- 相關(guān)推薦
一種基于AVR單片機(jī)的工頻干擾濾除快速算法
摘要：提出了一種利用數(shù)字濾波器濾除工頻干擾的快速算法。這種算法從AVR單片機(jī)內(nèi)部硬件乘法器的特點(diǎn)出發(fā)，采用分配系統(tǒng)數(shù)法進(jìn)行低通數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。經(jīng)過VMLAB集成開發(fā)環(huán)境的仿真驗(yàn)證，算法速度快、代碼效率高、濾波效果理想。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 定點(diǎn)小數(shù) FIR 工頻干擾 分配系數(shù)法 VMLAB
工頻干擾廣泛存在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，其產(chǎn)生的途徑主要包括輸電饋線、照明設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)以及各種電子儀器設(shè)備等。一般可以通過濾波電路消除工頻干擾，但這必將增加硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。實(shí)際上，還可以采用數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)算法，通過軟件濾波器濾除工頻干擾。軟件濾波算法的采用，無疑會(huì)在簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)的同時(shí)，使系統(tǒng)的硬件資源得到更加充分的利用，并達(dá)到降低產(chǎn)品成本的要求。
AVR單片機(jī)是Atmel公司生產(chǎn)的8位精簡(jiǎn)指令集（RISC）單片機(jī)。與同類單片機(jī)相比，在運(yùn)算速度、外設(shè)資源、靈活性等方面性能均衡，性價(jià)比較高。AVR單片機(jī)適合C語言開發(fā)，Mega系列AVR單片機(jī)還有一個(gè)內(nèi)部硬件乘法器單元。這些特點(diǎn)都為軟件濾波器的實(shí)現(xiàn)提供了極大的便利。
1 濾波算法
常用的單片機(jī)濾波算法包括中值濾波、增色值濾波、滑動(dòng)平均以及復(fù)合濾波算法等。工頻干擾的頻率范圍在50Hz附近，可以采用一個(gè)截止頻率遠(yuǎn)低于50Hz的低通濾波器來濾除工頻干擾。
假設(shè)輸入信號(hào)x(t)，輸出信號(hào)y(t)，則一個(gè)RC低通濾波器表達(dá)式為：τ[dy(t)]/dt+y(t)=x(t),其中τ為時(shí)間常數(shù)。
連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)過采樣后成為離散時(shí)間信號(hào)，低通濾波器的表達(dá)式也變?yōu)椋?/p>
τ[y(t)-y(k-1)]/ Δt+y(k)=x(t) (1)
Δt為采樣時(shí)間間隔，k為歸一化時(shí)間。
由（1）式可得：
y(k)=[1/(1+τ/Δt)]x(k)+(τ/Δt)/(1+τ/Δt)[y(k-1) (2)
令a=(τ/Δt)(1+τ/Δt)，代入（2）式，
y(k)=(1-a)·x(k)+a·y(k-1) (3)
對(duì)（3）式進(jìn)行z變換，可得：
Y(z)=(1-a) ·X(z)+a·z-1·Y(z)
所以系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：
假設(shè)采樣頻率Fs=500Hz,a分別取0.8、0.85、0.9、0.95，代入（4）式，利用matlab畫出頻率響應(yīng)曲線，如圖1。其中50H
[1] [2] [3] [4] [5]
【一種基于AVR單片機(jī)的工頻干擾濾除快速算法】相關(guān)文章：
基于FFT算法的GPS信號(hào)快速捕獲方法研究05-02
基于波束控制的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)抗干擾算法研究04-27
一種新的整周模糊度快速求解算法05-02
基于譜域球諧展開的多層快速多極子算法04-30
Toeplitz矩陣相乘的一種新快速算法04-26
基于OpenGL的3D分形樹快速顯示算法05-02
一種基于支持向量機(jī)回歸的推薦算法04-26