一种ADC采样算法，中位值平均滤波+递推平均滤波

前言

在实际AD采集场景中，会出现周期性变化和偶然脉冲波动干扰对AD采集的影响

这里使用中位值平均滤波+递推平均滤波的结合

参考前人写好的代码框架，也参考博主GuYH_下面这篇博客，在此基础上稍作修改，写出这篇博客，能应用于实际项目。常用ADC采样数字滤波算法最全汇总！！！【❤️建议收藏❤️】_adc滤波算法_GuYH_的博客-CSDN博客

以后有机会，搞个上位机对比几种算法的优劣。

有纰漏请指出，转载请说明。

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算法讲解

中位值滤波：采样10次，去掉最大和最小的值，求和再除8，对脉冲波有抑制作用。

递推平均滤波：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。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。

优点：适用于周期性变化和偶然脉冲波动干扰的AD采集。

缺点：灵敏度低；对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不适于脉冲干扰较严重的场合。

代码

因为项目用的是比51还low的单片机，所以不能进行太高频的AD采样，否则会大量占用CPU；采样次数也不能设置太高，否则占用大量RAM空间。

每10ms进行一次中位值滤波

每100ms进行一次递推平均滤波

adc.h

#ifndef __ADC_H
#define	__ADC_H

#include "sys.h"


#define AD_Channel_Num  4 	// ADC的通道数
#define AD_Sample_Num   4 	// 采样次数

void AdcInit(void);
u16 ADC_Sample(u8 adch);
void AdcLoopTask(void);

typedef struct {
    u16 V_Chip_0V6;
    u16 V_Bat;
    u16 V_In;
    u16 I_Cur;
    u8  sampleCnt;                      //采样计数
    u8  bSampleInit;					// 去除前几次的采样值的标志位，0为去除，1为开始滤波
    u8  u8ArraryIndex;					// 当前采样的索引			
	u16 u16SampleValue[AD_Channel_Num];	// 规则转换时DMA搬运的目标数组
	u16 u16ValueSum[AD_Channel_Num];	// ADC采样值的总和
	u16	u16Value[AD_Channel_Num];		// 平均滤波后的AD值	
} ADC_S;

extern ADC_S stAdc;

#endif	//__ADC_H

adc.c

#include "sys.h"

ADC_S stAdc;
/********************************************
*	@函数名	AdcInit
*	@描述	ADC循环任务
*	@参数	无
*	@返回值	无
*	@注意	无
********************************************/
void AdcInit(void)
{
	TRISA0 = 1;		//将RA0设置为输入
	TRISA2 = 1;		//将RA2设置为输入
	TRISA5 = 1;		//将RA5设置为输入
}

/********************************************
*	@函数名	AD_Sample
*	@描述	AD采样
*	@参数	adch - 检测通道
*	@返回值	ad_result - 8次AD平均值 
*	@注意	采样通道需自行设置为模拟口，采样10次,取中间八次的平均值为采样结果存于adresult中
********************************************/
u16 ADC_Sample(u8 adch)
{
	u32 adsum = 0;
	u16 admin = 4096,admax = 0;
	u8 adtimes = 0;
	u16 ad_temp,adresult;
	u8 j;
	ADCON1 = 0B00000101;			//左对齐,选用VDD 2.0V做AD基准
	ADCON0 = 0X81 | (adch << 2);	//ADCclk = Fosc/32
	asm("nop");
	asm("nop");

	for(j=0;j<10;j++)
	{
		GODONE = 1;						//开始转换
		u8 i = 64;
		
		while(GODONE)
		{
			__delay_us(100);	//延时100us(编译器内置函数)
			if(0 == (--i))		//延时6.4ms仍没有AD转换结束，跳出程序
				return;
		}
		
		ad_temp=(ADRESH<<4)+(ADRESL>>4);	//计算12位AD值
		adresult = ad_temp;
		
		if(ad_temp > admax)
			admax = ad_temp;				//AD采样最大值
		else if(ad_temp < admin)
			admin = ad_temp;				//AD采样最小值
		
		adsum += ad_temp;
	}
	adsum = adsum - admax - admin;
	adresult = adsum >> 3;		//8次平均值作为最终结果
	return adresult;
}

/********************************************
*	@函数名	AdcSampleAllChanel
*	@描述	对所有ADC通道都进行采样
*	@参数	无
*	@返回值	无
*	@注意	无
********************************************/
static void AdcSampleAllChanel(void)
{
	stAdc.u16SampleValue[0] 	= ADC_Sample(0x0F);		//芯片内部0.6V电压
	IO_Vbat_Sample_Ctrl = 1;	
	stAdc.u16SampleValue[1] 	= ADC_Sample(0x00);		//电池电压
	IO_Vbat_Sample_Ctrl = 0;
	stAdc.u16SampleValue[2] 	= ADC_Sample(0x05);		//输入电压
	stAdc.u16SampleValue[3] 	= ADC_Sample(0x02);		//电流采样电压
}

/********************************************
*	@函数名	AdcMoveAverageFilter
*	@描述	ADC递推平均滤波法
			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
			优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高；试用于高频振荡的系统
			缺点：灵敏度低；对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不适于脉冲干扰较严重的场合
*	@参数	无
*	@返回值	无
*	@注意	无
********************************************/
static void AdcMoveAverageFilter(void)
{
	u8 i = 0;
/******************************* u16ValueSum加上最新的值并剔除最旧的值 *******************************/
	for (i=0; i>2;	//在均值滤波的基础上进行递推均值滤波
		}
	}

/******************************* u16ValueArray添加最新的值 *******************************/	
	for (i=0; i= AD_Sample_Num ) {
        stAdc.u8ArraryIndex = 0;
        stAdc.bSampleInit = 1;
    }	
}

typedef struct {
	u16 V_Chip_0V6;
    u16 V_Bat;
    u16 V_In;
    u16 I_Cur;
} ADC_TEST_S;
ADC_TEST_S stAdc1;
/********************************************
*	@函数名	AdcLoopTask
*	@描述	ADC循环任务
*	@参数	无
*	@返回值	无
*	@注意	无
********************************************/
void AdcLoopTask(void)
{
	
	AdcSampleAllChanel();
	stAdc.sampleCnt++;
	if (stAdc.sampleCnt > 10)
	{
		stAdc.sampleCnt = 0;
		AdcMoveAverageFilter();
		stAdc.V_Chip_0V6 = stAdc.u16Value[0];
		stAdc.V_Bat		 = stAdc.u16Value[1];
		stAdc.V_In		 = stAdc.u16Value[2];
		stAdc.I_Cur		 = stAdc.u16Value[3];
	}	
}

改进递推平均滤波占用大量RAM空间的方法

减去的不是队首的值，而是上一次得到的平均值

如果有10个通道，递推平均滤波个数为10个，那么，改进后，可以省去10*10*2=200byte个字节

这里我采集了4个通道，递推平均滤波个数为4个（8个在改进前RAM溢出了 哭笑 ）

改进前

改进后：

省去了4*4*2=32byte个字节的空间