系统设计过程中采用了滤波技术，弱化了系统中的干扰信号，增益了数据信号量，提高了信噪比。设计过程中采用了数字滤波技术，该技术无需添加特殊的硬件，滤波效率高、稳定性好。在工程实际中最常用的数字滤波技术有：适用于周期变化的测量信号的算术平均滤波法，适用于慢变过程、随机干扰量权重较大的中值滤波法。核心计算理论^[43] 为

Y=X₂，（X₁＜X₂＜X₃） （5-1）

图5-3 A/D采样子程序流程图

而对于高频振荡形成的周期干扰的情况则可以采用递推平均滤波法，公式如下：

由于悬吊作业平台系统中脉冲干扰较严重，因此在处理提升机构负载信号、平台倾斜角度信号过程中采用了适应周期干扰的平均滤波技术。平均滤波技术，连续采样N次，其中采样次数N的选取以节约时间、提高滤波效果为目的，一般不能太大。在本设计中，储存提升机构负载信号的数据空间N取7，储存平台倾斜角度信号的数据空间N取5。防脉冲干扰平均值滤波法流程如图5-4所示。

图5-4 防脉冲干扰平均值滤波法流程

防脉冲干扰平均值滤波程序如下所示：

采集的data_num个数据储存在data_buf中。其中，data_max、data_min保存了data_num测量数据中的极大值、极小值；data_buf寄存器则为去掉极值后的累加数据和，然后求取平均值。

首先，data_max和data_min的初始值分别设定为0和10000，data_buf寄存器采用与极值换位方法保证data_min和data_max寄存器中的值始终是最小值和最大值。

其次，对于串行通信子程序设计，本系统选择全双工异步方式，具体波特率的计算为：USART带有1个专用的8位波特率发生器BRG，其中包含一个自由运行的专用8位定时器，能通过SPBRG寄存器来控制其循环周期，从而对波特率进行控制。在异步模式时，BRGH（TXSTA〈2〉）位也控制着波特率，但在同步模式下BRGH位不起作用。表5-1为波特率的计算方法。

表5-1 波特率的计算方法

当系统时钟频率、期望的波特率值给定时，表5-1描述了离X最近的整数值的计算过程，该数值通常储存于SPBRG寄存器中。这样一来，实际的波特率与期望波特率出现一定的误差，只有当X的值等于SPBRG寄存器的值（0～255）时，波特率存在的误差才能消除。在减少实际波特率与期望波特率间的相对误差时，需要调节至高速模式，本系统波特率及其误差计算过程如下。

系统的时钟频率为16MHz，期望的波特率为9600，系统工作在高速异步模式下，则

9600=16000000/[64（X+1）]，X=25.04 （5-3）(www.daowen.com)

所以，赋给SPBRG寄存器中的值为19H，即25。实际的波特率为

16000000/[64（25+1）]=9615 （5-4）

波特率误差为

（9615-9600）/9615=0.16% （5-5）

USART的异步工作方式：在此模式下，USART模块采用标准的非归零码（NRZ），数据格式为：1为开始位、8为数据位或9为数据位、1为停止位，本设计采用的格式数据为8位。数据的串行发送和接收是相互独立的，但是其格式和波特率都一样，且数据收发时都是低位在前。倾角传感器与PLC单片机的通信流程图如图5-5所示。

图5-5 倾角传感器与PIC单片机的通信流程图

第三步为用户按键扫描程序开发：系统一旦进入按键扫描状态，则反复扫描键盘，当操作人员按下按键，执行对应按键指令。

最后为液晶显示器控制程序开发，控制指令的区别见表5-2，由8位的输入/输出总线（DB0～DB7）接收的数据由2个控制信号RS和R/W予以区分，由RS信号分成显示数据和指令数据。

表5-2 控制指令的区别

基本指令集见表5-3。液晶显示器的控制程序主要由表5-4所列函数组成，实现人机交互时只要调用这些函数，就可实现液晶显示功能。

表5-3 基本指令集

表5-4 控制液晶显示器的函数

液晶显示器在电源接通或开始使用时，初始化流程如图5-6所示。

图5-6 液晶显示器初始化流程