軟件濾波在嵌入式的數據采集和處理中有着很重要的作用，這10種方法各有優劣，根據自己的需要選擇。同時提供了C語言的參考代碼，希望對各位能有幫助。（以下10種軟件濾波方法轉自“匠人的百寶箱”，程序由網友OurWay提供，表示感謝。）
1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
A、方法：
根據經驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A）
每次檢測到新值時判斷：
如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
如果本次值與上次值之差>A,則本次值無效,放棄本次值,用上次值代替本次值
B、優點：
能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
C、缺點
無法抑制那種周期性的干擾
平滑度差
/* A值可根據實際情況調整
value為有效值，new_value為當前采樣值
濾波程序返回有效的實際值 */
1 #define A 10 2 3 char value; 4 5 char filter() 6 7 { 8 9 char new_value; 10 11 new_value = get_ad(); 12 13 if ( ( new_value - value > A ) || ( value - new_value > A ) 14 15 return value; 16 17 return new_value; 18 19 }
2、中位值濾波法
A、方法：
連續采樣N次（N取奇數）
把N次采樣值按大小排列
取中間值為本次有效值
B、優點：
能有效克服因偶然因素引起的波動干擾
對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
C、缺點：
對流量、速度等快速變化的參數不宜
/* N值可根據實際情況調整
排序采用冒泡法*/
1 #define N 11 2 3 char filter() 4 5 { 6 7 char value_buf[N]; 8 9 char count,i,j,temp; 10 11 for ( count=0;count<N;count++) 12 13 { 14 15 value_buf[count] = get_ad(); 16 17 delay(); 18 19 } 20 21 for (j=0;j<N-1;j++) 22 23 { 24 25 for (i=0;i<N-j;i++) 26 27 { 28 29 if ( value_buf[i]>value_buf[i+1] ) 30 31 { 32 33 temp = value_buf[i]; 34 35 value_buf[i] = value_buf[i+1]; 36 37 value_buf[i+1] = temp; 38 39 } 40 41 } 42 43 } 44 45 return value_buf[(N-1)/2]; 46 47 }
3、算術平均濾波法
A、方法：
連續取N個采樣值進行算術平均運算
N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低
N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高
N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4
B、優點：
適用於對一般具有隨機干擾的信號進行濾波
這樣信號的特點是有一個平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動
C、缺點：
對於測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制不適用
比較浪費RAM
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 5 { 6 7 int sum = 0; 8 9 for ( count=0;count<N;count++) 10 11 { 12 13 sum + = get_ad(); 14 15 delay(); 16 17 } 18 19 return (char)(sum/N); 20 21 }
4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
A、方法：
把連續取N個采樣值看成一個隊列
隊列的長度固定為N
每次采樣到一個新數據放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)
把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果
N值的選取：流量，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
B、優點：
對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高
適用於高頻振盪的系統
C、缺點：
靈敏度低
對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差
不易消除由於脈沖干擾所引起的采樣值偏差
不適用於脈沖干擾比較嚴重的場合
比較浪費RAM
1 #define N 12 2 3 char value_buf[N]; 4 5 char i=0; 6 7 char filter() 8 9 { 10 11 char count; 12 13 int sum=0; 14 15 value_buf[i++] = get_ad(); 16 17 if ( i == N ) i = 0; 18 19 for ( count=0;count<N,count++) 20 21 sum = value_buf[count]; 22 23 return (char)(sum/N); 24 25 }
5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
A、方法：
相當於“中位值濾波法”+“算術平均濾波法”
連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值
然后計算N-2個數據的算術平均值
N值的選取：3~14
B、優點：
融合了兩種濾波法的優點
對於偶然出現的脈沖性干擾，可消除由於脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點：
測量速度較慢，和算術平均濾波法一樣
比較浪費RAM
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 5 { 6 7 char count,i,j; 8 9 char value_buf[N]; 10 11 int sum=0; 12 13 for (count=0;count<N;count++) 14 15 { 16 17 value_buf[count] = get_ad(); 18 19 delay(); 20 21 } 22 23 for (j=0;j<N-1;j++) 24 25 { 26 27 for (i=0;i<N-j;i++) 28 29 { 30 31 if ( value_buf[i]>value_buf[i+1] ) 32 33 { 34 35 temp = value_buf[i]; 36 37 value_buf[i] = value_buf[i+1]; 38 39 value_buf[i+1] = temp; 40 41 } 42 43 } 44 45 } 46 47 for(count=1;count<N-1;count++) 48 49 sum += value[count]; 50 51 return (char)(sum/(N-2)); 52 53 }
6、限幅平均濾波法
A、方法：
相當於“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
每次采樣到的新數據先進行限幅處理，
再送入隊列進行遞推平均濾波處理
B、優點：
融合了兩種濾波法的優點
對於偶然出現的脈沖性干擾，可消除由於脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點：
比較浪費RAM
/*
*/
略 參考子程序1、3
7、一階滯后濾波法
A、方法：
取a=0~1
本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果
B、優點：
對周期性干擾具有良好的抑制作用
適用於波動頻率較高的場合
C、缺點：
相位滯后，靈敏度低
滯后程度取決於a值大小
不能消除濾波頻率高於采樣頻率的1/2的干擾信號
/* 為加快程序處理速度假定基數為100，a=0~100 */
1 #define a 50 2 3 char value; 4 5 char filter() 6 7 { 8 9 char new_value; 10 11 new_value = get_ad(); 12 13 return (100-a)*value + a*new_value; 14 15 }
8、加權遞推平均濾波法
A、方法：
是對遞推平均濾波法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權
通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。
給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低
B、優點：
適用於有較大純滯后時間常數的對象
和采樣周期較短的系統
C、缺點：
對於純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信號
不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差
/* coe數組為加權系數表，存在程序存儲區。*/
1 #define N 12 2 3 char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; 4 5 char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12; 6 7 char filter() 8 9 { 10 11 char count; 12 13 char value_buf[N]; 14 15 int sum=0; 16 17 for (count=0,count<N;count++) 18 19 { 20 21 value_buf[count] = get_ad(); 22 23 delay(); 24 25 } 26 27 for (count=0,count<N;count++) 28 29 sum += value_buf[count]*coe[count]; 30 31 return (char)(sum/sum_coe); 32 33 }
9、消抖濾波法
A、方法：
設置一個濾波計數器
將每次采樣值與當前有效值比較：
如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零
如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，並判斷計數器是否>=上限N(溢出)
如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,並清計數器
B、優點：
對於變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,
可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動
C、缺點：
對於快速變化的參數不宜
如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導入系統
1 #define N 12 2 3 char filter() 4 5 { 6 7 char count=0; 8 9 char new_value; 10 11 new_value = get_ad(); 12 13 while (value !=new_value); 14 15 { 16 17 count++; 18 19 if (count>=N) return new_value; 20 21 delay(); 22 23 new_value = get_ad(); 24 25 } 26 27 return value; 28 29 }
10、限幅消抖濾波法
A、方法：
相當於“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
先限幅,后消抖
B、優點：
繼承了“限幅”和“消抖”的優點
改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導入系統
C、缺點：
對於快速變化的參數不宜