USB数据采集卡Word文件下载.docx
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±
5V，±
10V（AD7899-1）。
硬增益范围：
1、2、4、8（N6为PGA203时），1、10、100、10000（N6为PGA202时）。
本卡还为用户提供了四路DA输出功能。
同时还提供了内外时钟和内外触发工作方式。
还有一组计数器供用户使用。
USB2009数据采集板具有二种采样模式：
1、伪同步采集（也称为分组采集）
2、分频采集（也称为连续采集）
本产品为用户提供了机箱（铝合金外壳）小巧、美观、使用方便（310mm（长）×
260mm（宽）×
60mm（高））。
第三章产品说明
第一节性能和技术指标
一、性能
·
模拟电压输入范围：
±
5V、±
10V（板上A/D转换器为AD7899-1）
0~5V、0~2.5V（板上A/D转换器为AD7899-2）
A/D转换分辨率：
14Bit，32K字FIFO存储器保证AD数据的完整性。
16路单端模拟信号输入
8路双端模拟信号输入
16路开关量输入
16路开关量输出
1、2、4、8（N6为PGA203）
1、10、100、10000（N6为PGA202）
4路模拟信号输出
模拟电压输出范围：
10V,0～10V，0～5V
可以选择内外时钟信号
可以选择内外触发信号
一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USB2.0Full-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：
16路单端/8路双端模拟信号输入
支持通道扫描及伪同时采样（同步采保）扫描模式。
（注：
伪同步模式：
既模拟同步采样模式，采样被定时器或外部时钟启动后，USB2009以400KHz的最大速度对用户设置的一组
通道采样，结束后等待下一次启动，如此循环采样）
模拟输入电压范围：
模拟输入阻抗：
100MΩ
模拟输入共模电压范围：
>
2V
程控放大器增益范围：
1、2、4、8（PGA203）
或1、10、100、1000倍（PGA202）
放大器建立时间：
2uS
2、A/D转换电路部分
A/D分辨率：
14Bit（16384）
非线性误差：
1LSB（最大）
转换时间：
2.5μS
系统测量精度（满量程）：
0.1%
采样速率：
400K
2.5us
0.05%
4、DA输出部分
输出通道数：
4路
模拟输出电压范围：
0～5V、±
5V、0～10V、±
10V
D/A分辨率：
12Bit（4096）
1LIB（最大）
D/A输出精度（满量程）：
1LIB
建立时间：
10μS（0.01%精度）
输出阻抗：
0.2Ω
注：
以上技术指标未注明者均为典型值。
5、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20脚扁平电缆插座XS2、XS3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。
数字量输入高电平（即“1”）的最低电压：
数字量输入低电平（即“0”）的最高电压：
0.8V
数字量输出高电平（即“1”）的最低电压：
3.4V
数字量输出低电平（即“0”）的最高电压：
0.5V
第二节元件位置图及各种插座管脚定义
一、主要元件位置图（模拟输入和输出量程均为±
5V）
USB2009板的单端模拟输入主要跳线位置图（出厂标准设置）
RP1：
D/A输出电压零点调整电位器
RP2：
D/A0输出电压满度调整电位器
RP3：
D/A1输出电压满度调整电位器
RP4：
D/A2输出电压满度调整电位器
RP5：
D/A3输出电压满度调整电位器
RP6：
程控仪表放大器零点调整电位器
RP7：
程控仪表放大器满度调整电位器
XF1：
模拟电压输入量程选择
XF4、XF5：
模拟电压输入（AD转换部分）单端、双端选择
XF3、XF6：
模拟信号输出（DA转换部分）单端、双端选择
XF9：
模拟信号输出通道DA0量程选择
XF7：
模拟信号输出通道DA1量程选择
XF10：
模拟信号输出通道DA2量程选择
XF8：
模拟信号输出通道DA3量程选择
XF11：
内外时钟选择
XS1:
模拟信号输入连接插座
XS2：
开关量输入插座
XS3：
开关量输出插座
第一个POWERLED:
USB2009卡电源指示灯，USB2009与计算机通过USB带缆连接后，此指示灯应亮
第二个POWERLED：
与POWERLED并联联接，当将USB2009放置于机箱内时，可将其电源指示灯移到机箱上
第一个OVERFLOWLED：
当USB2009卡上FIFO存储器“全满”指示灯亮时，说明USB2009卡的A/D数据已经溢出
第二个OVERFLOWLED：
