1. 概述
PCI-8031 模入接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机,具有即插即用(PnP)的功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW 等软件环境。在硬件的安装上也非常简单,使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用螺丝固定,信号电缆从机箱外部直接接入。
PCI-8031模入接口卡允许采用32路单端输入方式或16路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由卡前端的37芯D型插头直接接入。
本卡还提供了TTL电平的16路输入和16路输出信号通道,这些信号通道由卡后端的40芯扁平电缆转换为37芯D型插头提供给用户。
2. 主要技术参数
2.1 模入部分(标*为出厂标准状态,下同)
2.1.2 输入信号范围: 0V~10V*;-5V~+5V; -10V~+10V
2.1.3 输入阻抗:≥
2.1.4 A/D转换分辨率:12位
2.1.5 A/D转换速率:10μS
2.1.6 A/D启动方式:程序启动
2.1.7 A/D转换非线性误差:±1LSB
2.1.8 A/D转换输出码制:单极性原码*/双极性偏移码
2.1.9 系统综合误差:≤0.1% F.S
2.2 开关量部分
2.2.1 输入路数:16路TTL电平
2.3 电源功耗:+5V(±10%) ≤500mA
2.4 环境要求:工作温度:
相对湿度: 40%~80%
存贮温度:-55℃~+
2.5 外型尺寸(不含档板):
长×高=
3. 工作原理
PCI-8031 模入接口卡主要由模拟多路开关选通电路、差分放大器电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。
3.1 模拟多路开关选通电路:
模拟通道开关由4片MPC508(或同类产品)及跨接器KJ1、KJ2组成,可以从32路单端信号或16路双端信号中任选一路,送入差分放大器。
3.2差分放大器电路:
差分放大器由3个运算放大器以及相关的电阻、电容组成一个标准的仪用差分放大器,用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理。
3.3模数转换电路:
12位逐次逼近式A/D转换器ADS774片内自带精密基准源,并经激光修调,具有较高的转换速率和转换精度,其转换时间仅为 10μS。A/D转换器由程序启动,其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。A/D转换器的模拟输入信号幅度由跨接器KJ3 选择, A/D 转换后的输出代码形式由跨接器KJ4选择,可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码。电位器W1 用于零点调节,W2 用于双极性偏移调节,W3 用于满量程增益调节。
3.4 开关量输入输出电路:
本卡还提供了各16路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号的要求应严格符合TTL 电平规范。
3.5 接口控制逻辑电路:
接口控制逻辑电路用来将PCI总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。
4. 安装及使用注意
本卡的安装十分简便,只要将主机机壳打开,在关电情况下,将本卡插入主机的任何一个空余PCI扩展槽中,再将档板固定螺丝压紧即可。
本卡采用的模拟开关是COMS 电路,容易因静电击穿或过流造成损坏,所以在安装或用手触摸本卡时,应事先将人体所带静电荷对地放掉,同时应避免直接用手接触器件管脚,以免损坏器件。
禁止带电插拔本接口卡。本卡跨接选择器较多,使用中应严格按照说明书进行设置操作。设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。
当模入通道不全部使用时,应将不使用的通道就近对地短接,不要使其悬空,以避免造成通道间串扰和损坏通道。
为保证采集精度,应确保系统地线(计算机及外接仪器机壳)接地良好。特别是使用双端输入方式时,为防止外界较大的共模干扰,应注意对信号线进行屏蔽处理。
当本卡使用的信号环境较为恶劣时,为保护本卡和主机,用户可以在本卡前端的预留位置加装双向TVS舜态电压保护管。但加装TVS管后,TVS管的特性将使本卡的输入阻抗下降,同时对信号源的驱动能力有一定的要求,否则将降低本卡的采样精度。
5. 使用与操作
5.1 跨接器的使用:
KJ1、KJ2为单端/双端方式选择插座,其使用方法见图1。
KJ1 KJ2 KJ1 KJ2
a. 单端输入方式 b. 双端输入方式
图1 单/双端方式选择
