当您需要在硬件中进行准确的计时测量而不超载微控制器时，信号测量计时器模块（SMT）微芯片16F1619 PIC微控制器非常适合此应用程序。SMT模块捕获了信号的特征，例如周期和频率等。该设计测量在8 Hz至10 MHz范围内的输入频率信号，以及在0.1 µs至125 ms范围内的周期信号。图1显示原型电路。
该模块的操作包括读取24位计时器/计数器的数据，并将其传输到三个名为TMR，CPR和PR的寄存器。SMT可以执行各种测量值，例如封闭式计时器，周期和占空比获取，高和低测量，窗户测量，门控窗户测量，飞行时间，捕获时间，捕获，柜台，门控柜台和窗户计数器。
在此应用程序中，我们在期间和占空比采集模式下使用SMT模块。图2显示了该设计的电子示意图。
周期和占空比模式具有两种操作模式。第一个作用单一收购，可以采用计时器/计数器内容。您可以将其配置为信号的上升边缘以开始读取，或者转到获取并将下降边缘设置为中断。第二种模式可以通过配置SMTXGO寄存器来读取和保存计数器值设置，GO和中断获取。在此设计中，我们使用第二种模式。要了解该计数器及其寄存器的工作原理，我们需要检查正时图。
根据数据表的定时图，我们在启动计数器以进行同步之前有一个延迟。时间取决于内部或外部时钟。开始收购后，我们在软件中设置了50毫秒的延迟。SMT模块的设置代码作为期间和占空比的收购是：
smt1clk =％00000001;SMT时钟选择寄存器（我们选择FOSC/4）
smt1sig = 0;信号输入选择寄存器（我们几乎可以将每个引脚用作SMT输入；在这种情况下，默认情况下选择SMTSIG1）
这些寄存器仅用于初始化，即使在SMT寄存器上选择了时钟及其输入端口，我们也必须选择时钟及其输入端口。SMT模块有两个控制寄存器。我们需要设置两者进行测量。这些位的操作描述如下（STXCON是控制寄存器）：
smt1con0：
位7：启用SMT模块；如果将此位设置为0，则整个SMT将被禁用。
位6：未完成。
位5：停止柜台；它用于中断选项。
位4：窗口输入极性，用于在上升或下降边缘处测量。
位3：输入信号极性；在上升或下降边缘时启用测量。
位2：时钟输入极性；在上升或跌落边缘处逐步计数器。
位1＆0：SMT模块预拉仪
smt1con1：
位7：开始从计数器时钟获取数据；如果禁用，则不算在内。
位6：这个位使我们可以在两种操作方法之间进行选择：单个测量或进行和重复。对于单个测量，您必须选择极性选项以在上升边缘进行测量或在下降边缘停止。
位5＆4：未完成。
位3至0：通过设置这些位来分配操作模式。
如您在代码列表下面，我们使用20x2 LCD显示器来显示周期测量。这些测量值无法直接读取，因为计数器中的值是频率。因此，必须将其转换为时期。然后，我们用外部晶体将时钟设置为16 MHz，在SMT模块中，我们将预定器值设置为4，然后将周期尺度设置为4。我们的SMT时钟为1 MHz；确定我们得到的时间：
因此，我们对每个时钟脉冲都有1US，这意味着，如果我们的周期为1ms，则应具有恒定周期的1000脉冲。为了获得频率，我们使用等式2：
为了确定脉冲的数量，我们需要将SMTF OSC除以频率：
如您所见，这些值是浮动或双变量类型的。我们不能在PBP3编译器中使用十进制数字，因此我们需要寻找一个方程来解决此问题。在这种情况下，我们在SMT模块中读取250 Hz，其内部时钟具有1 MHz。这意味着使用等式1，该周期将为4000脉冲 - 在这里，我们知道1 µs等于1脉冲，相当于4 ms。如果时钟设置为4 MHz，我们会得到16000脉冲，这是16位数字。
对于周期测量，每个脉冲为250 µs，这意味着我们必须将SMT脉冲数据的值乘以常数。然后，我们将获得400000。这不是16位的数字，因此我们需要一个倍数。接近真实二进制数的数字为25，因为每个脉冲中250 µs的数字将是我们的倍数因子，这将导致等式4：
通过在pbp3中使用Div32命令，我们可以从内部结果中获取所有31位的倍数函数的内部变量，该变量以16×16位的操作，然后除以100。然后，我们获得了方程5：
现在，我们有一个有效的16位数字，代表毫秒的读数。这意味着，我们有数字4和Digit 3作为整数编号，另一个用于浮动值。但是，这对于此配置是有效的。
现在，我们必须将不同的周期值分为量表。我们以四个尺度进行此操作。例如，在第一个刻度中，我们使用FOSC/4和预定器配置SMT时钟为1：8；然后，我们的SMTFOSC等于500,000 Hz。如果我们使用公式1，则将每个脉冲等于2 µs。由于周期测量的最大16位脉冲，我们必须将比例值从8到100 Hz设置。
为了测试它，我们将来自外部脉冲宽度调制（PWM）的50 Hz输入信号应用于读取引脚。然后，通过公式1和3，我们将10000个脉冲放入SMT模块中的数据寄存器中。要了解周期值，我们将脉冲乘以2 µs。因此，我们寻找我们的倍数。在这种情况下，最接近2 µs的实际数字为2。
现在我们有了周期值：
并使用Div32函数：
现在我们有了一个常规的16位编号，我们将每个数字分开并乘以其实际值。该数字以毫秒为单位的周期值。随后，我们需要根据周期测量来计算频率。我们从数据寄存器中获取值（我们有10000个脉冲），然后使用等式3，我们解决频率：
我们继续除以10，以较低的数量，1000，除以与SMTFOSC有关的最接近的16位数量因子，在这种情况下为50000：
结果是50 Hz。我们可以根据其SMTFOSC和周期因子重复每个量表的过程。
完整的软件代码在代码列表以下。
表格1显示每个量表的SMT模块配置。表2显示了输入频率及其各自结果的摘要。
里卡多·希门尼斯（Ricardo Jimenez）拥有电子工程硕士学位。他是使用PIC微控制器的几个实验室笔记本的作者。
凯文·马丁内斯（Kevin A. Martinez）正在ITM攻读他的电子工程学位。
代码列表：期间和频率测量的软件代码
