价格超高速数据采集1M12位64路模拟量输入带开.docx
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价格超高速数据采集1M12位64路模拟量输入带开
PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
阿尔泰科技发展有限公司
产品研发部修订
阿尔泰科技发展有限公司
目录
目录(1
第一章功能概述(2
第一节、产品应用(2
第二节、AD模拟量输入功能(2
第三节、DI数字量输入功能(3
第四节、DO数字量输出功能(3
第五节、其他指标(3
第二章元件布局图及简要说明(4
第一节、主要元件布局图(4
第二节、主要元件功能说明(4
一、信号输入输出连接器(4
二、电位器(4
三、物理ID拨码开关(5
四、状态指示灯(6
第三章信号输入输出连接器(7
第一节、信号输入输出连接器定义(7
第二节、DI数字量信号输入连接器定义(8
第三节、DO数字量信号输出连接器定义(9
第四章各种信号的连接方法(10
第一节、AD模拟量输入的信号连接方法(10
第二节、DI数字量输入的信号连接方法(10
第三节、DO数字量输出的信号连接方法(10
第四节、触发信号的连接方法(11
第五节、多卡同步的实现方法(11
第五章数据格式、排放顺序及换算关系(12
第一节、AD模拟量输入数据格式及码值换算(12
一、AD双极性模拟量输入的数据格式(12
二、AD单极性模拟量输入数据格式(12
三、关于AD数据端口高位空闲部分的定义(12
第二节、AD单通道与多通道采集时的数据排放顺序(13
第六章各种功能的使用方法(14
第一节、AD触发功能的使用方法(14
一、AD内触发功能(14
二、AD外触发功能(14
第二节、AD连续与分组采集功能的使用方法(16
一、AD连续采集功能(16
二、AD分组采集功能(16
第七章产品的应用注意事项、校准、保修(18
第一节、注意事项(18
第二节、AD模拟量输入的校准(18
第三节、保修(18
附录A:
各种标识、概念的命名约定(19
1
PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
版本:
6.1.15
第一章功能概述
信息社会的发展,在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。
数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌,而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用,其应用已经深入到信号处理的各个领域中。
实时信号处理、数字图像处理等领域对
高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。
ISA总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。
我公司推出的PCI8664数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点,以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比,获得
多家试用客户的一致好评,是一款真正具有可比性的产品,也是您理想的选择。
第一节、产品应用
本卡是一种基于PCI总线的数据采集卡,可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽
中,构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。
也可构成工业生产过程监
控系统。
它的主要应用场合为:
◆电子产品质量检测
◆信号采集
◆过程控制
◆伺服控制
第二节、AD模拟量输入功能
◆转换器类型:
AD7366
◆输入量程(InputRange:
±10V、±5V、0~10V
◆转换精度:
12位(Bit
◆采样速率(Frequency:
0.01Hz~1MHz
说明:
各通道实际采样速率=采样速率/采样通道数
分频公式:
采样频率=主频/分频数,其中主频=40MHz,32位分频,分频数的取值范围:
最低为
40,最高为232
◆物理通道数:
64路(32对同步通道单端
◆采样通道数(逻辑通道数:
32对同步通道
说明:
软件可选择,通过设置首通道对(FirstChannel和末通道对(LastChannel
◆通道切换方式:
首末通道对顺序切换
◆数据读取方式:
非空和半满查询方式
◆存诸器深度:
8K字(点存储器
◆存储器标志:
满、非空、半满
◆异步与同步(ADMode:
可实现连续(异步与分组(伪同步采集
◆组间间隔(GroupInterval:
