防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì).doc

皖西學(xué)院皖 西 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 系 別 ： 機(jī)電系 專 業(yè) ： 電氣技術(shù)與自動化 學(xué) 生 姓 名 ： 孫星月 學(xué)號： 2008010782 課程設(shè)計(jì)題目：防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì) 起 迄 日 期 ： 6月12日 6月25日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)房 指 導(dǎo) 教 師 ： 杜成濤 設(shè)計(jì)任務(wù)完成日期： 2011年6月23日 皖西學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)2010-2011學(xué)年第2學(xué)期專業(yè)電氣工程及其自動化班級0802課程名稱微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程類別必修設(shè)計(jì)時間2011年6月13日2011年6月26日一、課程題目： 防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì) 二、課程設(shè)計(jì)目的：微機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)電氣工程及其制動化專業(yè)本科生重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在學(xué)習(xí)了與修課程的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用各種所學(xué)的軟件，通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一課題的設(shè)計(jì)和調(diào)試，理解和掌握相關(guān)軟件的使用方法，運(yùn)用軟件的理論和方法，初步掌握匯編程序以及其他使用軟件的設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)獨(dú)立思考，深入研究，分析問題，解決問題的能力。 熟悉所采用匯編語言基礎(chǔ)知識，基本編程方法和技巧，設(shè)計(jì)出課題所要求的算法并編程實(shí)現(xiàn)。3、 設(shè)計(jì)任務(wù)概述：1.熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，查找資料熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)的方法 2.選擇最佳的設(shè)計(jì)方案 3.程序編寫及調(diào)試 4.撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，調(diào)試報(bào)告，設(shè)計(jì)心得體會四、設(shè)計(jì)計(jì)劃與時間安排：防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：理論設(shè)計(jì)、調(diào)試或仿真、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告等。其中理論設(shè)計(jì)又包括選擇總體方案、軟件系統(tǒng)設(shè)、計(jì)算參數(shù)等；軟件設(shè)計(jì)包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖，程序流程圖。程序設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過調(diào)試進(jìn)一步完善程序設(shè)計(jì)，使之達(dá)到課題所要求的指標(biāo)。課程設(shè)計(jì)的最后要求是寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，把理論設(shè)計(jì)內(nèi)容，調(diào)試的過程及性能指標(biāo)的測試結(jié)果進(jìn)行全面的總結(jié)，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。13目 錄一、課程任務(wù)2二、摘要4三、算法設(shè)計(jì)4四、軟件編程5五、程序調(diào)試11六、設(shè)計(jì)心得12七、參考文獻(xiàn)14防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì)摘 要數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是數(shù)據(jù)采集工具。被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。而在數(shù)據(jù)采集中存在著各種干擾。濾除干擾的方法有很多種，既有數(shù)字濾波器，也有模擬濾波器。我們針對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的隨機(jī)干擾，這里我們采用了C語言來設(shè)計(jì)并開發(fā)數(shù)字濾波系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：C語言、數(shù)字濾波。 算法設(shè)計(jì) 在許多的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，現(xiàn)場的強(qiáng)電設(shè)備較多，不可避免地會產(chǎn)生尖脈沖干擾,這種干擾一般持續(xù)時間短，峰值大，對這樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波處理時，僅僅采用算術(shù)平均或移動平均濾波時，盡管對脈沖干擾進(jìn)行了1/n的處理，但，其剩余值仍然較大。這種場合最好的策略是：將被認(rèn)為受干擾的信號數(shù)據(jù)去掉，這就是防脈沖干擾平均值濾波法的原理。 算術(shù)平均濾波法適用于對一般的具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波。這種信號的特點(diǎn)是信號本身在某一數(shù)值范圍附近上下波動，如測量流量、液位時經(jīng)常遇到這種情況。算術(shù)平均濾波法是要按輸入的N 個采樣數(shù)據(jù)，尋找這樣一個Y，使得Y 與各個采樣值之間的偏差的平方和最小。具體實(shí)現(xiàn)此算法的程序如下： #define N 12 char filter()int count;int sum=0;for(count=0;countk，用移位的方法，可以加快處理速度。 