SFISA7012数据采集卡使用说明书.docx
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SFISA7012数据采集卡使用说明书
1.综述
SFISA-7012卡是ISA总线的多功能模入模出接口卡，可方便地应用于装有ISA总线插槽的微机。
PC操作系统可选用目前流行的Windows系列、Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析软件LabVIEW、LabWindows/CVI等环境。
SFISA-7012多功能模入模出接口卡安装使用方便，程序编制简单。
使用时只需将接口卡插入机内任一ISA总线插槽中。
其模拟模入模出信号均由卡上的37芯D型插座与外部信号源进行连接。
模入部分：
用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式。
输入通道切换可设置成任意连续通道间自动切换或由用户程序切换（B型卡）。
本卡的A/D触发方式可以选用程序触发、定时器触发、间歇定时触发、外时钟同步触发、外门控触发等触发方式。
系统通过查询板上AD转换完成状态、响应AD转换完成中断的方式实现与板卡的通讯和数据交换。
数字量输入输出部分：
有16路数字量输入和16路数字量输出接口，采用40P扁平带缆与外部设备连接，也可经转换电缆从37芯D型插座输出。
其中数字量输出具有锁存功能。
16路数字量输出还具有加电自动清零功能。
定时/计数器部分：
装有6路16位字长的定时/计数通道，以及2MHz的基准时钟。
其中三路定时/计数器通道主要是为本卡的A/D转换提供几种定时触发A/D方式，用户能使用其中1个通道实现定时中断．另外3路定时/计数通道可全部提供给用户使用。
其中2路定时/计数器通道及联起来用来对外部脉冲进行计数,另1路定时/计数器通道即可计数,也可输出定时时钟.
2. 技术参数
2.1模入部分（以下简称A/D）
A/D通道数：
单端16路、双端8路；
A/D信号范围：
0V～5V；0V～10V；－2.5V～＋2.5V；-5V～+5V；－10V～＋10V；
输入阻抗：
≥10MΩ
A/D转换分辨率：
12位
通道切换：
自动（A型卡）；程序控制（B型卡）；
放大器建立时间：
7uS（0.01%）
A/D转换系统通过率：
50KHz
A/D触发方式：
程序触发；定时触发；间歇定时触发；外时钟触发；外门控定时触发；
A/D通讯方式：
A/D转换结束中断、程序查询；
A/D转换非线性误差：
±1LSB
A/D转换输出码制：
单极性原码 双极性偏移码；
系统误差：
≤±0.05％F.S
2.2数字量输入输出部分（以下简称DI/DO）
DI：
16路； DO：
16路；
输入输出电平：
TTL／CMOS电平兼容；
2.3定时/计数器部分
基准时钟：
2MHz，占空比50％
定时/计数通道：
6个16位定时/计数通道,分别在2片82c54上（82c54A和82c54B）;
82c54A的1、2通道用于定时触发A/D转换（A型卡）
82c54A的1、2通道用于控制精确定时间长度计数（以下简称定时长计数）
82c54B的1、2通道全部提供用户用于级连精确定时长计数;（B型卡）
82c54B的0通道对用户全部开放用于输出定时脉冲或计数;（B型卡）
82c54A的0通道对用户部分开放用于定时时钟中断;
2.4 电源功耗
+5V≤300mA
+12V≤50mA
-12V≤50mA
2.5 使用环境要求
工作温度：
10℃～40℃；相对湿度：
40％～80％；存贮温度：