软件可设置,最小为采样周期(1/Frequency,最大为419430uS
◆组循环次数(LoopsOfGroup:
软件可设置,最小为1次,最大为255次
◆时钟源(ClockSource:
板内时钟
◆板内时钟输出频率:
当前AD实际采样频率
◆触发模式(TriggerMode:
软件内部触发和硬件后触发(简称外触发
◆触发类型(TriggerType:
数字边沿触发和脉冲电平触发
◆触发方向(TriggerDir:
负向、正向、正负向触发
◆触发源(TriggerSource:
DTR(数字触发信号
◆触发源DTR输入范围:
标准TTL电平
◆AD转换时间:
≤0.61uS
2
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◆程控放大器类型:
默认为AD8251,兼容AD8250、AD8253
◆程控增益:
1、2、4、8倍(AD8251或1、2、5、10倍(AD8250或1、10、100、1000倍(AD8253
◆模拟输入阻抗:
10MΩ
◆放大器建立时间:
785nS
◆非线性误差:
±2LSB(最大
◆系统测量精度:
0.1%
◆工作温度范围:
-40~+85℃
◆存储温度范围:
-40℃~+120℃
第三节、DI数字量输入功能
◆通道数:
16路
◆电气标准:
TTL兼容
◆高电平的最低电压:
2V
◆低电平的最高电压:
0.8V
第四节、DO数字量输出功能
◆通道数:
16路
◆电气标准:
TTL兼容
◆高电平的最低电压:
2.4V
◆低电平的最高电压:
0.5V
◆上电初值:
低电平
第五节、其他指标
◆板载时钟振荡器:
40MHz
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PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
第一节、主要元件布局图第二节、主要元件功能说明第二章元件布局图及简要说明
版本:
6.1.15
请参考第一节中的布局图,了解下面各主要元件的大体功能。
一、信号输入输出连接器
CN1:
信号输入输出连接器
P1:
开关量输入信号端口
P2:
开关量输出信号端口
以上连接器的详细说明请参考《信号输入输出连接器》章节。
二、电位器
RP1:
触发电平基准值的满度调整
RP2:
AD模拟量信号输入通道B的零点调节
RP3:
AD模拟量信号输入通道A的零点调节
RP4:
AD模拟量信号输入通道B的满度调节
RP5:
AD模拟量信号输入通道A的满度调节
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以上电位器的详细说明请参考《产品的应用注意事项、校准、保修》章节。
三、物理ID拨码开关
DID1:
设置物理ID号,当PC机中安装的多块PCI8664时,可以用此拨码开关设置每一块板卡的物理ID号,这样使得用户很方便的在硬件配置和软件编程过程中区分和访问每块板卡。
物理ID号共四位,以二进制表示,拨码开关拨向“ON”,表示“1”,拨向另一侧表示“0”。
如下图所示:
位置“ID3”为高位,“ID0”为低位,图中黑色的位置表示开关的位置。
(出厂的测试软件通常使用逻辑ID号管理设备,此时物理ID拨码开关无效。
若您想在同一个系统中同时使用多个相同设备时,请尽可能使用物理ID。
关于逻辑ID与物理ID的区别请参考软件说明书《PCI8664S》的《设备对象管理函数原型说明》章节中“CreateDevice”和“CreateDeviceEx”函数说明部分
ID3ID2ID1ID0上图表示“1111”,则表示的物理ID号为15
ID3ID2ID1ID0上图表示“0111”,则代表的物理ID号为7
ID3ID2ID1ID0上图表示“0101”,则代表的物理ID号为5
下面以表格形式说明物理ID号的设置:
5
15
PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
四、状态指示灯
+5VD:
5伏数字电源指示灯。
指示灯为亮状态表示板卡供电正常OVR:
FIFO溢出指示灯。
指示灯为亮状态表示FIFO溢出
ADRead:
读FIFO指示灯。
指示灯闪烁状态表示正在读FIFO
版本:
6.1.15
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第三章信号输入输出连接器
第一节、信号输入输出连接器定义
关于78芯D型插头CN1的管脚定义(图形
AGNDAGNDAGNDAGNDAI4AAI5AAI6AAI7AAI8AAI9AAI10AAI11
A
AI12
A
AI12
B
AI13
A
AI14
A
AI14
B
AI15A
AI16A
AI16B
AI17A
AI18A
AI18B
AI19A
AI20A
AI20B
AI21A
AI2
2A
AI2
2B
AI2
3A
