USB2010数据采集卡

USB2010数据采集卡 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 北京阿尔泰科技发展有限公司 1 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 请您务必阅读此说明书，他会使您事半功倍! 目 录 第一章 USB简介 第二章 概述 第三章 产品说明 第一节、性能和技术指标 第二节、主要元件位置图、各种插座管脚定义 第三节、模拟信号的增益设置 第四节、短路套设置 第五节、寄存器数据 第六节、模拟输入信号的连接方式 第四章 使用方法及注意事项 第一节、使用步骤 第二节、应用注意事项 第五章 校准 附录一 保修 附录二 板卡及其机箱尺寸 2 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第一章 USB简介 USB(UNIVERSAL SERIER BUS)又称之为通用串行总线，不仅仅简单地将计算机和外设连接在一起，还把我们带进了一个全新的PC机时代。 USB是您进行数字图象处理的最佳选择，同时她也为数字化设计提供了无限的创造空间。 为什么USB越来越受到用户的青睐呢, 第一(USB实现了那些一直渴望简单、直接、快速连接外设到PC机的使用者的梦想。 添加一个传统外设，首先您必须要弄清那些复杂的端口序列中那一个才是您需要的。其次，在通常情况下，您还不得不拆开PC机，安装所需要的板卡，并且选择跳线，诸如中断设置等，这些都是非常麻烦的事情，甚至会使一些用户害怕添加外设。 USB使添加外设变得十分简单，任何人都可以轻松的做到。 首先，USB用一个标准的插拔端口代替了所有的不同种类的串并口。 使用USB连接PC机和外设，您只须把他们连接在一起就行，剩下的事情USB会自动帮您完成。他就像是给您的PC机添加一个新的功能。您再也不须拆开您的PC机，也不必担心插入板卡，DIP跳线和中断设置。 第二，USB的即插即用功能。当您需要接入外设时，甚至不必关闭电源重启计算机，只要插入便可运行～PC自动检测外围设备并且配置必要的软件。因此，它不仅广泛用于各种台式机，还给笔记本PC带来了新的生机。而当您需要移走外设时，只须拔走USB插头即可。 也许您会问，“我可以同时接多个外围设备吗,PC机有足够的USB接口吗”, USB当然可以同时连接多个外围设备;许多PC机有两个以上的USB端口，而集线器——一种特殊的USB外围设备，可以附属多个USB端口，当您需要使用多于两个外设时，接入一个集线器即可。 第三(USB传输数据的速度非常快，达到12Mbit，而在新发行的USB2(0版本中，其传输速度居然达到480Mbit。 3 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第二章 概述 USB2010模板是USB总线兼容的数据采集板，可经USB电缆接入计算机，构成实验室、产品质量检验中心、特别是野外测控、医疗设备等领域的数据采集、波形和处理系统，也可构成工业生产过程控制监控系统。而且它具有体积小，即插即用等特点，因此是便携式系统用户的最佳选择。 USB2010板上设计有12Bit分辨率的A/D转换器，提供了32路单端或16路双端的模拟输入通道，A/D转换器输入信号范围:?5V、?10V、0,10V;还为用户提供了三组定时/计数器, 16路开关量输入，16路开关量输出。 4 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第三章 产 品 说 明 第一节 性能和技术指标 一、性能 ?模拟通道输入数: 32路单端或16路双端输入 ?模拟输入电压范围:?5V、?10V、0,，10V ?A/D转换分辨率:1,Bit ?16路开关量输入 ?16路开关量输出 ?三组计数器供用户使用 二、应用范围 ?野外测控 ?信号采集 ?医疗设备 三、技术指标 USB总线，支持USB2.0 Full-Speed协议，真正实现即插即用 CPLD接口芯片设计，具有极高的保密性，特别适合OEM合作。 1、模拟信号输入部分 ? 模拟通道输入数: 32路单端或16路双端输入 ? 模拟输入电压范围:?5V、?10V、0,，10V ? 模拟输入阻抗: 100MΩ ? 模拟输入共模电压范围:>?2V 2、A/D转换部分 A/D分辨率:12Bit(4096) 非线性误差:?1LSB(最大) 转换时间:10us 系统测量精度:0.1% A/D采样通过率:100KHz 3、开关量输入输出部分 16路数字量输入、16路数字量输出经过扁平电缆插座XS2引出。 数字端口满足标准TTL电气特性: 输入TTL电平，吸入电流小于0.5毫安。 