'* Name : SMT Module '* Authors : Ricardo Jimenez and Kevin Adrian Martinez '* Date : 7/06/2020 '* Version : 1.0 '* Notes : PBP3.1 Compiler '* : ;--- PIC16F1619 CONFIGURATION #CONFIG;启动配置位设置。__config _config1，_fosc_hs;设置FOSC HS模式。#endconfig;配置模式结束。trisa =％00100000;ra5设置为输入trisb = 0;PORTB设置为输出TRISC =％00000010;rb1设置为输入lata = 0：latb = 0：latc = 0; Clearing all Latches ANSELA = 0: ANSELB = 0: ANSELC = 0; All inputs set to digital OSCCON = %01111000; 16.000 MHZ Xtal OSCSTAT = %00010001; DEFINE OSC 16; x var word: CPRL var WORD: CPRH VAR WORD: CPRU var word: D0 VAR BYTE: D1 VAR BYTE: D2 VAR BYTE: D3 VAR BYTE: D4 VAR BYTE; err var byte: T var word: A var word: b var word:c var word:Ttot var word: Tvalue var word; CTOT VAR WORD:Period var word:fqz var word: C1 VAR WORD:C2 VAR WORD:C3 VAR WORD:C4 VAR WORD: C0 var word ; OPTION_REG.7=0; PORTB PULL UP resistors ENABLED DEFINE adc_bits 10; define adc_clock 3; define adc_sampleUs 50; ;------ENABLES 250HZ PWM USING THE EQUATION------------------ ;RC5PPS = %00001100; SETTING CCP1 AS AN OUTPUT AND ENABLE IT ;CCP1CON = %10001100; PWM mode selection and CCPx enabled ;PR2 = 249; Value obtained from equation ;T2CON = %11000000; enabling timer 2 ;CCPTMRS = %11111100; CCP1 IS BASED OFF TIMER 2 ;CCPR1L = %11110100; VALUE obtained from equation ;CCPR1H =%00000001; VALUE obtained from equation ;---------LCD CONFIGURATION--------------------------------- DEFINE LCD_DREG PORTB; DEFINE LCD_DBIT 4; DEFINE LCD_RSREG PORTA; DEFINE LCD_RSBIT 0; DEFINE LCD_EREG PORTA; DEFINE LCD_EBIT 1; DEFINE LCD_BITS 4; DEFINE LCD_LINES 2; DEFINE LCD_COMMANDUS 1500; DEFINE LCD_DATAUS 45; ;---------SETTING UP LCD----------------------------------- LCDOUT $FE,$28; $28 FUNCTION SET, 4 BITS LCDOUT $FE,$10; $10 SHIFT DISPLAY LCDOUT $FE,$0C; $0C DISPLAY ON LCDOUT $FE,$06; $06 ENTRY MODE SET ;------------------------------------------------------------------- ;setting STM module for period measurement SMT2SIG = 0; SIGNAL INPUT SELECT REGISTER, We use SMTSIG1 as input by default ;--------MAIN----- ;clearing variables D0 = 0; D1 = 0; D2 = 0; D3 = 0; D4 = 0; fqz = 0; T = 0 ;MAIN LOOP RPT: gosub FREQAUTO; this is the label where we calculate frequency. goto RPT; ;------------------------------------------------------------------------------- SMTRead: SMT2CON1 = %11000010; BIT7 as '1' for data acquisition, bit 6 to repeat acquisition, ; bits 0-4 for SMT operation mode, period and duty cycle STAY: IF SMT2STAT.0==1 THEN GOTO STAY; pause 50; this pause is for SMT sync purposes CPRL= SMT2CPRL; data is captured for first 8 bits CPRH= SMT2CPRH*256; data is captured for the next 8 bits CPRU= SMT2CPRU; data is captured for the next 8 bits Period= CPRL+CPRH; D0= Period DIG 0; D1= Period DIG 1; D2= Period DIG 2; D3= Period DIG 3; D4= Period DIG 4; SMT2CON1.7 = 0; BIT7 as '0' for interrupt data acquisition. return LCDSHOWHZ: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0,"T= ",DEC Ttot,"mS F=",dec fqz,"Hz"; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 1000; goto RPT; RETURN; LCDSHOWHZ2: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0,"T=",DEC D4, DEC D3,".",DEC D2,DEC D1,"ms F=",dec