AI2
4A
AI2
4B
AI2
5
A
A
I
2
6
A
A
I
2
6
B
AI27A
DTR
CLKOUT
PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
关于78芯D型插头CN1的管脚定义(表格形式版本:
6.1.15
(一、关于AI0A~AI31A和AI0B~AI31B信号的输入连接方法请参考《AD模拟量输入的信号连接方法》章节;
(二、关于DTR的信号输入连接方法请参考《触发信号的连接方法》章节,其触发功能的使用方法请参考《AD外触发功能》章节。
第二节、DI数字量信号输入连接器定义
关于20芯插头P1的管脚定义(图片形式
数字量信号的输入连接方法请参考《DI数字量输入的信号连接方法》章节。
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第三节、DO数字量信号输出连接器定义
关于20芯插头P2的管脚定义(图片形式
关于20芯插头P2的管脚定义(表格形式数字量信号的输入连接方法请参考《DO数字量输出的信号连接方法
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PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
第四章各种信号的连接方法
版本:
6.1.15
第一节、AD模拟量输入的信号连接方法
单端方式是指使用单个通道实现某个信号的输入,同时多个信号共用一个参考地。
此种方式主要应用在干扰不大,通道数相对较多的场合。
可按下图连接成模拟电压单端输入方式,64路模拟输入信号连接到AI0A~AI31B端,其公共地连接到AGND端。
第二节、DI数字量输入的信号连接方法
图中的“开关量输入端口”的定义请参考《DI数字量信号输入连接器定义》章节。
现场开关设备
现场开关设备
第三节、DO数字量输出的信号连接方法
图中的“开关量输出入端口”的定义请参考《DO数字量信号输出连接器定义》章节。
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现场开关设备
第四节、触发信号的连接方法
第五节、多卡同步的实现方法
PCI8664多卡同步可以采用的方案:
采用共同的外触发。
采用共同的外触发的方案时,设置所有的参数请保持一致。
首先设置每块卡的硬件参数,并且都使用外触发(DTR,连接好要采集的信号,通过CN1接口的DTR管脚接入触发信号,然后点击“开始数据采集”按钮,这
时采集卡并不采集,等待外部触发信号,当每块采集卡都进入等待外部触发信号的状态下,使用同一个外部触发信号同时启动AD转换,达到同步采集的效果。
连接方法如下:
外触发同步采集的连接方法
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PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
第五章数据格式、排放顺序及换算关系
第一节、AD模拟量输入数据格式及码值换算
一、AD双极性模拟量输入的数据格式
版本:
6.1.15
关于AD数据端口高位空闲部分的定义》
注明2:
当输入量程为±10V、±5V时,即为双极性输入(输入信号允许在正负端范围变化,下面以标准C
(即ANSIC语法公式说明如何将原码数据换算成电压值:
±10V量程:
Volt=(20000.00/4096*((ADBuffer[0]^0x0800&0x0FFF–10000.00;
±5V量程:
Volt=(10000.00/4096*((ADBuffer[0]^0x0800&0x0FFF–5000.00;
二、AD单极性模拟量输入数据格式
关于AD数据端口高位空闲部分的定义》
注明2:
当输入量程为0~10V时,即为单极性输入(输入信号只允许在正端范围变化,下面以标准C
(即ANSIC语法公式说明如何将原码数据换算成电压值:
0~10V量程:
Volt=(10000.00/4096*((ADBuffer[0]^0x0800&0x0FFF;
三、关于AD数据端口高位空闲部分的定义
空闲的高四位分别用D15、D14、D13、D12表示,定义如下:
0
0,若发生第一次触发事件,
则自动为1,若再次发生触发事件,则又为0,依此类推,触发事件产生的条件依赖于触发类型和触发方式等
参数,而不管是软件内触发还是硬件后触发。
溢出后的停止标志定义:
该位在开始采集时,FIFO未溢出时AD正常工作,且置AD数据位中的该位为0,
当FIFO溢出时置该位为1并禁止AD功能,当FIFO不溢出后,则自动开始转换,若再发生溢出,则将该位置
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为0并禁止AD功能,依此类推。
第二节、AD单通道与多通道采集时的数据排放顺序