-55℃～+85℃；
2.6 外型尺寸（不含档板）
外型尺寸（不含档板）：
长×高＝157mm×98mm
3.工作原理
SFISA-7012多功能模入模出接口卡主要由模数转换电路、数模转换电路、A/D数据存储电路、数字量输入输出电路，定时/计数电路和接口控制逻辑电路构成。
时钟输出
定时器
82c54-B
ADC
放大器
16
路
模拟开关
计数输入
定时器
82c54-A
控制逻辑
16路DI
／16路
DO
8
ISA－BUS
接口逻辑
中断选择
外门控
外时钟
ISA－BUS
图1SFISA-7012工作原理框图
3.1模入部分
外部模拟信号输入首先经多路通道开关的选择后，进入放大器。
经过放大器调理送AD转换器进行数字化。
转换结果写入AD数据锁存器中。
AD数据锁存器可申请中断通知主机读取转换结果，也可由主机主动查询AD数据转换完成标志后读取转换结果。
卡上设有通道自动切换电路（A型卡），程序写入需要循环采集的通道范围（首末通道号），每触发AD转换一次，通道开关自动在首末通道之间做加一切换，循环到末通道时通道结束标志由高变低，通道结束标志和AD转换数据一块写入AD数据锁存器中。
模拟量输入方式有单端输入方式和双端输入方式。
用户在使用时可根据应用现场的实际需要选择。
单端／双端输入方式需要硬件跳线设置。
R11-R20
在每个模拟通道输入端都装有RC滤波电路，但在出厂时只安装了
电阻（1KΩ）。
未装电容，这样做的目的是因为安装固定时间常数的RC
滤波电路，不会适应各种实际应用场合。
所以电容的位置空着并打孔，
用户可根据现场实际情况和RC时间常数计算公式加装表贴或直插滤波
电容。
同时，电阻还能起到模拟通道开关输入限流保护的作用。
AD触发方式可以使用程序触发、外部时钟触发和定时器定时触
发。
控制定时器门控的方式在SFISA-7012卡上有以下几种方法：
程序控制级联起来的82c54A定时器通道2和1门控端．由通道1输出AD触发脉冲．
82c54A级联起来的通道2和1输出方波控制通道0门控，由通道0以间歇方式输出AD触发脉冲．
外部门控信号控制82c54A通道2和1门控端，由通道1输出AD触发脉冲．
3.2数字量输入输出部分
数字量输入输出电路为用户提供16路DI及16路DO接口，DO部分具备加电自动清零功能。
3.3定时/计数器部分
定时/计数器电路由2片可编程定时/计数器82c54芯片和基准时钟电路组成。
82c54A和82c54B分别提供3路16位字长的定时/计数通道.基准时钟频率为2MHz,占空比50％。
82c54A提供三路定时/计数通道是为本卡的A/D转换提供几种定时触发A/D方式，用户能够使用定时/计数通道0，它对2MHz时钟分频后向主机申请定时中断．82c54A通道2和1级连成为一路32位的定时长单脉冲输出通道,通过设置控制字CC0,可选择其输出作为定时长单脉冲输出或定时触发A/D.
应注意:
在82c54A通道2和1输出定时长单脉冲时,不能同时定时触发A/D.这两种功能只能分时实现.
82c54B提供的三路定时/计数通道,通道0作为一路可编程定时钟输出通道.通道2和1级连成为一路32位的计数通道,通过设置控制字CC1选择,82c54A通道2和1级连输出可控制82c54B的通道2和1计数通道门控端,实现精确定时长计数.
82c54B通道1外部计数输入信号和通道2和1的门控输入信号,在板上装有RC滤波电路,位置在板子左上角,靠近40P插座XS1,通道1计数输入对应C56和R27,通道2和1门控输入对应C55和R29.它们出售时未安装,用户在干扰大的场合可根据噪声频率选择装焊.