与第一个并联联结，通过它可以将FIFO存储器“全满”指示灯移到上
二、关于模拟输入引脚37芯插头XS1的管脚定义
1、.图象说明
2、表格说明
管脚号
名称
管脚功能
特性
管脚功能
19
DGND
数字地
IN/OUT
37
TR
外触发信号输入
IN
18
EX_CLK
外部时钟输入
36
17
35
CH0
模拟信号输入通道0
16
CH1
模拟信号输入通道1
34
CH2
模拟信号输入通道2
15
CH3
模拟信号输入通道3
33
CH4
模拟信号输入通道4
14
CH5
模拟信号输入通道5
32
CH6
模拟信号输入通道6
13
CH7
模拟信号输入通道19
31
CH8
模拟信号输入通道18
12
CH9
模拟信号输入通道7
30
CH10
模拟信号输入通道8
11
CH11
模拟信号输入通道9
29
CH12
模拟信号输入通道10
10
CH13
模拟信号输入通道11
28
模拟信号输入通道12
9
CH15
模拟信号输入通道13
27
AGND
模拟地
8
26
7
DA3
模拟信号输出通道3
OUT
25
6
24
5
DA2
模拟信号输出通道2
23
4
22
3
DA1
模拟信号输出通道1
21
2
20
1
DA0
模拟信号输出通道0
DA0～DA3：
DA输出通道号
CH0～CH15：
AD输入通道号（单端方式时）
CH0～CH7：
双端模拟信号输入正端（双端方式时）
CH8～CH15：
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USB2009_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USB2009_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CH8+n构成双端输入，n为0-8的自然数，即为双端通道号。
如n为0时，则表示为双端通道0由正端CH0（即0+0）与负端CH8（即8+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CH9（即8+1）构成；
以次类推。
EX_CLK：
外部输入时钟信号（由软件和硬件设置相一致时有效）
硬件上：
通过XF3跳线设置完成。
软件上：
当选择内时钟（即ADPara.ClockSource=USB2009_IN_CLOCK）时此信号无效
当选择外时钟时（即ADPara.ClockSource=USB2009_IN_CLOCK）时此信号有效。
此时，AD采样时钟由EX_CLK信号提供，且ADPara.Frequency参数自动失效。
内外时钟选择实现函数:
InitDeviceAD
详情请参考软件说明书中USB2009_PARA_AD
TR：
外部触发信号（由软件设置即可）
当选择内触发（即ADPara.TriggerSource=USB2009_IN_TRIGGER）时此信号无效
当选择外触发时（即ADPara.TriggerSource=USB2009_OUT_TRIGGER）时此信号有效。
此时，只有当TR管脚上有一上升沿跳变时，AD才会被启动，否则AD读取函数ReadDeviceAD自动等待直到触发信号到来。
内外触发选择实现函数:
AGND：
DGND：
三、于20芯插头XS2开关量输入的管脚定义
管脚名称
管脚定义
电气特性
DI0
数字量输入通道0
DI1
数字量输入通道1
DI2
数字量输入通道2
DI3
数字量输入通道3
DI4
数字量输入通道4
IN
DI5
数字量输入通道5
DI6
数字量输入通道6
DI7
数字量输入通道7
DI8
数字量输入通道8
DI9
数字量输入通道9
DI10
数字量输入通道10
DI11
数字量输入通道11
DI12
数字量输入通道12
DI13
数字量输入通道13
DI14
数字量输入通道14
DI15
数字量输入通道15
DI0～DI15：
为开关量输入
DGND：
四、关于20芯插头XS3开关量输出的管脚定义
DO0
数字量输出通道0
DO1
数字量输出通道1
DO2
数字量输出通道2
DO3
数字量输出通道3
DO4
数字量输出通道4
DO5
数字量输出通道5
DO6
数字量输出通道6
DO7
数字量输出通道7
DO8
数字量输出通道8
DO9
数字量输出通道9
D010
数字量输出通道10
DO11
数字量输出通道11
D012
数字量输出通道12
DO13
数字量输出通道13
DO14
数字量输出通道14
DO15
数字量输出通道15
DO0～DO15：
为开关量输出
五、关于4芯插头XS5计数器管脚定义
CLK
GATE
CLK、OUT、GATE：
分别为8254定时/计数器的供用户使用的一组管脚
关于8254的编程资料见《定时计数器8253_4》文档。
第三节模拟信号的增益设置
USB2005A/D卡通过软件来选择AD前端放大器的倍数,N2为PGA203硬件增益：
