1、 PC-6325B光電隔離模入接口卡技術說明書1. 概述： PC-6325B模入接口卡適用于具有ISA 總線的PC系列微機，具有很好的兼容性，CPU從目前廣泛使用的64位處理器直到早期的16位處理器均可適用，操作系統可選用經典的MS-DOS，目前流行的 Windows 系列，高穩定性的Unix等多種操作系統以及專業數據采集分析系統 LabVIEW 等軟件環境。在硬件的安裝上也非常簡單，使用時只需將接口卡插入機內任何一個ISA總線插槽中，信號電纜從機箱外部直接接入。 本卡采用三總線光電隔離技術，使被測量信號系統同計算機之間完全電氣隔離。適用于惡劣環境的工業現場數據采集以及必須保證人身安全的人體信

2、號采集系統。同時，本卡自帶DCDC隔離電源模塊，無需用戶外接電源。2. 主要技術指標：2.1 輸入通道數：單端32路*雙端16路；(標*為出廠標準狀態，下同)2.2 輸入信號范圍：0V10V*；±5V；±10V2.3 最大允許輸入電壓：±15V2.4 輸入阻抗：10M2.5 AD轉換分辨率：16位2.6 AD芯片轉換時間：10S2.7 系統最高采集速率：66KHzS2.8 通道切換時間：(模擬開關導通時間放大器建立時間) 5S2.9 系統綜合誤差：0.2FSR 2.10 AD啟動方式：程序啟動外觸發啟動2.11 AD工作方式：程序查詢中斷請求2.12 AD轉換輸出

3、碼制：單極性原碼*雙極性偏移碼或補碼2.13 隔離形式：三總線光電隔離型2.14 隔離電壓：500V2.15 電源功耗：5V(±10)900mA2.16 使用環境要求： 工作溫度：1040 相對濕度：4080 RH 存貯溫度：55852.19 外型尺寸：(不含檔板)長×高177.8mm×106.7mm(7英寸×4.2英寸)3. 工作原理： 本卡主要由模擬多路開關電路、放大器電路、模數轉換電路、接口控制邏輯電路、光電隔離電路及 DCDC電源電路組成。3.1 工作原理框圖： PC-6325B光電隔離模入接口卡工作原理框圖見圖1。 圖1 工作原理框圖3.2 模

4、擬多路開關電路： 模擬多路開關由4片8選1模擬開關芯片等組成，通過KJ1和KJ2跨接插座可以選擇32 路單端或16 路雙端輸入方式，并將選中的信號送入差分放大器處理。3.3 模數轉換電路：本卡選用新一代AD 器件ADS7809 作為本卡的模數轉換器件。ADS7809 內部自帶采保和精密基準電源。AD轉換可以由程序啟動，也可由外部觸發信號啟動。AD轉換結束的標志可以由程序查詢檢出，也可通過中斷方式通知CPU處理。3.4 接口控制邏輯電路及光隔電路：接口控制邏輯電路用來產生與各種操作有關的控制信號。光隔電路采用6N137高速光耦對系統總線與模擬信號之間進行光電隔離，以避免相互間的干擾。3.5 DC

5、DC電源電路： DCDC 電源電路由電源模塊及相關的濾波元件組成。該電源模塊的輸入電壓為5V，輸出電壓為與原邊隔離的±15V 和5V，原付邊之間隔離電壓可達1500V。4. 安裝及使用注意： 本卡的安裝十分簡便，只要將主機機殼打開，在關電情況下，將本卡插入主機的任何一個空余擴展槽中，再將檔板固定螺絲壓緊即可。 本卡采用的模擬開關是COMS 電路，容易因靜電擊穿或過流造成損壞，所以在安裝或用手觸摸本卡時，應事先將人體所帶靜電荷對地放掉，同時應避免直接用手接觸器件管腳，以免損壞器件。 禁止帶電插拔本接口卡。設置接口卡開關、跨接套和安裝接口帶纜均應在關電狀態下進行。 當模入通道不全部使用時