输出TTL电平，最大下拉电流20mA,上拉电流2.6毫安。 数字量输入最低的高电平:2V 数字量输入最高的低电平:0.8V 数字量输出最低的高电平:3.4V 数字量输入最高的低电平:0.5V 4、定时/计数器 定时/计数器: 8253的三个定时/计数器(ECCLK0、ECCLK1、ECCLK2)、门控(ECGATE0、ECGATE1、 ECGATE2)及输出(ECOUT0、ECOUT1、ECOUT2)全部由XS2引出。 5 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第二节 主要元件位置图、各种插座管脚定义 一 、主要元件位置图 上图为USB2010板的主要跳线位置图， 此位置图上跳线设置为出厂标准设置。设为:单端输入方式， 模拟输入范围?5V。 XS1: 模拟信号输入引线插座 XS2:开关量输入、开关量输出、8254接口引线插座 USB,T:USB总线连接插座 RP1:A/D电路单极性零点调整电位器 RP2:A/D电路双极性零点调整电位器 RP3:A/D电路满度调整电位器 XF1、XF2:模拟电压输入量程选择 XF3、XF4:模拟电压输入单端、双端选择 XS4、XF6:与用户应用板卡无关，按出厂设置即可。 第一个POWER LED: USB2005卡电源指示灯，USB2005与计算机通过USB带缆连接后，此指示灯应亮 6 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第二个POWER LED:与POWER LED并联联接，当将USB2005放置于机箱内时，可将其电源指示灯移到机箱上 EX-VCC:是预备电源插头。当USB给板卡供电不足时，由外部供电。 二、模入信号37芯D型插座XS1的管脚定义 管脚号 名称 管脚功能 特性 管脚号 名称 管脚功能 特性 1 CH31 模拟信号输入通道31 IN 20 CH30 模拟信号输入通道30 IN 2 CH29 模拟信号输入通道29 IN 21 CH28 模拟信号输入通道28 IN 3 CH27 模拟信号输入通道27 IN 22 CH26 模拟信号输入通道26 IN 4 CH25 模拟信号输入通道25 IN 23 CH24 模拟信号输入通道24 IN 5 CH23 模拟信号输入通道23 IN 24 CH22 模拟信号输入通道22 IN 6 CH21 模拟信号输入通道21 IN 25 CH20 模拟信号输入通道20 IN 7 CH19 模拟信号输入通道19 IN 26 CH18 模拟信号输入通道18 IN 8 CH17 模拟信号输入通道17 IN 27 CH16 模拟信号输入通道16 IN 9 CH15 模拟信号输入通道15 IN 28 CH14 模拟信号输入通道14 IN 10 CH13 模拟信号输入通道13 IN 29 CH12 模拟信号输入通道12 IN 11 CH11 模拟信号输入通道11 IN 30 CH10 模拟信号输入通道10 IN 12 CH9 模拟信号输入通道9 IN 31 CH8 模拟信号输入通道8 IN 13 CH7 模拟信号输入通道7 IN 32 CH6 模拟信号输入通道6 IN 14 CH5 模拟信号输入通道5 IN 33 CH4 模拟信号输入通道4 IN 15 CH3 模拟信号输入通道3 IN 34 CH2 模拟信号输入通道2 IN 16 CH1 模拟信号输入通道1 IN 35 CH0 模拟信号输入通道0 IN 17 AGND 模拟地 IN 36 AGND 模拟地 IN 18 AGND 模拟地 IN 37 AGND 模拟地 IN 19 DGND 数字地 IN CH0,CH31:USB2010 A/D卡输入通道号(单端方式时) CH0,CH15:双端模拟信号输入正端 ( 双端方式时) CH16,CH31:双端模拟信号输入负端 (双端方式时) 在调用InitDeviceAD初始化AD过程中，若用户置硬件参数ADPara.GroundingMode为USB2005_SE_MODE常量时为单端方式，此时所有通道均可被采样，若置硬件参数ADPara.GroundingMode为USB2005_DI_MODE常量时为双端方式，此时，各通道的对应关系如下: 正端CH0+n与负端CH16+n构成双端输入，n为0-15的自然数，即为双端通道号。 如n为0时，则示为双端通道0由正端CH0(即0+0)与负端CH16(即16+0)构成; 如n为1时，则表示为双端通道1由正端CH1(即0+1)与负端CH17(即16+1)构成; 以次类推。 