KJ3为 A/D量程选择插座,其使用方法见图2。
KJ3 KJ3
|
|
a. 0~10V,±5V输入 b. ±10V输入
图
实际选择AD量程还要配合KJ4,具体为:
0~10V 量程:KJ3跳为方式a,KJ4跳为方式a
±5V 量程:KJ3跳为方式a,KJ4跳为方式b
±10V 量程:KJ3跳为方式b,KJ4跳为方式a
KJ4为转换码制选择插座。码制的定义参见附A. 名词注释一节。用户应根据输入信号的极性进行选择,选择方法见图3。
KJ4 KJ4
|
|
a. 单极性原码 b. 双极性偏移码
图3 转换码制选择
PCI控制采集卡
5.2 输入输出接口定义:
本卡前端37芯D型插座(CZ1)的信号定义见表1 ,用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端)。为减少信号杂波串扰和保护通道开关,凡不使用的信号端应就近与模拟地短接。
表1 CZ1模拟输入信号端口定义(括号内表示双端方式)
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
1 |
模拟地 |
20 |
模拟地 |
2 |
CH1(CH1+) |
21 |
CH17(CH1-) |
3 |
CH2(CH2+) |
22 |
CH18(CH2-) |
4 |
CH3(CH3+) |
23 |
CH19(CH3-) |
5 |
CH4(CH4+) |
24 |
CH20(CH4-) |
6 |
CH5(CH5+) |
25 |
CH21(CH5-) |
7 |
CH6(CH6+) |
26 |
CH22(CH6-) |
8 |
CH7(CH7+) |
27 |
CH23(CH7-) |
9 |
CH8(CH8+) |
28 |
CH24(CH8-) |
10 |
CH9(CH9+) |
29 |
CH25(CH9-) |
11 |
CH10(CH10+) |
30 |
CH26(CH10-) |
12 |
CH11(CH11+) |
31 |
CH27(CH11-) |
13 |
CH12(CH12+) |
32 |
CH28(CH12-) |
14 |
CH13(CH13+) |
33 |
CH29(CH13-) |
15 |
CH14(CH14+) |
34 |
CH30(CH14-) |
16 |
CH15(CH15+) |
35 |
CH31(CH15-) |
17 |
CH16(CH16+) |
36 |
CH32(CH16-) |
18 |
NC(空脚) |
37 |
模拟地 |
19 |
模拟地 |
|
|
本卡后端40芯扁平线插座(CZ2)的信号定义见表2 。
表2 CZ2开关量输入输出信号端口定义
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
1 |
+5V电源输出 |
2 |
+5V电源输出 |
3 |
DI1 |
4 |
DI2 |
5 |
DI3 |
6 |
DI4 |
7 |
DI5 |
8 |
DI6 |
9 |
DI7 |
10 |
DI8 |
11 |
DI9 |
12 |
DI10 |
13 |
DI11 |
14 |
DI12 |
15 |
DI13 |
16 |
DI14 |
17 |
DI15 |
18 |
DI16 |
19 |
DO1 |
20 |
DO2 |
21 |
DO3 |
22 |
DO4 |
23 |
DO5 |
24 |
DO6 |
25 |
DO7 |
26 |
DO8 |
27 |
DO9 |
28 |
DO10 |
29 |
DO11 |
30 |
DO12 |
31 |
DO13 |
32 |
DO14 |
33 |
DO15 |
34 |
DO16 |
35 |
数字地 |
36 |
数字地 |
37 |
数字地 |
38 |
数字地 |
39 |
数字地 |
40 |
数字地 |
5.2.3 40芯扁平电缆转换为37芯D型插头后的信号定义见表3 。
表3 转换为37芯D型插头时开关量输入输出信号端口定义
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
插座引脚号 |
信 号 定 义 |
1 |
+5V电源输出 |
20 |
+5V电源输出 |
2 |
DI1 |
21 |
DI2 |
3 |
DI3 |
22 |
DI4 |
4 |
DI5 |
23 |
DI6 |
5 |
DI7 |
24 |
DI8 |
6 |
DI9 |
25 |
DI10 |
7 |
DI11 |
26 |
DI12 |
8 |
DI13 |
27 |
DI14 |
9 |
DI15 |
28 |
DI16 |
10 |
DO1 |
29 |
DO2 |
11 |
DO3 |
30 |
DO4 |
12 |
DO5 |
31 |
DO6 |
13 |
DO7 |
32 |
DO8 |
14 |
