單片機應(yīng)用系統(tǒng)中去除工頻干擾的快速實現(xiàn)

從圖1 A組可看出，該濾波器不僅對50 Hz有濾波效果，對所有頻率為50 Hz整數(shù)倍的信號都有濾波作用。因此，若采用自適應(yīng)相干模板法濾除工頻干擾，則當有用信號頻帶范圍較寬，信號采樣率較高時，將對工頻干擾50 Hz及其各諧波信號都有很好的抑制作用。

因此不僅要求采樣率為50 Hz的整數(shù)倍，而且要求有用信號的最高頻率分量不超過100 Hz，否則，頻率為100 Hz的有用信號也和工頻干擾一樣被濾除。這樣，濾波后的信號將產(chǎn)生失真。

從圖1 B組可看出，濾波器的幅頻特性受M值影響較大。當M值較大時，通頻帶的紋波系數(shù)較小，阻帶寬度也較窄。也就是說，M值越大對濾除理想的50 Hz來說效果越好；然而，實際工頻干擾具有一定的頻率變化范圍，當M值大到超過某一值后將導致工頻干擾濾除效果下降，因此，在實際設(shè)計濾波器時，M值的選取要綜合考慮。一般M值可選256。

2 單片機實現(xiàn)

用自適應(yīng)相干模板法去除工頻干擾，可以達到實時濾波，這由信號的采樣頻率、單片機的速度決定。若信號的采樣頻率不高，單片機速度較快，則在信號的采樣間隔時間內(nèi)就能實現(xiàn)工頻干擾的濾除。因此，在使用該方法前，應(yīng)大概估計信號濾波所需的時間（與信號的通道數(shù)成正比），再適當選擇采樣率和晶振。

為方便說明，下面以A/D采樣精度為16位、單片機為89C51、fs＝200 Hz、M＝256為例，來討論單通道信號中工頻干擾去除的快速實現(xiàn)問題。由于A/D精度為16位，因此，單片機中所涉及的運算一般為雙字節(jié)或三字節(jié)加法或減法運算，且由于M值取為256，使得除法運算也變得極其簡單，直接簡化為甩掉低字節(jié)即可。

2.1 建立初始模板

如前所述，利用自適應(yīng)相干模板法去除工頻干擾的關(guān)鍵在于建立工頻干擾的模板，而為實現(xiàn)連續(xù)濾波，首先需建立一個初始模板。