PCI控制采集卡 

1. 概述

     PCI-8031 模入接口卡適用于提供了PCI 總線插槽的PC系列微機，具有即插即用（PnP）的功能。其操作系統(tǒng)可選用目前流行的 Windows 系列、高穩(wěn)定性的Unix等多種操作系統(tǒng)以及專業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)LabVIEW 等軟件環(huán)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(nèi)任何一個PCI總線插槽中并用螺絲固定，信號電纜從機箱外部直接接入。

    PCI-8031模入接口卡允許采用32路單端輸入方式或16路雙端輸入方式。用戶可根據(jù)需要選擇測量單極性信號或雙極性信號。其輸入的模擬信號由卡前端的37芯D型插頭直接接入。

    本卡還提供了TTL電平的16路輸入和16路輸出信號通道，這些信號通道由卡后端的40芯扁平電纜轉(zhuǎn)換為37芯D型插頭提供給用戶。

2. 主要技術參數(shù)

2.1     模入部分(標*為出廠標準狀態(tài)，下同)

2.1.1  輸入通道數(shù)：單端32路*；雙端16路

2.1.2       輸入信號范圍： 0V～10V*；－5V～＋5V； -10V～＋10V

2.1.3       輸入阻抗：≥10MΩ

2.1.4       A／D轉(zhuǎn)換分辨率：12位

2.1.5       A／D轉(zhuǎn)換速率：10μS

2.1.6       A／D啟動方式：程序啟動

2.1.7       A／D轉(zhuǎn)換非線性誤差：±1LSB

2.1.8       A／D轉(zhuǎn)換輸出碼制：單極性原碼*／雙極性偏移碼

2.1.9       系統(tǒng)綜合誤差：≤0.1％ F.S

2.2              開關量部分

2.2.1       輸入路數(shù)：16路TTL電平

2.2.2  輸出路數(shù)：16路TTL電平

2.3    電源功耗：＋5V(±10％) ≤500mA

2.4    環(huán)境要求：工作溫度：  10℃～40℃

相對濕度：  40％～80％

存貯溫度：-55℃～＋85℃

2.5     外型尺寸(不含檔板)：

長×高＝164.8mm×106.7mm   ( 6.5英寸×4.2英寸)

3. 工作原理

        PCI-8031 模入接口卡主要由模擬多路開關選通電路、差分放大器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開關量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。

3.1 模擬多路開關選通電路：

        模擬通道開關由4片MPC508（或同類產(chǎn)品）及跨接器KJ1、KJ2組成，可以從32路單端信號或16路雙端信號中任選一路，送入差分放大器。

3.2差分放大器電路：

        差分放大器由3個運算放大器以及相關的電阻、電容組成一個標準的儀用差分放大器，用以對通道開關選中的模擬信號進行變換處理。

3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：

12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器ADS774片內(nèi)自帶精密基準源，并經(jīng)激光修調(diào)，具有較高的轉(zhuǎn)換速率和轉(zhuǎn)換精度，其轉(zhuǎn)換時間僅為 10μS。A／D轉(zhuǎn)換器由程序啟動，其轉(zhuǎn)換狀態(tài)的結(jié)束可由程序查詢讀出或產(chǎn)生結(jié)束中斷申請。A／D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入信號幅度由跨接器KJ3 選擇， A／D 轉(zhuǎn)換后的輸出代碼形式由跨接器KJ4選擇，可分別輸出二進制原碼或雙極性偏移二進制碼。電位器W1 用于零點調(diào)節(jié)，W2 用于雙極性偏移調(diào)節(jié)，W3 用于滿量程增益調(diào)節(jié)。

3.4 開關量輸入輸出電路：

本卡還提供了各16路的開關量輸入輸出信號通道。使用中需注意對這些信號的要求應嚴格符合TTL 電平規(guī)范。

3.5 接口控制邏輯電路：

接口控制邏輯電路用來將PCI總線控制邏輯轉(zhuǎn)換成與各種操作相關的控制信號。                                                               

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PCI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。本卡跨接選擇器較多，使用中應嚴格按照說明書進行設置操作。設置接口卡開關、跨接套和安裝接口帶纜時均應在關電狀態(tài)下進行。

當模入通道不全部使用時，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。

為保證安全及采集精度，應確保系統(tǒng)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。

當本卡使用的信號環(huán)境較為惡劣時，為保護本卡和主機，用戶可以在本卡前端的預留位置加裝雙向TVS舜態(tài)電壓保護管。但加裝TVS管后，TVS管的特性將使本卡的輸入阻抗下降，同時對信號源的驅(qū)動能力有一定的要求，否則將降低本卡的采樣精度。

