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百乐门赌博:如何解决的单片机的数据随机误差问题

? 2018年07月03日 09:51 ? 次阅读

极速快3是什么彩票 www.ln0d0.cn 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

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。

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。

(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()

{

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;

else

return datanew;

}

复制代码

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()

{

char value_buff[N]; //定义存储数据的数组

char count,i,j,temp;

for(count=0;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

{

for(value_buff>value_buff[i+1]

{

temp=value_buff;

value_buff=value_buff[i+1];

value_buff[i+1]=temp;

}

}

return value_buff[(N-1)/2];

}

复制代码

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。若被测量值变化比较慢,采用中值滤波法效果会比较好,但如果数据变化比较快,则不宜采用此方法。

(3)算术平均滤波算法

该算法的基本原理很简单,就是连续取N次采样值后进行算术平均。

算法的程序代码如下:

char filter()

{

int sum=0;

for(count=0;count

{

sum+=get_data();

delay():

}

return (char)(sum/N);

}

复制代码

说明:算术平均滤波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。信号的平均平滑程度完全到决于N值。当N较大时,平滑度高,灵敏度低;当N较小时,平滑度低,但灵敏度高。为了方便求平均值,N一般取4、8、16、32之类的2的整数幂,以便在程序中用移位操作来代替除法。

(4)加权平均滤波算法

由于前面所说的“算术平均滤波算法”存在平滑度和灵敏度之间的矛盾。为了协调平滑度和灵敏度之间的关系,可采用加权平均滤波。它的原理是对连续N次采样值分别乘上不同的加权系数之后再求累加,加权系数一般先小后大,以突出后面若干采样的效果,加强系统对参数变化趋势的认识。各个加权系数均小于1的小数,且满足总和等于1的结束条件。这样加权运算之后的累加和即为有效采样值。其中加权平均数字滤波的数学模型是:

式中:D为N个采样值的加权平均值:XN-i为第N-i次采样值;N为采样次数;Ci为加权系数。加权系数Ci体现了各种采样值在平均值中所占的比例。一般来说采样次数越靠后,取的比例越大,这样可增加新采样在平均值中所占的比重。加权平均值滤波法可突出一部分信号抵制另一部分信号,以提高采样值变化的灵敏度。

样例程序代码如下:

char codejq[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

//code数组为加权系数表,存在程序存储区

char codesum_jq=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

char filter()

{

char count;

char value_buff[N];

int sum=0;

for(count=0;count

{

value_buff[count]=get_data();

delay();

}

for(count=0;count

sum+=value_buff[count]*jq[count];

return(char)(sum/sum_jq);

}

复制代码


 

(5)滑动平均滤波算法

以上介绍和各种平均滤波算法有一个共同点,即每获取一个有效采样值必须连续进行若干次采样,当采速度慢时,系统的实时得不到保证。这里介绍的滑动平均滤波算法只采样一次,将一次采样值和过去的若干次采样值一起求平均,得到的有效采样值即可投入使用。如果取N个采样值求平均,存储区中必须开辟N个数据的暂存区。每新采集一个数据便存入暂存区中,同时去掉一个最老数据,保存这N个数据始终是最新更新的数据。采用环型队列结构可以方便地实现这种数据存放方式。

程序代码如下:

char value_buff[N];

char i=0;

char filter()

{

char count;

int sum=0;

value_buff[i++]=get_data();

if(i==N)

i=0;

for(count=0;count

sum=value_buff[count];

return (char)(sum/N);

}

复制代码

(6)低通滤波

将普通硬件RC低通滤波器的微分方程用差分方程来表求,变可以采用软件算法来模拟硬件滤波的功能,经推导,低通滤波算法如下:

Yn=a* Xn+(1-a) *Yn-1

式中 Xn——本次采样值

Yn-1——上次的滤波输出值;

,a——滤波系数,其值通常远小于1;

Yn——本次滤波的输出值。

由上式可以看出,本次滤波的输出值主要取决于上次滤波的输出值(注意不是上次的采样值,这和加权平均滤波是有本质区别的),本次采样值对滤波输出的贡献是比较小的,但多少有些修正作用,这种算法便模拟了具体有教大惯性的低通滤波器功能。滤波算法的截止频率可用以下式计算:

fL=a/2Pit pi为圆周率3.14…

式中 a——滤波系数; t——采样间隔时间。

例如:当t=0.5s(即每秒2次),a=1/32时;

fL=(1/32)/(2*3.14*0.5)=0.01Hz

当目标参数为变化很慢的物理量时,这是很有效的。另外一方面,它不能滤除高于1/2采样频率的干搅信号,本例中采样频率为2Hz,故对1Hz以上的干搅信号应采用其他方式滤除,低通滤波算法程序于加权平均滤波相似,但加权系数只有两个:a和1-a。为计算方便,a取一整数,1-a用256-a,来代替,计算结果舍去最低字节即可,因为只有两项,a和1-a,均以立即数的形式编入程序中,不另外设表格。

虽然采样值为单元字节(8位A/D)。为保证运算精度,滤波输出值用双字节表示,其中一个字节整数,一字节小数,否则有可能因为每次舍去尾数而使输出不会变化。

设Yn-1存放在30H(整数)和31H(小数)两单元中,Yn存放在32H(整数)和33H(小数)中。

就写到这,因为数字滤波的算法还有很多种方法,比如一阶滞后低通滤波器(惯性滤波法),限时滤波,容错冗余三中取二滤波法等等。不过由于个人能力和时间的原因,还没能把它们一一地列出。以后我会不断地找资料把它们完善。

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一块单片机在工业领域能代替PLC么?