一、单通道
当采样通道总数(ADPara.LastChannel–ADPara.FirstChannel+1等于1时(即首通道等于末通道,则为单通道采集。
二、多通道
当采样通道总数(ADPara.LastChannel–ADPara.FirstChannel+1大于1时(即首通道不等于末通道,则为多通道采集(注意末通道必须大于等于首通道
举例说明,假设AD的以下硬件参数取值如下:
ADPara.FirstChannel=0;
ADPara.LastChannel=2;
第一个字属于通道AI0的第1个点,
第二个字属于通道AI1的第1个点,
第三个字属于通道AI2的第1个点,
第四个字属于通道AI0的第2个点,
第五个字属于通道AI1的第2个点,
第六个字属于通道AI2的第2个点,
第七个字属于通道AI0的第3个点,
第八个字属于通道AI1的第3个点,
第九个字属于通道AI2的第3个点……
则采样的AD数据在ADBuffer[]缓冲区中的排放顺序为:
0、1、2、0、1、2、0、1、2、0、1、2……其他
情况依此类推。
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PCI8664数据采集卡硬件使用说明书
第六章各种功能的使用方法
版本:
6.1.15
第一节、AD触发功能的使用方法
一、AD内触发功能
在初始化AD时,若AD硬件参数ADPara.TriggerMode=PCI8664_TRIGMODE_SOFT时,则可实现内触发采
集。
在内触发采集功能下,调用StartDeviceProAD函数启动AD时,AD即刻进入转换过程,不等待其他任何外
部硬件条件。
也可理解为软件触发。
具体过程请参考以下图例,图中AD工作脉冲的周期由设定的采样频率(Frequency决定。
AD启动脉冲由软件接口函数StartDeviceProAD产生。
二、AD外触发功能
在初始化AD时,若AD硬件参数ADPara.TriggerMode=PCI8664_TRIGMODE_POST时,则可实现外触发采
集。
在外触发采集功能下,调用StartDeviceProAD函数启动AD时,AD并不立即进入转换过程,而是要等待外
部硬件触发源信号符合指定条件后才开始转换AD数据,也可理解为硬件触发。
其外部硬件触发源信号由CN1中的DTR管脚输入提供。
关于在什么条件下触发AD,由用户选择的触发类型(TriggerType、触发方向(TriggerDir共同决定。
触发信号为数字信号(TTL电平时使用DTR触发,工作原理详见下文。
触发类型分为边沿触发和脉冲触发:
(1、边沿触发功能
ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_NEGATIVE时,即选择触发方向为负向触发。
即当DTR触发源信
号由高电平变为低电平时(也就是出现下降沿信号产生触发事件,AD即刻进入转换过程,其后续变化对AD
采集无影响。
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图6.2下降沿触发图例
ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_POSITIVE时,即选择触发方向为正向触发。
即当DTR触发源信号由低电平变为高电平时(也就是出现上升沿信号产生触发事件,AD即刻进入转换过程,其后续变化对AD
采集无影响。
ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_POSIT_NEGAT时,即选择触发方向为上正负向触发。
它的特点是
只要DTR出现高低电平的跳变时(也就是出现上升沿或下降沿产生触发事件。
AD即刻进入转换过程,其后
续变化对AD采集无影响。
此项功能可应用在只要外界的某一信号变化时就采集的场合。
(2、脉冲电平触发功能
ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_NEGATIVE(负向触发时,即选择触发方向为负向触发。
当DTR
触发信号为低电平时,AD进入转换过程,一旦触发信号为高电平时,AD自动停止转换,当触发信号再为低电
平时,AD再次进入转换过程,即只转换触发信号为低电平时数据。
ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_POSITIVE(正向触发时,即选择触发方向为正向触发。
当DTR
触发信号为高电平时,AD进入转换过程,一旦触发信号为低电平时,AD自动停止转换,当触发信号再为高电
平时,
图6.3高电平触发图例
当ADPara.TriggerDir=PCI8664_TRIGDIR_POSIT_NEGAT时,即选择触发方向为正负向触发。
它的原理与内部软件触发同理。
