一种基于AVR单片机的工频干扰滤除快速算法

一种基于AVR单片机的工频干扰滤除快速算法一种基于AVR单片机的工频干扰滤除快速算法摘要:提出了一种利用数字滤波器滤除工频干扰的快速算法。这种算法从AVR单片机内部硬件乘法器的特点出发,采用分配系统数法进行低通数字滤波器设计。经过VMLAB集成开发环境的仿真验证,算法速度快、代码效率高、滤波效果理想。关键词:单片机定点小数FIR工频干扰分配系数法VMLAB工频干扰广泛存在各种工业现场中,其产生的途径主要包括输电馈线、照明设备、发动机以及各种电子仪器设备等。一般可以通过滤波电路消除工频干扰,但这必将增加硬件结构的复杂程度。实际上,还可以采用数字信号处理的相关算法,通过软件滤波器滤除工频干扰。软件滤波算法的采用,无疑会在简化电路结构的同时,使系统的硬件资源得到更加充分的利用,并达到降低产品成本的要求。AVR单片机是Atmel公司生产的8位精简指令集(RISC)单片机。与同类单片机相比,在运算速度、外设资源、灵活性等方面性能均衡,性价比较高。AVR单片机适合C语言开发,Mega系列AVR单片机还有一个内部硬件乘法器单元。这些特点都为软件滤波器的实现提供了极大的便利。1滤波算法常用的单片机滤波算法包括中值滤波、增色值滤波、滑动平均以及复合滤波算法等。工频干扰的频率范围在50Hz附近,可以采用一个截止频率远低于50Hz的低通滤波器来滤除工频干扰。假设输入信号x(t),输出信号y(t),则一个RC低通滤波器表达式为:τ[dy(t)]/dt+y(t)=x(t),其中τ为时间常数。连续时间信号经过采样后成为离散时间信号,低通滤波器的表达式也变为:τ[y(t)-y(k-1)]/ Δt+y(k)=x(t)(1)Δt为采样时间间隔,k为归一化时间。由(1)式可得:y(k)=[1/(1+τ/Δt)]x(