1、完整版PC6325B PC-6325B光电隔离模入接口卡技术说明书1. 概述： PC-6325B模入接口卡适用于具有ISA 总线的PC系列微机，具有很好的兼容性，CPU从目前广泛使用的64位处理器直到早期的16位处理器均可适用，操作系统可选用经典的MS-DOS，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ISA总线插槽中，信号电缆从机箱外部直接接入。 本卡采用三总线光电隔离技术，使被测量信号系统同计算机之间完全电气隔离。适用于恶劣环境的工业现场数据采集以及必须
2、保证人身安全的人体信号采集系统。同时，本卡自带DCDC隔离电源模块，无需用户外接电源。2. 主要技术指标：2.1 输入通道数：单端32路*双端16路；(标*为出厂标准状态，下同)2.2 输入信号范围：0V10V*；5V；10V2.3 最大允许输入电压：15V2.4 输入阻抗：10M2.5 AD转换分辨率：16位2.6 AD芯片转换时间：10S2.7 系统最高采集速率：66KHzS2.8 通道切换时间：(模拟开关导通时间放大器建立时间) 5S2.9 系统综合误差：0.2FSR 2.10 AD启动方式：程序启动外触发启动2.11 AD工作方式：程序查询中断请求2.12 AD转换输出码制：单极性原码
3、*双极性偏移码或补码2.13 隔离形式：三总线光电隔离型2.14 隔离电压：500V2.15 电源功耗：5V(10)900mA2.16 使用环境要求： 工作温度：1040 相对湿度：4080 RH 存贮温度：55852.19 外型尺寸：(不含档板)长高177.8mm106.7mm(7英寸4.2英寸)3. 工作原理： 本卡主要由模拟多路开关电路、放大器电路、模数转换电路、接口控制逻辑电路、光电隔离电路及 DCDC电源电路组成。3.1 工作原理框图： PC-6325B光电隔离模入接口卡工作原理框图见图1。 图1 工作原理框图3.2 模拟多路开关电路： 模拟多路开关由4片8选1模拟开关芯片等组成，通
4、过KJ1和KJ2跨接插座可以选择32 路单端或16 路双端输入方式，并将选中的信号送入差分放大器处理。3.3 模数转换电路：本卡选用新一代AD 器件ADS7809 作为本卡的模数转换器件。ADS7809 内部自带采保和精密基准电源。AD转换可以由程序启动，也可由外部触发信号启动。AD转换结束的标志可以由程序查询检出，也可通过中断方式通知CPU处理。3.4 接口控制逻辑电路及光隔电路：接口控制逻辑电路用来产生与各种操作有关的控制信号。光隔电路采用6N137高速光耦对系统总线与模拟信号之间进行光电隔离，以避免相互间的干扰。3.5 DCDC电源电路： DCDC 电源电路由电源模块及相关的滤波元件组成
5、。该电源模块的输入电压为5V，输出电压为与原边隔离的15V 和5V，原付边之间隔离电压可达1500V。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。设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆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
6、。 ADS7809的时序规定第N次转换后读出的数据为第N1次转换的结果。这点在用户编程时要特别注意。 本卡的最高采集速率约为 66KHz，这在单通道采集时容易实现。在多通道连续采集时，由于模拟开关切换及放大器信号建立需要一定的时间，故而会降低采样速率。但是考虑AD转换器件本身占用的转换时间，在编程时加以利用，也可以使多通道采样速率达到66KHz。 为保证安全及采集精度，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。5. 使用与操作：5.1 主要可调整元件位置见图2。图2 主要可调整元件位置图5.2 IO基地址选择
7、：IO基地址的选择是通过开关K1 进行的，开关拨至 ON 处为0，反之为1，初始地址的选择范围一般为0100H0378H之间。用户应根据主机硬件手册给出的可用范围以及是否插入其它功能卡来决定本卡的IO基地址。出厂时本卡的基地址设为0300H，并从基地址开始占用连续4个地址。现举例说明见图3。ON 1 2 3 4 5 6 7 ON 1 2 3 4 5 6 7 ON 1 2 3 4 5 6 7 A3 A9 A3 A9 A3 A9 (a) 100H (b) 300H (c) 318H 图3 IO基地址选择举例5.3 输入接口定义：本卡前端37芯D 型插座的信号定义见表1，用户可按实际需要选择连接信号