基于51单片机的串口中断发送数据帧

很少看到有资料写如何以中断的方式发送一帧数据,如果以等待的发送 数据帧 ,对高速运行的 单片机 来说...

发表于 2018-06-03 09:23 ? 624次阅读
基于51单片机的串口中断发送数据帧

兼顾FPGA和单片机

当今,FPGA和单片机的应用非常广泛,在有FPGA知识的基础上,笔者认为可以把FPGA作为主要的学习...

发表于 2018-06-02 10:39 ? 731次阅读
兼顾FPGA和单片机

关于基于自编程功能的MCU Bootloader...

Bootloader是在单片机上电启动时执行的一小段程序。也称作固件,通过这段程序,可以初始化硬件设...

发表于 2018-06-01 18:45 ? 1656次阅读
关于基于自编程功能的MCU Bootloader...

单片机与pc串口通信程序及电路图

函数名称: com_interrup()串口接收中断处理函数。函数功能: 接收包括起始位'S'在内的...

发表于 2018-06-01 09:21 ? 2897次阅读
单片机与pc串口通信程序及电路图

一种通过手机方便地远程控制窗户开关的实用技术方案

手机终端选用Android系统。Android手机现在已经成为市场占有率最高的移动操作系统,具有高度...

发表于 2018-06-01 09:07 ? 3162次阅读
一种通过手机方便地远程控制窗户开关的实用技术方案

介绍一种即省时又节约资源的乘除法算法

单片机中的除法也是二进制的除法,和现实中数学的除法类似,是从被除数的高位开始,按位对除数进行相处取余...

发表于 2018-05-31 08:51 ? 1736次阅读
介绍一种即省时又节约资源的乘除法算法

略谈MSP43单片机端口

MSP430单片机的端口解析 MSP430单片机的端口介绍 MSP430的端口有P1、P2、P3、P...

发表于 2018-05-31 05:44 ? 147次阅读
略谈MSP43单片机端口

硬件工程师学习从何开始?市面上七大主流单片机的详...

根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性,提供的不同选择。对于简单的家电控制嵌入式系统,采用简单的8...

发表于 2018-05-30 08:40 ? 2452次阅读
硬件工程师学习从何开始?市面上七大主流单片机的详...

单片机LED点阵的纵向移动

点阵的动画显示,说到底就是对多张图片分别进行取模,使用程序算法巧妙的切换图片,多张图片组合起来就成了...

发表于 2018-05-29 18:19 ? 660次阅读
单片机LED点阵的纵向移动

一种基于MSP430单片机的时钟系统设计与实现

MSP430单片机的时钟系统 MSP430根据型号的不同最多可以选择使用3个振荡器。我们可以根据需要...

发表于 2018-05-29 15:38 ? 227次阅读
一种基于MSP430单片机的时钟系统设计与实现

MSP430单片机定时器A结构及其应用范例

MSP430单片机定时器A结构及其应用范例 ,MSP430单片机定时器A结构及其应用范例。 定时器模...

发表于 2018-05-29 15:36 ? 214次阅读
MSP430单片机定时器A结构及其应用范例

MSP430f149端口功能及设置

MSP430f149端口功能及设置 MSP430f149常用的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P...

发表于 2018-05-29 15:35 ? 609次阅读
MSP430f149端口功能及设置

单片机上操作系统的利弊分析

早在20世纪60年代,就已经有人开始研究和开发嵌入式操作系统。但直到最近,它才在国内被越来越多的提及...

发表于 2018-05-29 11:20 ? 1072次阅读
单片机上操作系统的利弊分析

物联网全栈教程-从云端到设备(八)

发表于 2018-05-28 11:26 ? 601次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(八)

物联网全栈教程-从云端到设备(九)

一 这一篇文章零妖带你学习全宇宙最简单的网页应用开发框架:Bone Web 框架,这是一个通过敲代码...

发表于 2018-05-28 11:26 ? 1018次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(九)

物联网全栈教程-从云端到设备(十)

发表于 2018-05-28 11:26 ? 617次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十)

物联网全栈教程-从云端到设备(十一)

发表于 2018-05-28 11:26 ? 1037次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十一)

物联网全栈教程-从云端到设备(十二)

一 经过前面的铺垫,你已经学会了在LinkDevelop上新建一个项目,然后通过使用MQTT电脑客户...

发表于 2018-05-28 11:26 ? 575次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十二)

物联网全栈教程-从云端到设备(十三)

一 很多朋友一听说要搞硬件总觉得还要重新学习很多电路基础知识,零妖告诉你这是个错误的想法。如果在十年...