3.48254可编程定时/计数器应用简介
3.4.18254功能及框图
82c54是INTEL公司微型计算机系统中的一个部件，可以将82c54作为一个具有四个输入/输出接口的器件处理，其中三个是计数器，一个是可编程序工作方式的控制寄存器。
其内部结构图如图3所示
图28254内部结构图
3.4.282c54可编程定时/计数器编程要点
有关82c54详细情况请参见82c54技术手册或有关资料。
在使用82c54内部计数器前，必须通过向82c54内部控制字寄存器写入控制字和写入计数器初值后，该计数器才能工作。
控制字寄存器格式如下：
D7D6D5D4D3D2D1D0
SC1
SC0
RL1
RL0
M2
M1
M0
BCD
各位的功能见表1～表4：
表1SC1、SC0－计数器选择
SC1SC0
选择计数器
00
选择0#
01
选择1#
10
选择2#
11
非法
表2RL1、RL0－CPU读/写操作
RL1RL0
操作类型
00
计数器封锁操作
01
读/写计数器低8位
10
读/写计数器高8位
11
先读/写低8位，后读/写高8位
表3M2、M1、M0－工作方式选择
M3M2M1
计数工作方式
000
方式0
001
方式1
010
方式2
011
方式3
100
方式4
101
方式5
表4BCD－计数方式选择
BCD
数码形式
0
十六位二进制计数
1
四位十进制（BCD）码计数
当对82c54写入控制字后，需要给计数器赋初值。
当控制字D0＝0时，即二进制计数，初值可在0000Ｈ－FFFFＨ之间选择，当控制字D0＝1时，则装入计数器的初值应选十进制方式，其值可在0000－9999十进制数之间选择，但无论何种计数方式，当初值为0000时，计数器的计数值最大。
82c54工作方式说明
方式0－计数结束产生中断方式
当写入方式0控制字后，计数器输出立即变成低电平，当赋初值后，计数器马上开始计数，并且输出一直保持低电平，计数结束时变成高电平，并且一直保持到重新装入初值或复位时为止。
当控制字中D5D4＝11时，在写入低字节后计数器还不计数，只有写入高字节后，计数器才开始计数，如果对正在做计数的计数器装入一个新值，则计数器又从新装入的计数值开始，重新作减量计数。
可用门控端GATE控制计数，当GATE＝0时，禁止计数，当GATE＝1时，允许计数。
方式1－可编程单次脉冲方式
该方式要在门控信号GATE作用下工作。
当装入计数初值ｎ之后，要等GATE由低变高，并保持高时开始计数，此时输出OUT变成低电平，当计数结束时，输出变成高电平，即输出单次脉冲的宽度由装入的计数初值ｎ来决定。
当计数器减量计数未到零时，又装入一个新的计数值ｎ1，则这个新值，不会影响当前的操作，只有原计数值减到零且有一个GATE上升沿时，计数器才从ｎ1开始计数。
如当前操作还未完，又有一次GATE上升沿时，则停止当前计数，又重新从n1开始计数，这时输出单次脉冲就被加宽。
方式2－频率发生器方式
在该方式下，计数器装入初始值，开始工作后，输出端将不断输出负脉冲，其宽度等于一个时钟周期，两负脉冲间的时钟个数等于计数器装入的初始值。
在方式2中门控信号相当于复位信号，当GATE＝0时，立即强迫输出为高电平，当GATE＝1时，便启动一次新的计数周期，这样可以用一个外部控制逻辑来控制GATE，从而达到同步计数的作用。
当然计数器也可以用软件控制GATE而达到同步控制目的。
方式3－方波频率发生器方式
与方式2类似，当装入一个计数器初值ｎ后，在GATE信号上升沿启动计数，在完成前一半计数时，输出一直保持高电平，而在进行后一半计数时，输出又变成低电平。
若装入的数ｎ为奇数，则在
（ｎ＋1）/2个计数期间，输出保持高电平。
在（ｎ－1）/2个计数期间，输出保持低电平。
若在一次计数期间，将一个新的初值装入计数器，那么在当前的计数发生跳变时，计数器马上又按新的计数开始计数。
方式4－软件触发选通方式
用控制字设置该方式后，输出即变为高电平，在GATE＝1时，计数器一旦装入初值，便马上开始计数，每当计数结束，便立即在输出端送出一个宽度等于一个时钟周期的负脉冲。
如果在一次计数期间，装入了一个新的计数值。
则在当前的计数结束，送出负脉冲后，马上以这个新的计数值开始计数。
在GATE＝0时，禁止计数，这些均与方式2同，但这不是用GATE的上升沿来启动计数的。
方式5－硬件触发选通方式
当采用该方式工作时，在GATE信号的上升沿启动计数器开始计数，输出一直保持高电平，当计数结束时，输出一个宽度等于时钟周期的负脉冲。
在此种方式下，GATE是高电平或低电平都不再影响计数器工作。