三、 关于50芯插头XS2开关量输入的管脚定义 管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性 管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性 1 D00 数字量输出通道0 IN 2 DO1 数字量输出通道1 IN 3 D02 数字量输出通道2 IN 4 DO3 数字量输出通道3 IN 5 D04 数字量输出通道4 IN 6 DO5 数字量输出通道5 IN 7 D06 数字量输出通道6 IN 8 DO7 数字量输出通道7 IN 7 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 9 D08 数字量输出通道8 IN 10 DO9 数字量输出通道9 IN 11 D010 数字量输出通道10 IN 12 DO11 数字量输出通道11 IN 13 D012 数字量输出通道12 IN 14 DO13 数字量输出通道13 IN 15 DO14 数字量输出通道14 IN 16 DO15 数字量输出通道15 IN 17 DGND 数字地 IN/OUT 18 DGND 数字地 IN/OUT 19 DI0 数字量输入通道0 IN 20 DI1 数字量输入通道1 IN 21 DI2 数字量输入通道2 IN 22 DI3 数字量输入通道3 IN 23 DI4 数字量输入通道4 IN 24 DI5 数字量输入通道5 IN 25 DI6 数字量输入通道6 IN 26 DI7 数字量输入通道7 IN 27 DI8 数字量输入通道8 IN 28 DI9 数字量输入通道9 IN 29 DI10 数字量输入通道10 IN 30 DI11 数字量输入通道11 IN 31 DI12 数字量输入通道12 IN 32 DI13 数字量输入通道13 IN 33 DI14 数字量输入通道14 IN 34 DI15 数字量输入通道15 IN 35 DGND 数字地 IN/OUT 36 DGND 数字地 IN/OUT 37 ECOUT0 计数器0脉冲输出 OUT 38 ECGATE0 计数器0门限输入 IN 39 ECCLK0 计数器0脉冲输入 IN 40 ECOUT1 计数器1脉冲输出 OUT 41 ECGATE1 计数器1门限输入 IN 42 ECCLK1 计数器1脉冲输入 IN 43 ECOUT2 计数器2脉冲输出 OUT 44 ECGATE2 计数器2门限输入 IN 45 ECCLK2 计数器2脉冲输入 IN 46 DGND 数字地 IN/OUT 47 DGND 数字地 IN/OUT 48 CLK 时钟源输出 OUT 49 VCC 50 VCC +5V OUT +5V IN/OUT 注:CLK为板卡上的2M晶振输出引脚，其输出脉冲周期为0.5uS。 第三节 模入信号的增益设置 本卡数据采集的仪用放大器为AD620，出厂时NC未焊装，增益为X1倍，如需增益大于1倍，RX的阻值请参照INA128手册选取，以取得相应的增益: RX = 49.4K / (G-1) 第四节 短路套设置 A/D电路部分: 1、 模拟信号输入方式选择 ? 单端输入方式: XF3 8 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 XF4 ?双端输入方式: XF3 XF4 2、 模拟信号输入量程选择 跳线 XF1 XF2 输入范围 ?5V ?10V 0V,10V 第五节寄存器数据格式 USB2010通过软件函数ReadDeviceAD进行16位读操作，将读入A/D转换结果12位数据，其各位定义如下: D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 × × × × AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 AD0,AD11:为A/D转换结果的12位数据。 ×:不用。 USB2010板为双极性模拟输入时的结果数据格式如下表所示: 输入 A/D结果编码(二进制) A/D结果编码(十六进制) A/D结果编码(十进制) 1111 1111 1111 FFF 4095 正满度 1111 1111 1110 FFE 4094 正满度,1LSB 1000 0000 0001 801 2049 中间值+1LSB 1000 0000 0000 800 2048 中间值(零 点) 0111 1111 1111 7FF 2047 中间值,1LSB 0000 0000 0001 1 1 负满度+1LSB 0000 0000 0000 0 0 负满度 USB2010板为单极性模拟输入时的结果数据格式发下表所示: 输入 A/D结果编码(二进制) A/D结果编码(十六进制) A/D结果编码(十进制) 9 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 1111 1111 1111 FFF 4095 正满度 1111 1111 1110 FFE 4094 正满度,1LSB 0000 0000 0001 1 1 零点+1LSB 0000 0000 0000 0 0 零点 例如:在[-5V，+5V]量程下采集2、3、4三个通道的数据，且分别在这三个通道上输入2.5V，0V，-2.5V的直流 电压，那么通过ReadDeviceAD函数取得的值分别是十六进制:0c00，0800，0400。 