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第二节、AD连续与分组采集功能的使用方法
一、AD连续采集功能
版本:
6.1.15
连续采集(异步采集功能是指AD在采样过程中两个通道间的采样时间相等,采集过程中不停顿,连续不间断的采集数据。
使用连续采集功能时相应的在软件中置硬件参数ADPara.ADMode=PCI8664_ADMODE_SEQUENCE。
例
如:
在内时钟模式下,置采样频率ADPara.Frequency=100000Hz(采样周期为10uS,则AD在10uS内转换完第一个通道的数据后下一个10uS紧接着转换第二个通道,也就是每两个通道的数据点间隔10uS,以此类推,见图
6.4。
外部信号周期、频率计算公式:
内时钟模式下:
外部信号频率=AD采样频率/(一个信号周期的点数×通道总数外部信号周期=1/外部信号频率
启动使能
转换脉冲
图6.4内时钟模式下的连续采集
说明:
a―采样周期
二、AD分组采集功能
分组采集(伪同步采集功能是指AD在采样过程中,组内各通道以内时钟的采样频率进行转换,每两组
之间有一定的等待时间,这段时间称为组间间隔。
组循环次数是指在同一组内每个通道循环采集的次数。
在内时钟模式下,组与组之间的时间称为组周期。
这种采集模式下的转换过程为:
组内各通道转换完成后暂停一段
时间(即组间间隔GroupInterval,再接着转换下一组,依次重复下去,所以称为分组采集。
该功能的应用目的是在相对较慢的采集频率下,尽可能保证各个通道间的时间差越小来实现更小的相位
差,从而保证通道间的同步性,故亦称为伪同步采集功能。
组内采样频率越高,组间间隔时间越长,信号相对
同步性就越好。
组内采样频率由ADPara.Frequency决定,组循环次数由ADPara.LoopsOfGroup决定,组间间隔由ADPara.GroupInterval决定。
在内时钟模式下,组周期由内时钟的采样周期、采样通道总数、组循环次数和组间间隔共同决定,每一个组周期AD就采集一组数据。
外部信号频率的计算公式如下:
组周期=内时钟采样周期×采样通道总数×组循环次数+AD芯片转换时间+组间间隔外部信号周期=(信号周期点数/组循环次数×组周期外部信号频率=1/外部信号周期
公式注释:
内时钟采样周期=1/(ADPara.Frequency
采样通道总数=ADPara.LastChannel-ADPara.FirstChannel+1组循环次数=ADPara.LoopsOfGroup
AD芯片转换时间=见《AD模拟量输入功能》参数
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组间间隔=ADPara.GroupInterval
信号周期点数=在测试程序中以波形信号显示,用鼠标测量一个信号周期的点数
在内时钟模式下举例,例如:
采集两个通道0、1,那么0和1通道就组成一组。
采样频率(Frequency=100000Hz(周期为10uS,组循环次数为1,组间间隔(GroupInterval=50uS,那么采集过程是先采集第一组数据,包括0通道的一个数据和1通道的一个数据,这两个数据分别用10uS,转换完两个通道的数据需要20uS,经过一个AD芯片的转换时间后AD自动停止进入等待状态直到50uS的组间间隔结束后,便启动下一组,开始转换0和1通道数据,然后再进入等待状态,就这样依次转换下去,如下图所示:
启动使能
转换脉冲
说明:
a―内时钟采样周期
内时钟模式下组循环次数为“1”的分组采集
b―AD芯片转换时间
c―组间间隔
d―组周期
将组循环次数变为2,那么,采集过程是先采集第一组数据,包括0通道的两个数据和1通道的两个数据,转换的顺序为0、1、0、1,这四个数据分别用10uS,转换完两个通道的四个数据需要40uS,经过一个AD芯片的转换时间后AD自动停止进入等待状态直到50uS的组间间隔结束后,便启动下一组,开始转换0和1通道数据,然后再进入等待状态,就这样依次转换下去,如下图所示:
启动使能
转换脉冲
说明:
a―内时钟采样周期
b―AD芯片转换时间
c―组间间隔
d―组周期
内时钟模式下组循环次数为“2”的分组采集
内时钟的分组采集规律以此类推。
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PCI8664数据采集卡硬件使用说明书版本:
6.1.15第七章产品的应用注意事项、校准、保修第一节、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PCI8664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
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