但计数操作可用GATE信号的上升沿重新触发，便又从原来的初值开始计数，计数期间，输出又一直保持高电平。
在上述六种工作方式中，GATE信号均起作用，现将GATE信号的作用列于表中：
GATE
低电平或下降沿
上升沿
高电平
方式0
禁止计数
无作用
允许计数
方式1
无作用
启动计数，
下一时钟后输出变低
无作用
方式2
禁止计数并输出为高
启动计数
允许计数
方式3
禁止计数并输出为高
启动计数
允许计数
方式4
禁止计数
无作用
允许计数
方式5
无作用
启动计数
无作用
对82c54的读写操作
写操作
由于每个计数器均有相应的口地址，方式控制字寄存器也有口地址，因而可用OUT指令写入控制字和给计数器赋初值。
当对8254编程写操作时，不一定按计数器0、1、2的顺序进行，计数器初值的装入，也不必按顺序或必须跟在写入该计数器控制之后，但装入的计数器初值一定要按控制字RL0、RL1规定的顺序形式装入，如RL1＝RL0＝1，则一定要装入两个字节的数，而且必须先装低字节，然后再装高字节。
读操作
对82c54进行读出计数值的操作可有两种方法，第一种是使计数器停止计数后，进行读操作，这可用GATE信号或外部硬件逻辑停止计数器工作，然后用IN指令进行读出，在读出时用写入控制字D4和D5的1、0来控制，若为11，则读数，先读出的是低8位，后读出的是高8位，只有完成两次读后，才能进行别的操作，否则出错，若不是11，则读一次就可以了。
另一种读数方法是在计数过程中读，读时并不影响当时正在进行的计数，这时读出的是当前的计数值。
这种读分两步进行：
第一步，写入专用字到控制字寄存器。
其格式如下：
SC1
SC0
0
0
×
×
×
×
其中SC1、SC0与方式控制字中的规定一样，它们的组合，决定要选的计数器号，实际上这个控制字就是前面所说明的控制字的特殊形式（RL0＝RL1＝0）。
该控制字实际完成将选定的计数器的当前计数值锁存到锁存器中，然后再用两条IN指令，就可以把锁存的值取出。
注意：
当计数器的初值写入计数器后，计数器未开始计数前写入的计数值将不能读出。
只有当计数器开始计数后，方能读出计数值。
4.安装及使用注意：
4.1安装：
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ISA总线空余扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧即可。
37芯D型插头可从主机后面引出并与外设连接。
4.2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。
4.3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器件。
4.4本卡跳线器较多，使用中应严格按照说明书进行设置操作。
DA输出，应避免输出端对地短路。
4.5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。
4.6禁止带电插拔插本接口卡。
设置接口卡开关、跳线和安装接口带缆均应在关电状态下进行。
4.7对外供电端应注意加以保护，严禁短路，否则将造成主机电源损坏，使用中应特别小心。
5.使用与操作
5.1.1主要可调整元件位置图
XS1
40P
插座
XF3
RP1~RP3
XF4
XF6
XF5
1
XF8
XS2
37P
D型座
XF11
XF10
XF9
图4主要可调整元件位置图
5.1.2出厂状态设置及可调元件功能（见图4）
●AD输入范围：
单端-5V～+5V；
●DO加电输出状态：
0V；
●扳基地址:
280H
●中断：
IRQ7；
●扳基地址选择跳线:
XF10;（详见5.3节）
●模拟量输入输出插座：
XS2；（详见5.2.1节）
●开关量输入输出插座：
XS1；（详见5.2.2节）
●中断选择跳线:
XF9、XF11；（详见5.3节）
●AD零点满度调节：
RP1～RP3,；（详见7.2节）
●AD输入量程选择跳线：
XF3～XF4,XF8；（详见5.3节）
5.2输入输出插座接口定义
5.2.1模拟量输入输出部分
本卡前端37芯D型插座（XS2）的信号定义见表6。
进行A/D数据采集时，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637芯D型模拟输入输出插座XS2接口定义表
37芯插座引脚号
40芯电缆引线号
信号定义
37芯插座引脚号
40芯电缆引线号
信号定义
1
1
CH0（CH0+）
20
2
A/D模拟地
2
3
CH1（CH1+）
21
4