6、,應將不使用的通道就近對地短接,不要使其懸空,以避免造成通道間串擾和損壞通道。 ADS7809的時序規定第N次轉換后讀出的數據為第N1次轉換的結果。這點在用戶編程時要特別注意。 本卡的最高采集速率約為 66KHz，這在單通道采集時容易實現。在多通道連續采集時，由于模擬開關切換及放大器信號建立需要一定的時間，故而會降低采樣速率。但是考慮AD轉換器件本身占用的轉換時間，在編程時加以利用，也可以使多通道采樣速率達到66KHz。 為保證安全及采集精度，應確保系統地線（計算機及外接儀器機殼）接地良好。特別是使用雙端輸入方式時，為防止外界較大的共模干擾，應注意對信號線進行屏蔽處理。5. 使用與操作：5.1

7、 主要可調整元件位置見圖2。圖2 主要可調整元件位置圖5.2 IO基地址選擇：IO基地址的選擇是通過開關K1 進行的，開關撥至 ON 處為0，反之為1，初始地址的選擇范圍一般為0100H0378H之間。用戶應根據主機硬件手冊給出的可用范圍以及是否插入其它功能卡來決定本卡的IO基地址。出廠時本卡的基地址設為0300H，并從基地址開始占用連續4個地址。現舉例說明見圖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 圖3 IO基地址選擇舉例5.3 輸入接口

8、定義：本卡前端37芯D 型插座的信號定義見表1，用戶可按實際需要選擇連接信號線(單端)或信號線組(雙端)，為減少信號串擾和保護通道開關，凡不使用的信號端應與模擬地短接。 表1 輸入插座接口定義插座引腳號信 號 定 義插座引腳號信 號 定 義1模擬地20模擬地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+

9、)28CH24(CH8-)10CH9 (CH9+)29CH25(CH9-)11CH10(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模擬地19模擬地5.4 跨接插座的用法：5.4.1 AD量程選擇：KJ3、KJ4、KJ5為AD量程選擇插座，其選擇方法見圖5。 a. 010V

10、輸入： b.±5V輸入 c.±10V輸入 KJ3 KJ3 KJ3 KJ4 KJ4 KJ4 KJ5 KJ5 KJ5 圖5 AD量程選擇5.4.2 輸入單雙端方式選擇：KJ1、KJ2為單雙端輸入方式選擇，二者應共同使用，其使用方法見圖4。(圖4請見下頁) KJ2 KJ1 KJ2 KJ1 a. 單端輸入方式 b. 雙端輸入方式 圖4 單雙端輸入方式選擇5.4.3 轉換碼制選擇： 當雙極性輸入時, KJ6決定ADC輸出的碼制，選擇方法見圖6： a. 二進制偏移碼 b.二進制補碼 圖6 輸出碼制選擇5.4.4 中斷有效及中斷源選擇： KJ8為中斷有效及中斷源選擇插座，KJ8全部開路或

11、N位短接時為非中斷方式。 中斷操作的具體說明見5.8。本卡提供IRQ5、7 兩個中斷源供用戶選配，中斷源的選擇見圖7。 a. IRQ5中斷 b. IRQ7中斷 c. 非中斷方式 圖7 中斷源的選擇5.4.5 外觸發基準電壓選擇： 本卡出廠時提供一個供測試用的測試頭，二者共用一個外接信號引腳，在使用時應通過KJ7進行選擇，其使用方法見圖8。 a. 測試方式 b. 外觸發方式 圖8 外觸發基準電壓選擇5.5 控制端口地址與有關數據格式：5.5.1 控制端口的操作地址與功能： 各個控制端口的操作地址與功能見表2。 表2 端口地址與功能表端口操作地址操作命令功 能基地址+0寫寫通道代碼，選通道基地址+

12、1寫啟動AD轉換(寫任意數值)基地址+1讀查詢AD轉換狀態，D71沒有或正在轉換，D70轉換結束基地址+2讀讀AD高4位轉換結果基地址+3讀讀AD低8位轉換結果，清 AD轉換狀態及中斷標志5.5.2 查詢AD轉換狀態數據格式： 查詢AD轉換狀態時的數據格式及意義見表3(端口地址為基地址+1)。 表3 AD轉換狀態數據格式(X表示任意)操作命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 AD轉換狀態讀1xxxxxxx沒有或正在轉換讀0xxxxxxx轉換結束5.5.3 通道代碼數據格式見表4 ： 表4 通道代碼數據格式通道號十進制代碼十六進制代碼輸入方式通道號十進制代碼十六進制代碼輸入方式1