fqz,"Hz"; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 1000; goto RPT; RETURN; LCDSHOWKHZ: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0,"T=",DEC Ttot,"ms F=",dec fqz,"KHz"; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 1000; goto RPT; RETURN; LCDSHOWMHZ: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0,"T=",DEC Ttot,"uS", "F=",dec fqz,"MHz"; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 1000; goto RPT; RETURN; LCDSHOWMHZ2: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0,"T=",DEC Ttot,"nS", "F=",dec fqz,"MHz"; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 1000; goto RPT; RETURN; FREQAUTO: ; 8Hz TO 100Hz SMT2CLK = %00000001; SMT CLOCK SELECTION REGISTER, set to Fosc/4 SMT2CON0 = %10000011; SMT CONTROL REGISTER, bit7 set as '1' enables the SMT function and prescaler 1:8 gosub SMTRead; T = (D4*10000) + (D3*1000) + (D2*100) + (D1*10) + D0 if T < 5000 then gosub FREQAUTO2 A = Period * 2 Tvalue = div32 10 C2= Tvalue DIG 2; C3= Tvalue DIG 3; C4= Tvalue DIG 4; Ttot = (C4*10000) + (C3*1000) + (C2*100) A = T/10; fqz = 50000/A if CPRU != 0 then gosub errSHOW; endif gosub LCDSHOWHZ; return; FREQAUTO2: ; 101--Hz TO 999Hz pause 50 SMT2CLK = %00000001; SMT CLOCK SELECTION REGISTER, set to Fosc/4 SMT2CON0 = %10000010; SMT CONTROL REGISTER, the bit7 set as '1' enable the SMT function and prescaler 1:4 gosub SMTRead T = (D4*10000) + (D3*1000) + (D2*100) + (D1*10) + D0 if T < 1000 then gosub FREQAUTO3 b=10000; c=100; A = b*c; fqz = DIV32 T if CPRU != 0 then gosub errSHOW; endif gosub LCDSHOWHZ2; return; FREQAUTO3: ; 1-KHz TO 999-K Hz SMT2CLK = 0; SMT CLOCK SELECTION REGISTER, we are using the Fosc SMT2CON0 = %10000000; SMT CONTROL REGISTER, the bit7 set as '1' enable the SMT function and prescaler 1:1 gosub SMTRead T=15984; T = (D4*10000) + (D3*1000) + (D2*100) + (D1*10) + D0 if T < 161 then gosub FREQAUTO4 A = Period * 625 ; 1/16Mhz Tvalue = div32 100; Period value in uS C2= Tvalue DIG 2; C3= Tvalue DIG 3; C4= Tvalue DIG 4; Ttot = (C4*10000) + (C3*1000) + (C2*100) b=16000; c=10 A = b*c; fqz = DIV32 T; if CPRU != 0 then gosub errSHOW; endif gosub LCDSHOWKHZ return; FREQAUTO4: ; 1.000-MHz TO 10.000-MHz SMT2CLK = 0; SMT CLOCK SELECTION REGISTER, we are using the Fosc SMT2CON0 = %10000000; SMT CONTROL REGISTER, the bit7 set as '1' enable the SMT functionv and prescaler 1:1 gosub SMTRead T = (D4*10000) + (D3*1000) + (D2*100) + (D1*10) + D0 if T < 1 then gosub errSHOW ; Tvalue = Period * 625; Period value in uS C1= Tvalue dig 1; C2= Tvalue DIG 2; C3= Tvalue DIG 3; C4= Tvalue DIG 4; Ttot = (C4*10000) + (C3*1000) + (C2*100) + (C1 * 10) fqz = 160/T; if CPRU != 0 then gosub errSHOW; endif gosub LCDSHOWMHZ2; return; errSHOW: LCDOUT $FE,$80," SMT MODULE "; $80 FIRST LINE LOCATION LCDOUT $FE,$C0," OUT OF RANGE "; $C0 SECOND LINE LOCATION pause 4000; RETURN; End