A/D模拟地
3
5
CH2（CH2+）
22
6
A/D模拟地
4
7
CH3（CH3+）
23
8
A/D模拟地
5
9
CH4（CH4+）
24
10
A/D模拟地
6
11
CH5（CH5+）
25
12
A/D模拟地
7
13
CH6（CH6+）
26
14
A/D模拟地
8
15
CH7（CH7+）
27
16
A/D模拟地
9
17
CH8（CH0－）
28
18
A/D模拟地
10
19
CH9（CH1－）
29
20
A/D模拟地
11
21
CH10（CH2－）
30
22
A/D模拟地
12
23
CH11（CH3－）
31
24
A/D模拟地
13
25
CH12（CH4－）
32
26
A/D模拟地
14
27
CH13（CH5－）
33
28
A/D模拟地
15
29
CH14（CH6－）
34
30
NC
16
31
CH15（CH7－）
35
32
数字地
17
33
8254B计数器外时钟输入
36
34
8254B计数器外门控输入
18
35
8254B计数器CH0时钟输入
37
36
8254B计数器CH0时钟输出
19
37
AD外触发／AD定时触发外门控
为保证输入输出模拟信号的精度，A/D部分的模拟参考地以及数字部分（定时/计数器,外时钟／外门控）的数字地应分别连接使用。
5.2.2数字量输入输出部分
本卡后端40芯扁平线插座XS1的信号定义见表7。
表7开关量输入输出信号插座XS1端口定义
插座引脚号
信号定义
插座引脚号
信号定义
1
DO0
2
DO1
3
DO2
4
DO3
5
DO4
6
DO5
7
DO6
8
DO7
9
DO8
10
DO9
11
DO10
12
DO11
13
DO12
14
DO13
15
DO14
16
DO15
17
数字地
18
数字地
19
+5V电源
20
+5V电源
21
DI0
22
DI1
23
DI2
24
DI3
25
DI4
26
DI5
27
DI6
28
DI7
29
DI8
30
DI9
31
DI10
32
DI11
33
DI12
34
DI13
35
DI14
36
DI15
37
8254B计数器CH0时钟输出
38
8254B计数器外时钟输入
39
8254B计数器外门控输入
40
数字地
5.2.3数字量输入输出40芯扁平电缆转换为37芯D型插头后的信号定义（见表8）
表8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
DO0
20
DO1
2
DO2
21
DO3
3
DO4
22
DO5
4
DO6
23
DO7
5
DO8
24
DO9
6
DO10
25
DO11
7
DO12
26
DO13
8
DO14
27
DO15
9
数字地
28
数字地
10
+5V电源
29
+5V电源
11
DI0
30
DI1
12
DI2
31
DI3
13
DI4
32
DI5
14
DI6
33
DI7
15
DI8
34
DI9
16
DI10
35
DI11
17
DI12
36
DI13
18
DI14
37
DI15
19
8254B计数器CH0时钟输出
5.3跳线设置
5.3.1模拟信号输入方式选择
1单端输入方式：
XF6XF8
2双端输入方式：
XF6XF8
5.3.2模拟信号输入量程选择图
①模拟量输入量程：
0V～10V
XF4XF3XF5
②模拟量输入量程：
-5V～+5V
XF4XF3 XF5
③模拟量输入量程：
0V～5V
XF4XF3 XF5
④模拟量输入范围为±2.5V时的选择图
XF4XF3XF5
⑤模拟量输入范围为±10V时的选择图
XF4XF3 XF5
5.3.5扳基地址选择图
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A9
A8
A7
A6
A5
A4
XF10选择扳基地址=280h（640）XF10选择扳基地址=290h（656）
计算方法:
按位权相加.例如:
A0位权20=1;…..24=16;27=128;29=512;
选择扳基地址280h=27+29=128+512=640;290h=24+27+29=16+128+512=656;
5.3.6中断选择图
XF9XF11
IRQ9
IRQ7
IRQ6
IRQ5
IRQ4
IRQ3
IRQ10
IRQ11
IRQ12
IRQ15
IRQ14
AD中断,选择中断7;82c54A定时器0中断,选择中断10;
XF9XF11
IRQ9
IRQ7
IRQ6
IRQ5
IRQ4
IRQ3
IRQ10
IRQ11
IR
升级会员 