13、000H單雙171610H單2101H單雙181711H單3202H單雙191812H單4303H單雙201913H單5404H單雙212014H單6505H單雙222115H單7606H單雙232216H單8707H單雙242317H單9808H單雙252418H單10909H單雙262519H單11100AH單雙27261AH單12110BH單雙28271BH單13120CH單雙29281CH單14130DH單雙30291DH單15140EH單雙31301EH單16150FH單雙32311FH單5.5.4 AD轉換結果數據格式： AD轉換結果數據格式見表5。 表5 AD轉換結果數據格式端口

14、地址操作命令D7D6D5D4D3D2D1D0意 義基地址+2讀DB15DB14DB13DB12DB11DB10DB9DB8高4位數據基地址+3讀DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0低8位數據5.6 模入碼制以及數據與模擬量的對應關系：5.6.1 本接口卡在單極性方式工作時，即模入的模擬量為010V時，轉換后的16位數碼為二進制原碼。此16位數碼表示一個正數碼，其數碼與模擬電壓值的對應關系為： 模擬電壓值數碼(16位)×10(V)65536 (V) 即： 1LSB0.152mV5.6.2 本接口卡在雙極性方式工作時，轉換后的16 位數碼為二進制偏移碼或補碼。如為偏移碼時，1

15、6位數碼的最高位(DB15)為符號位，“0”表示負,“1”表示正。偏移碼與補碼僅在符號位上定義不同，可以先求出補碼再將符號位取反就可得到偏移碼，反之一樣。(輸出偏移碼或補碼可以通過KJ6的選擇進行，參見5.4.3 )。此時偏移碼與模擬電壓值的對應關系為： 模入信號為55V時： 模擬電壓值數碼(16位)×10(V)655365 ( V ) 即：1LSB0.152mV 模入信號為1010V時： 模擬電壓值數碼(16位)×20(V)6553610 ( V ) 即：1LSB0.305mV5.7 外觸發信號E.T的要求：本卡的模入部分可以在外觸發方式下工作。每當E.T有一個低電平時，

16、AD就啟動轉換一次。使用該方式時，應注意E.T信號必須符合TTL 電平標準，其波形和參數要求參見圖9。同時在使用外觸發方式之前應將通道選擇好, 并清除轉換中斷標志。 100nS T1 10S T2 15S 圖9 E.T信號波形圖5.8 中斷工作方式： 本卡的AD轉換結束信號可以采用中斷方式通知CPU進行處理。改變KJ8 的位置可以選用IRQ5IRQ7 中斷。用戶在使用中斷方式時，應對主機系統的 8259 中斷管理器進行初始化并編制中斷處理程序。并在8259中斷允許之前，先清除本卡的中斷標志。當AD轉換結束時，本卡會向 8259 中斷管理器發出一個高電平的中斷申請，CPU接到中斷請求后轉向中斷處

17、理程序運行讀數操作。當讀取低8位轉換結果時，會自動清除中斷標志。5.9 關于轉換及中斷標志使用的補充說明： 本卡在上電時能夠自動清除AD轉換標志及中斷申請標志，在本卡正常運行時，上述標志是通過讀取低8位轉換結果自動完成的。如果系統程序是非正常中止退出的，而上述標志沒有被清除，則會在重新采樣時出現錯誤的狀態而影響正常運行。故建議在程序運行開始時可對低8位轉換結果進行虛讀，以達到使標志復位。5.10 關于測試頭的使用說明： 本卡附帶的測試頭可用來對本卡進行測試檢驗。測試頭使用本卡提供的的高穩定度基準電源并通過四只電阻分壓以提供四種不同的直流測試信號。由于電阻的精度有限，測試頭提供的測試信號不保證絕

18、對值準確，因此不能用測試頭做調試的基準。使用測試頭前，應將本卡上的跨接器KJ7置于測試方式。輸入方式為單端，010V單極性輸入。此時插上測試頭后，本卡上的通道5、13、21、29為2.5V，通道6、14、22、30為5V，通道7、15、23、31為7.5V，通道8、16、24、32 為10V，其余通道均為0V(通道編號從1至32)。5.10 調整與校準：5.10.1 本卡出廠前，已完成了零點、滿度和雙極性偏移的調整，一般情況下用戶不需進行調節，如果發現誤差較大，可按本節所述的方法進行調整。調整時應開機預熱適當時間，并準備一塊5位半以上的數字電壓表。5.10.2 各電位器功能說明： W2為輸出基