8、线(单端)或信号线组(双端)，为减少信号串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应与模拟地短接。 表1 输入插座接口定义插座引脚号信 号 定 义插座引脚号信 号 定 义1模拟地20模拟地2CH1 (CH1+)21CH17(CH1-)3CH2 (CH2+)22CH18(CH2-)4CH3 (CH3+)23CH19(CH3-)5CH4 (CH4+)24CH20(CH4-)6CH5 (CH5+)25CH21(CH5-)7CH6 (CH6+)26CH22(CH6-)8CH7 (CH7+)27CH23(CH7-)9CH8 (CH8+)28CH24(CH8-)10CH9 (CH9+)29CH25(CH9-)1
9、1CH10(CH10+)30CH26(CH10-)12CH11(CH11+)31CH27(CH11-)13CH12(CH12+)32CH28(CH12-)14CH13(CH13+)33CH29(CH13-)15CH14(CH14+)34CH30(CH14-)16CH15(CH15+)35CH31(CH15-)17CH16(CH16+)36CH32(CH16-)18E.TREF37模拟地19模拟地5.4 跨接插座的用法：5.4.1 AD量程选择：KJ3、KJ4、KJ5为AD量程选择插座，其选择方法见图5。 a. 010V输入： b.5V输入 c.10V输入 KJ3 KJ3 KJ3 KJ4 KJ4
10、 KJ4 KJ5 KJ5 KJ5 图5 AD量程选择5.4.2 输入单双端方式选择：KJ1、KJ2为单双端输入方式选择，二者应共同使用，其使用方法见图4。(图4请见下页) KJ2 KJ1 KJ2 KJ1 a. 单端输入方式 b. 双端输入方式 图4 单双端输入方式选择5.4.3 转换码制选择： 当双极性输入时, KJ6决定ADC输出的码制，选择方法见图6： a. 二进制偏移码 b.二进制补码 图6 输出码制选择5.4.4 中断有效及中断源选择： KJ8为中断有效及中断源选择插座，KJ8全部开路或N位短接时为非中断方式。 中断操作的具体说明见5.8。本卡提供IRQ5、7 两个中断源供用户选配，中
11、断源的选择见图7。 a. IRQ5中断 b. IRQ7中断 c. 非中断方式 图7 中断源的选择5.4.5 外触发基准电压选择： 本卡出厂时提供一个供测试用的测试头，二者共用一个外接信号引脚，在使用时应通过KJ7进行选择，其使用方法见图8。 a. 测试方式 b. 外触发方式 图8 外触发基准电压选择5.5 控制端口地址与有关数据格式：5.5.1 控制端口的操作地址与功能： 各个控制端口的操作地址与功能见表2。 表2 端口地址与功能表端口操作地址操作命令功 能基地址+0写写通道代码，选通道基地址+1写启动AD转换(写任意数值)基地址+1读查询AD转换状态，D71没有或正在转换，D70转换结束基地
12、址+2读读AD高4位转换结果基地址+3读读AD低8位转换结果，清 AD转换状态及中断标志5.5.2 查询AD转换状态数据格式： 查询AD转换状态时的数据格式及意义见表3(端口地址为基地址+1)。 表3 AD转换状态数据格式(X表示任意)操作命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 AD转换状态读1xxxxxxx没有或正在转换读0xxxxxxx转换结束5.5.3 通道代码数据格式见表4 ： 表4 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1000H单双171610H单2101H单双181711H单3202H单双191812H单4303H单
13、双201913H单5404H单双212014H单6505H单双222115H单7606H单双232216H单8707H单双242317H单9808H单双252418H单10909H单双262519H单11100AH单双27261AH单12110BH单双28271BH单13120CH单双29281CH单14130DH单双30291DH单15140EH单双31301EH单16150FH单双32311FH单5.5.4 AD转换结果数据格式： AD转换结果数据格式见表5。 表5 AD转换结果数据格式端口地址操作命令D7D6D5D4D3D2D1D0意 义基地址+2读DB15DB14DB13DB12DB1
14、1DB10DB9DB8高4位数据基地址+3读DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0低8位数据5.6 模入码制以及数据与模拟量的对应关系：5.6.1 本接口卡在单极性方式工作时，即模入的模拟量为010V时，转换后的16位数码为二进制原码。此16位数码表示一个正数码，其数码与模拟电压值的对应关系为： 模拟电压值数码(16位)10(V)65536 (V) 即： 1LSB0.152mV5.6.2 本接口卡在双极性方式工作时，转换后的16 位数码为二进制偏移码或补码。如为偏移码时，16位数码的最高位(DB15)为符号位，“0”表示负,“1”表示正。偏移码与补码仅在符号位上定义不同，可以先求出补
