单片机软件对固定高频波形低占空比滤波算法探讨与求助，呼叫高手

duxingkei · 发表于 2020-5-7 09:12:38

如图，我需要软件读端口，目前用间隔10ms 采样50次，检测到端口翻转就重新计时，批量生产时，总是出现很多天偶尔检测到持续的500MS高电平（这是重点，能每次10ms检测到高电平）；
但是实际波形是下图所示，约15kHZ，周期66.66us左右；

有人说采用固定10ms采样5次即50ms ，记录高低电平次数，低电平次数>高电平次数即认为是低电平，这种读到持续电平的概率降低到 10/1000，但是不理解，欢迎大家探讨；
另外，还有什么办法保证过滤掉其他不规律的杂波呢？

lcw_swust · 发表于 2020-5-7 09:23:26

本帖最后由 lcw_swust 于 2020-5-7 09:25 编辑

15kHZ,150个周期就是10ms,完全有可能每次采到高电平。
采样频率不能与信号的频率成整数倍，可以比它高，或使用有变化的采样时间，如10.001ms,10.003ms等等。
话说你这采样率这么低怎么得到占空比？

duxingkei · 发表于 2020-5-7 11:46:47

lcw_swust 发表于 2020-5-7 09:23
15kHZ,150个周期就是10ms,完全有可能每次采到高电平。
采样频率不能与信号的频率成整数倍，可以比它高，或 ...

这个频率每台机器不是固定的，是一个范围，比如10k~20k，高频变压器产生的，干扰耦合进去到MCU的某个输入端口；
变周期（频率）采用应该可以降低碰到高电平的概率，但是实现起来还非常麻烦
除非采样周期够快，但是单片机就全部陷进去采样了，不可取；

硬件加电容更加容易可行，加比较器效果更好，估计可行。

duxingkei · 发表于 2020-5-7 11:50:12

lcw_swust 发表于 2020-5-7 09:23
15kHZ,150个周期就是10ms,完全有可能每次采到高电平。
采样频率不能与信号的频率成整数倍，可以比它高，或 ...

我只是读电平，不采样占空比，这个窄的是干扰信号，正常是持续高电平或低电平。
但是发现有干扰信号，我想通过软件过滤掉，这样不用动硬件；

lcw_swust · 发表于 2020-5-7 12:05:06

duxingkei 发表于 2020-5-7 11:46
这个频率每台机器不是固定的，是一个范围，比如10k~20k，高频变压器产生的，干扰耦合进去到MCU的某个输入 ...

哦，看来RC滤波最有效。

Tekin · 发表于 2020-5-7 13:35:18

楼上高手！这种需求用纯电路做更有效且更可靠，用单片机貌似有点浪费了。我大概提供个思路吧（没有细想）：用RC积分电路加比较器实现，算好R值和C值，只要高电平持续一定时间，电容就充电到一个阈值以上，然后比较器翻转，低电平的时候电容立刻把电量卸掉。这种积分电路的好处就是可以平滑掉瞬间的高频干扰。以前我也是啥都喜欢用单片机干，现在慢慢觉得很多事情用纯电路解决更简单可靠且成本更低。

duxingkei · 发表于 2020-5-7 14:51:07

Tekin 发表于 2020-5-7 13:35
楼上高手！这种需求用纯电路做更有效且更可靠，用单片机貌似有点浪费了。我大概提供个思路吧（没有细想） ...

确实，同意楼上

如果用软件去滤除这种高频杂波，总会碰到错误检测，只是概率问题，用RC +比较器配合软件滤波，几乎可以杜绝这种干扰。

lyl1070 · 发表于 2020-5-7 16:19:22

楼主这个简单，软件上改变时间间隔就行。

1，2ms到，读一次，
2，4ms到，读一次，
3，7ms到，读一次。
这样。可以去掉固定频率的干扰。

我现在的按键都是改成这样的来读取了。不再是固定间隔。

amigenius · 发表于 2020-5-7 16:25:28

估计您这个是变频器的载波干扰，是读接近开关的输出吗？解决办法极度简单，1K+103电容

amigenius · 发表于 2020-5-7 16:27:20

当然软件滤波也可以，不过得把采样率提高。

duxingkei · 发表于 2020-5-7 23:12:13

amigenius 发表于 2020-5-7 16:27
当然软件滤波也可以，不过得把采样率提高。

CPU频率跟不上，CPU利用率肯定超高，干不了别的事了

PaulDE · 发表于 2020-5-8 10:41:55

用单片机完全可以做到很漂亮。一般的单片机都有定时器/计数器的输入捕捉功能，用它来捕捉上升沿和下降沿，中断里把计数器的计数值记下来就可以获得事件发生的精确时刻，精度取决于计数器的计数频率。

shiva_shiva · 发表于 2020-5-8 11:26:56

你的采样率才100hz，理论只能有效监测50hz的信号，所以应该加个50hz的低通滤波器

duxingkei · 发表于 2020-5-8 23:28:11

PaulDE 发表于 2020-5-8 10:41
用单片机完全可以做到很漂亮。一般的单片机都有定时器/计数器的输入捕捉功能，用它来捕捉上升沿和下降沿， ...

嗯，这个可以实现

Tekin · 发表于 2020-5-9 17:01:59

PaulDE 发表于 2020-5-8 10:41
用单片机完全可以做到很漂亮。一般的单片机都有定时器/计数器的输入捕捉功能，用它来捕捉上升沿和下降沿， ...

干得漂亮

sunrosewang · 发表于 2020-5-9 17:26:53

有种滤波器叫陷波器，可以硬件也可以软件实现。大过用滤波方面处理你的这个信号，要阶数较高才能达到目的。

asj1989 · 发表于 2020-5-9 17:34:57

放到主循环 while（1）里面去读不就行了嘛，每个循环读一次。不要定时中断里面去读。

还需要个时间计数器，如果连续50ms内读的电平都一样，则说明这个信号稳定了，如果读到相反的状态，就复位时间计数器，从新计时。

so easy

Tekin · 发表于 2020-5-10 08:12:40

asj1989 发表于 2020-5-9 17:34
放到主循环 while（1）里面去读不就行了嘛，每个循环读一次。不要定时中断里面去读。

还需要个时间计数器 ...

用while(1)最大的问题在于每次循环的时间不固定，定时器50ms中断后，内存中会保存很多数据，最后还是要做数字滤波。

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