波

算法：

1 N Xi Y = ∑ N i =1

4 滑动平均滤波

算法：

将本次采样与之前的N-1次采样之和求 平均值，作为本次的滤波结果 其窗口N取值3

5 加权递推平均滤波 算法：是对滑动平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加 以不同的权，通常是，越接近现时刻的数据，权取得 越大。为了方便权系数取整数。

6 低通滤波模拟波器RC低通滤波器的微分方程采用软件算 法来模拟硬件滤波的滤波效果。 经推导，滤波算法如下：

Yn = b * Xn + (1 b) * Yn 1X n为本采样值 Yn-1为上次的滤波结果 Yn 为本次滤波结果b 为滤波系数

7 中位值平均滤波法

算法点：“中位值滤波法”+“算术平均滤波 法”连续采样N个数据，去掉一个最大值和最小 值再算出N-2个数据的算术平均值。N值的 取:3~14。

Keil+Proteus环境下的软件联调和仿真 环境下的软件联调和仿真(1)限幅滤波：

黄色的线为滤波后的波形，红色的为滤波前的波形。

(2) 中值滤波滤波结果

致谢

谢谢评审！

(3) 算术平均滤波的结果