引言
在信号处理中，数字滤波器用于去除噪音、滤波信号并提取有用的信息。在单片机中，数字滤波器是一种常见的技术，用来处理从传感器或其他外部设备获取的模拟信号。本文将介绍两种常见的数字滤波器技术：移动平均和IIR滤波器。
移动平均滤波器
移动平均是一种简单但有效的数字滤波器技术。在移动平均滤波器中，输出信号是过去N个输入信号的平均值。通过不断更新滑动窗口内的值，可以实现对输入信号的平滑处理。
算法原理
移动平均滤波器的算法原理如下：
- 初始化一个长度为N的缓冲区，用于存储最近N个输入信号的值。
- 当有新的输入信号进入时，将其添加到缓冲区的末尾，并丢弃缓冲区的第一个值。
- 计算所有缓冲区中值的平均值，作为输出信号。
优点和缺点
移动平均滤波器的优点包括：
- 实现简单，运算量小。
- 对周期性噪声和高频噪声有较好的抑制效果。
然而，移动平均滤波器也有一些缺点：
- 对于快速变化的信号，平滑效果不佳。
- 对输入信号的延迟较大。
IIR滤波器
IIR（Infinite Impulse Response，无限冲激响应）滤波器是一种常用的数字滤波器技术。与移动平均滤波器不同，IIR滤波器的输出信号不仅与当前输入有关，还与过去的输入和输出有关。
IIR滤波器的设计基于差分方程，并利用前一时刻的输入和输出信号的加权和。这种反馈机制使得IIR滤波器具有较低的延迟和较高的滤波效果。
算法原理
IIR滤波器的算法原理如下：
- 初始化一组滤波器系数。
- 当有新的输入信号进入时，计算当前输入值与过去输入和输出值的加权和，作为输出信号。
优点和缺点
IIR滤波器的优点包括：
- 可以实现更复杂的滤波响应。
- 不需要大量的存储器。
然而，IIR滤波器也有一些缺点：
- 实现复杂，需要较多的计算。
- 对于高频噪声的抑制效果不如移动平均滤波器。
- 可能会引入信号失真。
结论
无论是移动平均滤波器还是IIR滤波器，在单片机中都是常见的数字滤波器技术。选择合适的滤波器取决于具体应用的需求和信号特征。移动平均滤波器适用于需要较低延迟和对周期性噪声敏感的情况，而IIR滤波器适用于需要较高滤波效果和复杂滤波响应的情况。
无论选择哪种滤波器技术，投入设计和测试中的时间和精力，都会得到更好的结果。通过合理应用这些数字滤波器技术，可以提高单片机系统的性能和稳定性。