15、码再将符号位取反就可得到偏移码，反之一样。(输出偏移码或补码可以通过KJ6的选择进行，参见5.4.3 )。此时偏移码与模拟电压值的对应关系为： 模入信号为55V时： 模拟电压值数码(16位)10(V)655365 ( V ) 即：1LSB0.152mV 模入信号为1010V时： 模拟电压值数码(16位)20(V)6553610 ( V ) 即：1LSB0.305mV5.7 外触发信号E.T的要求：本卡的模入部分可以在外触发方式下工作。每当E.T有一个低电平时，AD就启动转换一次。使用该方式时，应注意E.T信号必须符合TTL 电平标准，其波形和参数要求参见图9。同时在使用外触发方式之前应将通道选
16、择好, 并清除转换中断标志。 100nS T1 10S T2 15S 图9 E.T信号波形图5.8 中断工作方式： 本卡的AD转换结束信号可以采用中断方式通知CPU进行处理。改变KJ8 的位置可以选用IRQ5IRQ7 中断。用户在使用中断方式时，应对主机系统的 8259 中断管理器进行初始化并编制中断处理程序。并在8259中断允许之前，先清除本卡的中断标志。当AD转换结束时，本卡会向 8259 中断管理器发出一个高电平的中断申请，CPU接到中断请求后转向中断处理程序运行读数操作。当读取低8位转换结果时，会自动清除中断标志。5.9 关于转换及中断标志使用的补充说明： 本卡在上电时能够自动清除AD
17、转换标志及中断申请标志，在本卡正常运行时，上述标志是通过读取低8位转换结果自动完成的。如果系统程序是非正常中止退出的，而上述标志没有被清除，则会在重新采样时出现错误的状态而影响正常运行。故建议在程序运行开始时可对低8位转换结果进行虚读，以达到使标志复位。5.10 关于测试头的使用说明： 本卡附带的测试头可用来对本卡进行测试检验。测试头使用本卡提供的的高稳定度基准电源并通过四只电阻分压以提供四种不同的直流测试信号。由于电阻的精度有限，测试头提供的测试信号不保证绝对值准确，因此不能用测试头做调试的基准。使用测试头前，应将本卡上的跨接器KJ7置于测试方式。输入方式为单端，010V单极性输入。此时插上
18、测试头后，本卡上的通道5、13、21、29为2.5V，通道6、14、22、30为5V，通道7、15、23、31为7.5V，通道8、16、24、32 为10V，其余通道均为0V(通道编号从1至32)。5.10 调整与校准：5.10.1 本卡出厂前，已完成了零点、满度和双极性偏移的调整，一般情况下用户不需进行调节，如果发现误差较大，可按本节所述的方法进行调整。调整时应开机预热适当时间，并准备一块5位半以上的数字电压表。5.10.2 各电位器功能说明： W2为输出基准源调节。 W3为AD转换器零点或双极性偏移调节。 W4为AD转换器满度调节。5.10.3 输入偏差调整： 零点调整：使任一通道与模拟地
19、短接，并对该通道采样，调整W3 ，使转换结果为0V1LSB。 满度调整：在任一通道接入一接近正满度的电压信号，并用数字表测量之。同时运行采样程序，调整W4使转换结果等于外加电压信号。 双极性偏移调整：在单极性方式时，W3可用于零点的辅助调整。在双极性方式时，如果出现正负信号偏差较大时，可在外端口分别加上正负信号，调整W3使其对称。6. 驱动程序简介 PC-6000 系列演示程序及驱动程序是为PC-6000 系列多功能工控采集板配制的工作在中西文Windows 95/ 98/ NT环境下的一组驱动程序以及使用该驱动程序组建的一个演示程序，可以方便地使用户在中西文 Windows 环境下检测硬件的
20、工作状态以及帮助软件开发人员在常用的 CC+, Visual Basic, Delphi, Borland C+ Builder, Borland Pascal for windows 等开发环境中使用 PC-6000 系列工控采集板进行数据采集和过程控制等工作.驱动程序是一个标准动态链接库 (DLL文件)。它的输出函数可以被其它应用程序在运行时直接调用。用户的应用程序可以用任何一种可以使用 DLL 链接库的编程工具来编写。 每种板卡依据其自身功能的不同具有不同的输出函数和参数定义。 驱动程序输出函数定义所列函数的说明格式为 VC+6.0环境下PC6000.Dll库函数的原函数格式，无论使用哪
21、一种开发工具，务必请注意数据格式的匹配及函数的返回类型，本说明中所使用的数据类型定义如下： short 16位带符号数 Double 8字节浮点数 * 函数: double APIENTRY AI6325BSingle(short nAdd,short nCha,short AIMode)功能: 进行某一通道的模拟量数据采集。参数: nAdd 基地址 nCha 通道号: 0-31(单端),0-15(双端) AIMode 输入方式： 0 - 原码值1 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -10v,+10v * 函数: void APIENTRY AI6325BAllSingle(shor