发表于 2018-05-28 11:26 ? 530次阅读
物联网全栈教程-从云端到设备(十三)

DIY一款双路输出四电压等级电源

上面两图展示的为成品线路板,输出、输入遵循左低右高的原则。从图中大家应该不难看出,本人在有限的成本...

发表于 2018-05-28 09:16 ? 950次阅读
DIY一款双路输出四电压等级电源

大神提供的AVR单片机的相关总结

AVR文档里要求最好不要中断嵌套,只能执行完这个中断再执行下一个中断;

发表于 2018-05-27 10:16 ? 226次阅读
大神提供的AVR单片机的相关总结

三分钟告诉你:AVR单片机的熔丝与解锁

AVR单片机的熔丝位配置是AVR单片机初学者很容易出错的地方,其实只要注意一些事项,还是能够尽量避免...

发表于 2018-05-25 17:10 ? 238次阅读
三分钟告诉你:AVR单片机的熔丝与解锁

一文带你深入了解:AVR单片机程序设计架构

最精彩的部分要数多任务并行运行。简单的多进程程序还是很容易的,比方同时控制流水灯和数码管(动态),单...

发表于 2018-05-25 16:43 ? 185次阅读
一文带你深入了解:AVR单片机程序设计架构

大神教你快速上手:标准80C51单片机模拟I2C...

在做程序是我在网上找的是周立功的程序,感觉还不错顺便转载;在使用的过程中一定要注意时序、时间的问题。

发表于 2018-05-25 16:37 ? 314次阅读
大神教你快速上手:标准80C51单片机模拟I2C...

单片机的一生如同人类

一阵铃声吵醒你(wake up,激活),你感觉很饿,于是大哭(Alarm Ring),父母马上来喂你...

发表于 2018-05-25 15:13 ? 929次阅读
单片机的一生如同人类

大神手把手教你:单片机DS18B20水温控制系统...

在一些温控系统电路中,广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路,转换成A...

发表于 2018-05-25 15:09 ? 598次阅读
大神手把手教你:单片机DS18B20水温控制系统...

基于STM32F103系列单片机的无线解说器

本实例是以STM32F103系列单片机作为核心处理器,利用VS1003芯片进行音频解码的一种无线解...

发表于 2018-05-25 10:00 ? 1631次阅读
基于STM32F103系列单片机的无线解说器

基于HT1621B段式液晶??榈那τ蒙杓?/a>

段式液晶由于其功耗低、价格便宜在很多家电中得到广泛的应用,其驱动其实并不复杂,大多是情况下都是用HT...

发表于 2018-05-25 03:48 ? 593次阅读
基于HT1621B段式液晶??榈那τ蒙杓? /></a>
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mega16单片机科学计算器程序源代码

支持最大八位的无符号长整型数值计算

发表于 2018-05-24 16:08 ? 241次阅读
mega16单片机科学计算器程序源代码

目前较为主流的手势检测方案简要分析

ELMOS推出的汽车级多用途传感器IC-E909.06,同样可以实现手势检测。E909.06基于目标...

发表于 2018-05-24 15:42 ? 1024次阅读
目前较为主流的手势检测方案简要分析

esp8266中文资料汇总(esp8266引脚图...

本文首先介绍了esp8266引脚图功能与esp8266特性,其次介绍了 单片机与ESP8266串口...

发表于 2018-05-24 08:36 ? 2359次阅读
esp8266中文资料汇总(esp8266引脚图...

Microchip PIC24F32KA304超...

这讲我们讲:Microchip PIC24F32KA304超低功耗16位单片机

发表于 2018-05-23 15:47 ? 523次阅读
Microchip PIC24F32KA304超...

Microchip全新的PIC32MX3/4系列...

本视频介绍了Microchip全新的PIC32MX3/4系列高性能低成本32位单片机。该系列是对原有...

发表于 2018-05-23 14:47 ? 758次阅读
Microchip全新的PIC32MX3/4系列...

单片机的发展历程

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个...

发表于 2018-05-23 14:45 ? 3606次阅读
单片机的发展历程

PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍(上...

本课讲述PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍上篇

发表于 2018-05-23 13:48 ? 855次阅读
PIC?单片机与LED驱动及控制相关外设介绍(上...

掌握段式数码管的工作原理和如何通过动态驱动的方法...

74HC138 是常用的3-8 线译码器, 即具有3 个输入端( 管脚1,2,3) 与8 个输出端(...

发表于 2018-05-23 09:34 ? 1495次阅读
掌握段式数码管的工作原理和如何通过动态驱动的方法...

MCU单片机主流芯片公司有哪些_十大主流MCU单...

本文主要盘点了全球十家主流MCU单片机公司,分别有瑞萨电子、恩智浦、微芯科技、意法半导体、英飞凌、德...

发表于 2018-05-22 16:44 ? 1103次阅读
MCU单片机主流芯片公司有哪些_十大主流MCU单...
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