19、準源調節。 W3為AD轉換器零點或雙極性偏移調節。 W4為AD轉換器滿度調節。5.10.3 輸入偏差調整： 零點調整：使任一通道與模擬地短接，并對該通道采樣，調整W3 ，使轉換結果為0V±1LSB。 滿度調整：在任一通道接入一接近正滿度的電壓信號，并用數字表測量之。同時運行采樣程序，調整W4使轉換結果等于外加電壓信號。 雙極性偏移調整：在單極性方式時，W3可用于零點的輔助調整。在雙極性方式時，如果出現正負信號偏差較大時，可在外端口分別加上正負信號，調整W3使其對稱。6. 驅動程序簡介 PC-6000 系列演示程序及驅動程序是為PC-6000 系列多功能工控采集板配制的工作在中西文Wi

20、ndows 95/ 98/ NT環境下的一組驅動程序以及使用該驅動程序組建的一個演示程序，可以方便地使用戶在中西文 Windows 環境下檢測硬件的工作狀態以及幫助軟件開發人員在常用的 CC+, Visual Basic, Delphi, Borland C+ Builder, Borland Pascal for windows 等開發環境中使用 PC-6000 系列工控采集板進行數據采集和過程控制等工作.驅動程序是一個標準動態鏈接庫 (DLL文件)。它的輸出函數可以被其它應用程序在運行時直接調用。用戶的應用程序可以用任何一種可以使用 DLL 鏈接庫的編程工具來編寫。 每種板卡依據其自身功能

21、的不同具有不同的輸出函數和參數定義。 驅動程序輸出函數定義所列函數的說明格式為 VC+6.0環境下PC6000.Dll庫函數的原函數格式，無論使用哪一種開發工具，務必請注意數據格式的匹配及函數的返回類型，本說明中所使用的數據類型定義如下： short 16位帶符號數 Double 8字節浮點數 * 函數: double APIENTRY AI6325BSingle(short nAdd,short nCha,short AIMode)功能: 進行某一通道的模擬量數據采集。參數: nAdd 基地址 nCha 通道號: 0-31(單端),0-15(雙端) AIMode 輸入方式： 0 - 原碼值1

22、 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -10v,+10v * 函數: void APIENTRY AI6325BAllSingle(short nAdd,short AIMode,Double *p)功能: 單端輸入方式下，全部32通道的模擬量數據采集。參數: nAdd 基地址AIMode 輸入方式： 0 - 原碼值1 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -10v,+10v p 指向32個通道的采集結果的起始地址 * 函數: void APIENTRY AI6325BAllDouble(short nAdd,short AIMode,double *p)功能: 雙端輸入方式下，

23、全部16通道的模擬量數據采集。參數: nAdd 基地址 AIMode 輸入方式： 0 - 原碼值1 - 0,10v2 - -5v,+5v3 - -10v,+10v p 指向16個通道的采集結果的起始地址 如有需要使用 Windows 系列及 LabVIEW 驅動程序的用戶可向本公司索取, 請注明所使用的操作系統和開發軟件。7. 編程舉例：7.1 對通道1連續采樣100次，程序啟動和查詢。（BASIC語言） 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

24、160 OUT(ADD+1),0 170 IF INP(ADD+1)>=128 THEN 170 180 A=INP(ADD+3) 190 FOR I0 TO 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語言程序，對通道1連續采樣100次，程序啟動和查詢。 /* 6325B: Single

25、channle to continue run */ #include "stdio.h" #include "dos.h" #include "conio.h"main() int ch; /* 定義通道數據變量 */ float value100; /* 定義數組變量 */ int dl,dh,i,j,base; /* 定義過程變量 */ unsigned int k; clrscr(); /* 清除文本顯示 */ printf("nSingle channle program: 6325B(16Bit)n")

26、; base=0x300; /* 基地址=300H */ printf("Input channle number:"); /* 輸入通道數據 */ scanf("%d",&ch); outportb(base,ch); /* 送通道代碼 */ for(i=0;i<2000;i+); /* 延時，常數由機型決定 */ outportb(base+1,0); /* 啟動A/D */ while(inportb(base+1)&0x80); /* 判A/D狀態 */ dl=inportb(base+3); /* 讀取低8位數據 */ f