22、t nAdd,short AIMode,Double *p)功能: 单端输入方式下，全部32通道的模拟量数据采集。参数: nAdd 基地址AIMode 输入方式： 0 - 原码值1 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -10v,+10v p 指向32个通道的采集结果的起始地址 * 函数: void APIENTRY AI6325BAllDouble(short nAdd,short AIMode,double *p)功能: 双端输入方式下，全部16通道的模拟量数据采集。参数: nAdd 基地址 AIMode 输入方式： 0 - 原码值1 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -1
23、0v,+10v p 指向16个通道的采集结果的起始地址 如有需要使用 Windows 系列及 LabVIEW 驱动程序的用户可向本公司索取, 请注明所使用的操作系统和开发软件。7. 编程举例：7.1 对通道1连续采样100次，程序启动和查询。（BASIC语言） 100 CLS 110 ADD=&H300 120 A=INP(ADD+3) 130 CH=0 140 OUT(ADD),CH 150 FOR J=0 TO 100 :NEXT J 160 OUT(ADD+1),0 170 IF INP(ADD+1)=128 THEN 170 180 A=INP(ADD+3) 190 FOR I0 TO
24、 100 200 OUT(ADD+1),0 210 IF INP(ADD+1)128 THEN 210 220 DH=INP(ADD+2):DL=INP(ADD+3) 230 V=(DH*256+DL)*10000/65536 240 PRINT DH,DL,V,mV 250 NEXT I 260 END7.2 C语言程序，对通道1连续采样100次，程序启动和查询。 /* 6325B: Single channle to continue run */ #include stdio.h #include dos.h #include conio.hmain() int ch; /* 定义通道数
25、据变量 */ float value100; /* 定义数组变量 */ int dl,dh,i,j,base; /* 定义过程变量 */ unsigned int k; clrscr(); /* 清除文本显示 */ printf(nSingle channle program: 6325B(16Bit)n); base=0x300; /* 基地址=300H */ printf(Input channle number:); /* 输入通道数据 */ scanf(%d,&ch); outportb(base,ch); /* 送通道代码 */ for(i=0;i2000;i+); /* 延时，常数
26、由机型决定 */ outportb(base+1,0); /* 启动A/D */ while(inportb(base+1)&0x80); /* 判A/D状态 */ dl=inportb(base+3); /* 读取低8位数据 */ for(j=0;j100;j+) /* 采集100个数据 */ outportb(base+1,0); /* 启动A/D */ while(inportb(base+1)&0x80); /* 判A/D状态 */ dh=inportb(base+2); /* 读取高8位数据 */ dl=inportb(base+3); /* 读取低8位数据 */ k=(dh*256
27、+dl); /* 数据处理 */ valuej=(k)*10.0/65536.0; /* 将结果转换成十进制数 */ for(j=0;j100;j+) /* 显示 */ printf(%f ,valuej); 注意：程序中多启动了一次AD转换，而没有读取结果。这是因为ADS7808的时序规定第N次转换后读到的数据为第N1次转换的结果。这点用户在编程时要特别注意。另外，在写通道号后应延时10S，使放大器有充分的建立时间，从而保证转换结果的正确。7.3 C语言程序，对32个通道连续采样1次，程序启动和查询。 /* 6325BS: Single channle to continue run */
28、#include stdio.h #include dos.h #include conio.h main() float value32; /* 定义数组变量 */ int base; /* 定义过程变量 */ int dl,dh,i,j,ch; unsigned int k; clrscr(); /* 清除屏幕 */ printf(nSingle channle program: 6325BS(16Bit)n); printf(nn); base=0x300; /* 基地址=300H */ dl=inportb(base+3); /* 清除标志 */ outportb(base,0); /* 送首通道代码 */ for(i=0;i100;i+); /* 延时，常数由机型决定 */ j=0; /* 定