第六节 模拟输入信号的连接方式 1、单端输入方式: USB2010板均可按下图连接成模拟电压单端输入方式，32路模拟输入信号连接到CH0,CH31端，其公共地连接到AGND端。 单端输入方式，主要应用于噪声干扰不高的场合 2、双端输入方式: USB2010板可按下图连接成模拟电压双端输入方式，可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。模拟输入信号正端分别接到CH0,CH15通道，其模拟输入信号负端分别接到CH16,CH31通道，并在距离XS1插座近处，在CH16,CH31端与AGND端各接一只几十KΩ至几百KΩ的电阻(当现场信号源内阻小于100Ω时，该电阻应为现场信号源内阻的1000倍;当现场信号源内阻大于100Ω时，该电阻应为现场信号源内阻的2000倍)，为仪表放大器输入电路提供偏置。 10 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 11 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第四章 使 用 方 法 及 注 意 事 项 第一节 使用步骤 1、用USB电缆将USB2010板与主机连接起来，若发光二极管亮，则表示USB2010板电源已接通。 2、时主机屏幕上会显示检测到artUSB2010设备，接着让您安装驱动程序，您须插入本公司提供的安装盘，详 细的安装过程请见本公司软件说明书的USB部分。 3、安装完毕后，打开USB2010操作系统，即可检测设备是否正常工作。 注:其硬件参数配置请参考软件说明书中USB部分的结构USB_PARA中的介绍。 第二节 应用注意事项 在公司售出的产品包装中，用户将会找到这本说明书和USB2010板，同时还有产品质保卡。产品质保卡请用户务必妥善保存，当该产品出现问题需要维修时，请用户将产品质保卡同产品一起，寄回本公司，以便我们能尽快的帮用户解决问题。 在使用USB2010板时，应注意以下问题: ?USB2010板正面的IC芯片不要用手去摸，防止芯片受到静电的危害。 ?用户务必注意电源的开关顺序，使用时要求先开主机电源，后开信号源的电源;先关主机电源，后关信号源的电源。 12 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 第五章 校 准 USB2010板出厂时已经校准，只有当用户使用一段时间后，或者用户认为需要时才做校准。 准备一块5位半精度以上数字电压表，安装好USB2010，打开主机电源，预热15分种。 A/D校准 1、 拟输入的任两个通道，比如CH0、CH1通道，将CH0通道输入接0伏电压,CH1接正满度电压4997.56毫伏或 9997.56毫伏(依AD量程而定)。 2、 如果AD输入是双极性，调整电位器RP2，使读回的A/D转换结果在7FFH和800H 之间 变化。如果AD是单极性,调整电位器RP1，使读回的AD数据在000H,001H之间变化。 3、如果AD量程为-5,+5V,将模拟输入通道CH1的输入接+4997.56mV，如果AD量程为0,10V则将CH0的输入接 9997.56V,调整电位器RP3，使读回的A/D转换结果在FFEH,FFFH之间变化。 4、重复2、 3步骤，直到满足要求为止。 13 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 附录一 保 修 USB2010自出厂之日起，两年内，凡用户遵守运输，贮存和使用规则，而质量低于产品标准者公司免费修理。 14 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 15 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 附录二 板卡及其机箱尺寸 一、外形尺寸: 137.1854mm * 117.221mm 注:四个定位孔到宽边的距离都是都是5.08mm，到长边的距离都是4.953mm. 2、USB2010机箱(铝合金外壳)的尺寸: ) 310mm (长)× 260mm(宽)× 60mm(高 16 北京阿尔泰科技硬件说明书 V6.4.11 17