27、or(j=0;j<100;j+) /* 采集100個數據 */ outportb(base+1,0); /* 啟動A/D */ while(inportb(base+1)&0x80); /* 判A/D狀態 */ dh=inportb(base+2); /* 讀取高8位數據 */ dl=inportb(base+3); /* 讀取低8位數據 */ k=(dh*256+dl); /* 數據處理 */ valuej=(k)*10.0/65536.0; /* 將結果轉換成十進制數 */ for(j=0;j<100;j+) /* 顯示 */ printf("%f"

28、,valuej); 注意：程序中多啟動了一次AD轉換，而沒有讀取結果。這是因為ADS7808的時序規定第N次轉換后讀到的數據為第N1次轉換的結果。這點用戶在編程時要特別注意。另外，在寫通道號后應延時10S，使放大器有充分的建立時間，從而保證轉換結果的正確。7.3 C語言程序，對32個通道連續采樣1次，程序啟動和查詢。 /* 6325BS: Single channle to continue run */ #include "stdio.h" #include "dos.h" #include "conio.h" main() flo

29、at value32; /* 定義數組變量 */ int base; /* 定義過程變量 */ 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); /* 清除標志 */ outportb(base,0); /* 送首通道代碼 */ for(i=0;i<100;i+); /

30、* 延時，常數由機型決定 */ j=0; /* 定義數組變量初始值 */ for(ch=0;ch<=32;ch+) /* 定義循環通道數 */ outportb(base+1,0); /* 啟動 A/D */ outportb(base,ch+1); /* 送下一通道代碼 */ while(inportb(base+1)&0x80); /* 查詢A/D轉換狀態 */ dh=inportb(base+2); /* 轉換結束，讀高8位結果 */ dl=inportb(base+3); /* 讀低8位結果 */ if(ch>0) /* 舍棄第一次轉換結果 */ k=(dh*256

31、+dl); /* 數據處理 */注： valuej=(k)*10.0/65536.0; /* 將結果轉換成十進制數據 */ j=j+; /* 數組變量1 */ for(i=0;i<100;i+); /* 延時，常數由機型決定 */ for(j=0;j<=31;j+) /* 顯示采樣結果 */ printf("%f",valuej); 注：如果是雙極性信號，則本句改為：valuej=(k)*10.0/65536.0-5.0;7.4 在 Windows 95/98 環境下，使用 MicroSoft Visual Basic 6.0 開發環境，采用調用驅動程序的輸出函

32、數的方法循環采集 A/D 32 個通道。注意: 在VB 6.0 中, 數據類型 Integer 為 32 位帶符號整數，Double為8字節浮點數 。 首先創建一個窗口,名為 Form1。設置一個定時器，名為Timer1；一個Text1；一個Text2數組，Text2。Private Declare Function AI6325BSingle Lib "pc6000.dll" (ByVal nAdd As Integer, ByVal nCha As Integer, ByVal AIMode As Integer) As DoublePrivate Declare Su

33、b AI6325BAllSingle Lib "pc6000.dll" (ByVal nAdd As Integer, ByVal AIMode As Integer, ByRef p As Double)Private Declare Sub AI6325BAllDouble Lib "pc6000.dll" (ByVal nAdd As Integer, ByVal AIMode As Integer, ByRef p As Double)Dim a(32) As Double '數組元素個數應>=32Private Sub Timer

34、1_Timer() '多通道采集32通道，0-31通道采集結果分別存放在a(0)-a(31)中 Call AI6325BAllSingle(256, 1, a(0) For i = 0 To 31 ' Text2(i) = a(i) '界面顯示32通道數據 Next i '單通道采集第0通道 Text1 = AI6325BSingle(256, 0, 1)End Sub附A. 名詞注釋1 單端輸入方式 各路輸入信號共用一個參考電位，即各路輸入信號共地，這是最常用的接線方式。使用單端輸入方式時，地線比較穩定，抗干擾能力較強，建議用戶盡可能使用此種方式。2 雙端輸入方式 各路輸入信號各自使用自己的參考電位，即各路輸入信號不共地。如果輸入信號來自不同的信號源，而這些信號源的參考電位(地線)略有差異，可考慮使用這種接線方式。使用雙端輸入方式時