5.  使用與操作

5.1 跨接器的使用：

5.1.1單端／雙端方式選擇:

    KJ1、KJ2為單端／雙端方式選擇插座，其使用方法見圖1。

                        KJ1     KJ2                  KJ1     KJ2

                     a. 單端輸入方式            b. 雙端輸入方式

                            圖1  單／雙端方式選擇

5.1.2 A／D量程選擇：

    KJ3為 A／D量程選擇插座，其使用方法見圖2。

                            KJ3                            KJ3

                       a. 0～10V，±5V輸入   b. ±10V輸入    

圖2  A／D量程選擇

實際選擇AD量程還要配合KJ4，具體為：

0～10V 量程：KJ3跳為方式a，KJ4跳為方式a

±5V   量程：KJ3跳為方式a，KJ4跳為方式b

±10V  量程：KJ3跳為方式b，KJ4跳為方式a

5.1.3 轉(zhuǎn)換碼制選擇：

KJ4為轉(zhuǎn)換碼制選擇插座。碼制的定義參見附A. 名詞注釋一節(jié)。用戶應根據(jù)輸入信號的極性進行選擇，選擇方法見圖3。

                      KJ4                            KJ4

                         a. 單極性原碼    b. 雙極性偏移碼

                               圖3  轉(zhuǎn)換碼制選擇
PCI控制采集卡

5.2 輸入輸出接口定義：

5.2.1 模入部分：

本卡前端37芯D型插座（CZ1）的信號定義見表1 ，用戶可根據(jù)需要選擇連接信號線(單端)或信號線組(雙端)。為減少信號雜波串擾和保護通道開關，凡不使用的信號端應就近與模擬地短接。

                    表1  CZ1模擬輸入信號端口定義(括號內(nèi)表示雙端方式)

5.2.2 開關量部分：

本卡后端40芯扁平線插座(CZ2)的信號定義見表2 。

                     表2  CZ2開關量輸入輸出信號端口定義

5.2.3 40芯扁平電纜轉(zhuǎn)換為37芯D型插頭后的信號定義見表3 。

                   表3  轉(zhuǎn)換為37芯D型插頭時開關量輸入輸出信號端口定義

5.3 控制端口與數(shù)據(jù)格式：PCI控制采集卡

5.3.1 各控制端口的地址與功能見表4：

                                 表4  端口地址與功能表

注：所有操作均為16位。

5.3.2       模入通道代碼數(shù)據(jù)格式見表5(端口地址為基地址+0)：

                             表5 模入通道代碼數(shù)據(jù)格式

5.3.3       讀A／D轉(zhuǎn)換標志和結(jié)果，數(shù)據(jù)格式見表6(端口地址為基地址+2)：

                     表6  讀A／D轉(zhuǎn)換標志和結(jié)果數(shù)據(jù)格式(x表示任意)

注：雙極性時DB11為符號位

5.3.4 開關量輸入輸出信號的數(shù)據(jù)格式：

    開關量輸入輸出信號的數(shù)據(jù)格式采用的是位方式，即一個字中的任意一位對應一路輸入輸出信號（端口地址為基地址+4；+6）。

                           表7  開關量輸入輸出信號數(shù)據(jù)格式

5.4 調(diào)整與校準：

   本卡出廠時已進行了調(diào)整與校準，如無必要，請不要進行此項工作。如果長期使用后發(fā)現(xiàn)零點或滿度偏移，請按下述方法進行調(diào)校。

5.4.1 零點校準：

    將任一通道對模擬地短接(單端方式時)同時對該通道進行A／D轉(zhuǎn)換，調(diào)整W1電位器，使其轉(zhuǎn)換結(jié)果為“0"或“1"(稍微偏正1個碼為好)。

5.4.2 滿度校準：

在任一通道接入一接近正滿度的穩(wěn)定正電壓信號，運行程序?qū)υ撏ǖ啦蓸?。調(diào)整W3使A／D轉(zhuǎn)換讀數(shù)值等于或接近外加信號電壓。

5.4.3 雙極性校準：

如果測量雙極性信號時偏差較大，應在零點和滿度已校準好的基礎上分別加入正、負信號并反復調(diào)整W2 使其符合要求。

6. 板卡驅(qū)動及編程說明：

PCI-8310板卡驅(qū)動及編程說明請看《PCI-8310驅(qū)動說明書.doc》，此驅(qū)動說明書以電子文檔的形式與板卡驅(qū)動放在同一個壓縮包內(nèi)，一般可從中泰網(wǎng)站下載。