上述算法顯然還存在一個不足之處，就是每采集一個數(shù)據(jù)就要進(jìn)行一次排序，這樣會大量占用系統(tǒng)寶貴的時間。這可以通過存儲當(dāng)前數(shù)據(jù)中的最大值和最小值來改進(jìn)。具體做法是：系統(tǒng)中用兩個變量來存儲當(dāng)前n個數(shù)據(jù)的最大值和最小值在這個數(shù)組中的偏移量(也就是數(shù)組下標(biāo)，存儲數(shù)組下標(biāo)而直接不存儲數(shù)據(jù)本身是因?yàn)椋涸谝话愕南到y(tǒng)中，n不會超無符號短整形的表示范圍，因此用一個char形變量就可以存儲而如果直接存儲數(shù)據(jù)本身，則許多情況下要用int形變量，甚至更長的類型)。這樣只要在當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)將要覆蓋的數(shù)據(jù)正好是當(dāng)前的最大值或最小值時才在下個組中查找最大值或最小值，而其他情況下則只要將輸入的數(shù)據(jù)與最大值和最小值比較就可以修改下最大值和最小值了，而且不用進(jìn)行數(shù)據(jù)排序。這個算法很簡單，下面是對應(yīng)的C語言代碼實(shí)現(xiàn)，可以很方便的應(yīng)用的具體的51單片機(jī)，或其他處理器上，只須做少量的修改。 軟件編程1、 軟件設(shè)計(jì)步驟2、程序流程圖 2、軟件程序 #include#define dtype unsigned int /采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型#define LEN 6 /移動算術(shù)平均的個數(shù)+2=SHIFT=8,因此用指針記錄而不是直接記錄最大值和最值dtype szlb(dtype _data)/*/* 在調(diào)用此子程序前必須對*/* pdata,datas數(shù)組, */* pmax,pmin進(jìn)行初始化 */*/ char i; dtype average=0; /清零，用來計(jì)算平均值 pdata=(pdata+1)%LEN; /指針下標(biāo)在到LEN-1上滑動 dataspdata=_data; /采樣所得數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)表中for(i=0;idataspmax) pmax=pdata; /得到最大值的指針 else if(_datadataspmin) pmin=pdata; /得到最小值的指針 if(pdata=pmax) /如果當(dāng)前輸入值將存入當(dāng)前最大值的位置時 /由以上方法將不可行，必須從其他位置中查找極值 for(i=0;idataspmax) pmax=i; else if(pdata=pmin) /如果當(dāng)前輸入值將存入當(dāng)前最小值的位置時 /由以上方法將不可行，必須從其他位置中查找極值 for(i=0;iLEN;i+) if(datasiSHIFT); /求算術(shù)平均值void main() char i; dtype _data; pdata=0; pmax=0; pmin=0; for(i=0;iLEN;i+) datasi=0; printf(數(shù)據(jù)： 最大 最小n); while(1) scanf(%u,&_data); szlb(_data); for(i=0;iLEN;i+) printf(%-3u ,datasi); printf( %-3u %-3u,dataspmax,dataspmin); printf(n); 程序調(diào)試設(shè)計(jì)心得這次整個課程設(shè)計(jì)通過了軟件調(diào)試。我想這對于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于防脈沖干擾移動平均值法數(shù)字濾波器算法及其程序設(shè)計(jì)，其程序不是很難的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問題，而程序設(shè)計(jì)是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個設(shè)計(jì)過程中大部分時間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個子程序才是關(guān)鍵的問題所在，這需要對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。其次，這次課程設(shè)計(jì)讓我充分認(rèn)識到要學(xué)會借鑒別人的思想的重要性，很多時候你做的東西別人也許已經(jīng)做出來了，我們可以直接拿來用。雖然這不好，又偷懶的嫌疑，但是這卻加快了效率，而且，以后再研究中也要實(shí)時關(guān)注新的東西，如果你花了很多時間和精力做的東西，已經(jīng)早有人做了，這就很得不償失了。俗話說“三人行必有我?guī)煛甭铮螞r是這么多人的思想，這也是一種學(xué)習(xí)的方法。另外在課程設(shè)計(jì)的過程中，當(dāng)我們碰到不明白的問題時，指導(dǎo)老師總是耐心的講解，給我們的設(shè)計(jì)以極大的幫助，使我們獲益匪淺。因此非常感謝老師的教導(dǎo)。通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名電氣工程專業(yè)的學(xué)生，這次課程設(shè)計(jì)是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實(shí)際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的“學(xué)習(xí)”，在小組同學(xué)的幫助和講解下，漸漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認(rèn)為這個收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。一開始我們從參考書上找來了課題，但是畢竟是參考書，做到后來發(fā)現(xiàn)很多程序都是不完整的，這讓我傷透了腦筋。程序接線什么的都弄好了，調(diào)試也沒有問題，可是就是無法達(dá)到預(yù)期想要的結(jié)果。參考書畢竟只是一個參考，設(shè)計(jì)這種東西最后還是要靠自己動腦筋。然后我從平時做的實(shí)驗(yàn)老師上課的舉例書本上的知識以及老師的輔導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助下終于完成了。雖然內(nèi)容并不是很復(fù)雜，但是我們覺得設(shè)計(jì)的過程相當(dāng)重要，學(xué)到了很多，收獲了很多。我覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個過程。小組人員的配合相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。所以我認(rèn)為這次的課程設(shè)