DO9 |
33 |
DO10 |
15 |
DO11 |
34 |
DO12 |
16 |
DO13 |
35 |
DO14 |
17 |
DO15 |
36 |
DO16 |
18 |
数字地 |
37 |
数字地 |
19 |
数字地 |
|
|
5.3 控制端口与数据格式:PCI控制采集卡
表4 端口地址与功能表
端口地址 |
操作命令(字操作) |
功 能 |
基地址+0 |
写 |
写通道代码 |
基地址+2 |
写 |
启动A/D转换,消除中断申请 |
基地址+2 |
读 |
读A/D转换标志和结果 |
基地址+4 |
读 |
读DI开关量数据 |
基地址+6 |
写 |
写DO开关量数据 |
注:所有操作均为16位。
5.3.2 模入通道代码数据格式见表5(端口地址为基地址+0):
表5 模入通道代码数据格式
通道号 |
十进制代码 |
十六进制代码 |
输入方式 |
通道号 |
十进制代码 |
十六进制代码 |
输入方式 |
1 |
0 |
00H |
单/双 |
17 |
16 |
10H |
单 |
2 |
1 |
01H |
单/双 |
18 |
17 |
11H |
单 |
3 |
2 |
02H |
单/双 |
19 |
18 |
12H |
单 |
4 |
3 |
03H |
单/双 |
20 |
19 |
13H |
单 |
5 |
4 |
04H |
单/双 |
21 |
20 |
14H |
单 |
6 |
5 |
05H |
单/双 |
22 |
21 |
15H |
单 |
7 |
6 |
06H |
单/双 |
23 |
22 |
16H |
单 |
8 |
7 |
07H |
单/双 |
24 |
23 |
17H |
单 |
9 |
8 |
08H |
单/双 |
25 |
24 |
18H |
单 |
10 |
9 |
09H |
单/双 |
26 |
25 |
19H |
单 |
11 |
10 |
0AH |
单/双 |
27 |
26 |
1AH |
单 |
12 |
11 |
0BH |
单/双 |
28 |
27 |
1BH |
单 |
13 |
12 |
OCH |
单/双 |
29 |
28 |
1CH |
单 |
14 |
13 |
ODH |
单/双 |
30 |
29 |
1DH |
单 |
15 |
14 |
0EH |
单/双 |
31 |
30 |
1EH |
单 |
16 |
15 |
0FH |
单/双 |
32 |
31 |
1FH |
单 |
5.3.3 读A/D转换标志和结果,数据格式见表6(端口地址为基地址+2):
表6 读A/D转换标志和结果数据格式(x表示任意)
命令 |
D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
A/D转换状态 |
读 |
1 |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
正在转换 |
读 |
0 |
0 |
0 |
0 |
DB11 |
DB10 |
DB9 |
DB8 |
DB7 |
DB6 |
DB5 |
DB4 |
DB3 |
DB2 |
DB1 |
DB0 |
转换结束 |
注:双极性时DB11为符号位
开关量输入输出信号的数据格式采用的是位方式,即一个字中的任意一位对应一路输入输出信号(端口地址为基地址+4;+6)。
表7 开关量输入输出信号数据格式
端口地址 |
操作命令 |
D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
基地址+4 |
读 |
DI16 |
DI15 |
DI14 |
DI13 |
DI12 |
DI11 |
DI10 |
DI9 |
DI8 |
DI7 |
DI6 |
DI5 |
DI4 |
DI3 |
DI2 |
DI1 |
基地址+6 |
写 |
DO16 |
DO15 |
DO14 |
DO13 |
DO12 |
DO11 |
DO10 |
DO9 |
DO8 |
DO7 |
DO6 |
DO5 |
DO4 |
DO3 |
DO2 |
DO1 |
5.4 调整与校准:
本卡出厂时已进行了调整与校准,如无必要,请不要进行此项工作。如果长期使用后发现零点或满度偏移,请按下述方法进行调校。
将任一通道对模拟地短接(单端方式时)同时对该通道进行A/D转换,调整W1电位器,使其转换结果为“
在任一通道接入一接近正满度的稳定正电压信号,运行程序对该通道采样。调整W3使A/D转换读数值等于或接近外加信号电压。
如果测量双极性信号时偏差较大,应在零点和满度已校准好的基础上分别加入正、负信号并反复调整W2 使其符合要求。
6. 板卡驱动及编程说明:
PCI-8310板卡驱动及编程说明请看《PCI-8310驱动说明书.doc》,此驱动说明书以电子文档的形式与板卡驱动放在同一个压缩包内,一般可从中泰网站下载。