1、2、4、8倍;
N2为PGA203硬件增益:
1、10、100、10000倍。
第四节短路套设置
本产品出厂设置为：
A/D：
双极性输入，±
5V量程
D/A：
双极性输出，±
也可以根据用户要求设置各种配置。
一、模拟信号输入部分（A/D）跳线设置
1、单端、双端跳线设置
本卡模拟信号输入的单、双端选择是由软硬件共同完成的。
在调用InitDeviceAD初始化AD过程中，若用户置硬件参数ADPara.GroundingMode为USB2009_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USB2009_DI_MODE常量时为双端方式
1单端输入方式：
XF5
XF4
双端输入方式：
XF5
XF4
2、模拟信号输入量程选择
跳线量程
5V
XF1
二、模拟信号输出部分（D/A）跳线设置
输出范围
XF3
XF6
XF9（DA0）
XF7（DA1）
XF10（DA2）
XF8（DA3）
0～5V
0～10V
-5V～5V
-10～10V
三、内外时钟跳线设置
外时钟方式：
XF11
内时钟方式：
XF11
第五节寄存器数据格式
1、A/D转换结果寄存器各位定义如下：
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
IN1
IN0
AD13
AD12
AD11
AD10
AD9
AD8
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0
AD0～AD13：
为A/D转换结果的14位数据，它的具体定义如下表。
IN0、IN1：
两个数据位已分别通过XS2接线座的11脚和12脚引出，可接外部TTL电平信号。
通过对此两位的合理利用，可以实现在AD采样过程中，跟踪某些特定的或随机的外部信号，如触发点信号，转速脉冲信号，频率脉冲信号等。
注意：
外接信号必须符合TTL电平标准，如果不用时，请最好接本设备地线。
USB2009板为双极性模拟输入（USB2009）时的结果数据格式如下表所示：
输入
AD原始码（二进制）
AD原始码（十六进制）
求补后的码（十进制）
正满度
01111111111111
1FFF
16383
正满度－1LSB
01111111111110
1FFE
16382
中间值+1LSB
00000000000001
0001
8193
中间值（零点）
00000000000000
0000
8192
中间值－1LSB
11111111111111
3FFF
8191
负满度+1LSB
10000000000001
2001
负满度
10000000000000
2000
USB2009板为单极性模拟输入（USB2009A）时的结果数据格式如下表所示：
中间值
零点+1LSB
零点
2、D/A转换结果寄存器各位定义如下
D/A转换数据寄存器
数据位
数字信号
DA7
DA6
DA5
DA4
NC
NC
DA11
DA10
DA9
DA8
DA11—DA0为需要进行D/A转换的12位数据。
NC：
不用。
USB2009板为双极性电压输出时数据格式如下表所示：
D/A结果编码（二进制）
D/A结果编码（十六进制）
D/A结果编码（十进制）
111111111111
FFF
4096
111111111110
FFE
4095
111000000001
801
2049
100000000000
800
2048
011111111111
7FF
2047
000000000001
001
000000000000
000
USB2009板为单极性电压输出时的数据格式如下表所示：
100000000001
第六节模拟信号输入连接方式
模拟输入信号的连接方式
1、单端输入方式：
USB2009板均可按下图连接成模拟电压单端输入方式，16路模拟输入信号连接到CH0～CH15端，其公共地连接到AGND端。
图为单端输入方式，主要应用在噪声干扰不高的场合
2、双端输入方式：
USB2009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。
8路模拟输入信号正端接到CH0～CH7端，其模拟输入信号负端接到CH8～CH15端，并在距离XS1插座近处，在负端与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。
图为双端输入方式，主要应用在噪声干扰高的场合
第四章AD数据采集原理
USB2009AD卡自带时钟和定时器，在设定首、末通道号后，模拟量从37芯D型接口输入后，经过8选一开关选择通道进入放大器，由放大器输出到A/D转换器，开始数据转换
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