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产品名称:
ACTRLRUN USB2005 数据采集板
产品型号:
USB-2005
产品展商:
ACTRLRUN®-科日新®工控
简单介绍
产品主要特性: •模拟电压输入范围：±10V •A/D转换分辨率：16Bit ，32K字FIFO存储器保证AD数据的完整性。 •32 单端模拟信号输入 •16双端模拟信号输入 •16路开关量输入 •16路开关量输出 •硬增益范围：1、2、4、8(N2为PGA203) 1、10、100、10000(N2为PGA202) •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 → 性能及技术指标 一、性能 ·模拟电压输入范围：±10V ·A/D转换分辨率：16Bit ，32K字FIFO存储器保证AD数据的完整性。 ·32 单端模拟信号输入 ·16双端模拟信号输入 ·16路开关量输入 ·16路开关量输出 ·硬增益范围：1、2、4、8(N2为PGA203) 1、10、100、10000(N2为PGA202) ·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
ACTRLRUN USB2005 数据采集板的详细介绍
产品主要特性:
•模拟电压输入范围：±10V •A/D转换分辨率：16Bit ，32K字FIFO存储器保证AD数据的完整性。 •32 单端模拟信号输入
•16双端模拟信号输入 •16路开关量输入 •16路开关量输出 •硬增益范围：1、2、4、8(N2为PGA203)
1、10、100、10000(N2为PGA202) •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
→ 性能及技术指标
一、性能
·模拟电压输入范围：±10V
·A/D转换分辨率：16Bit ，32K字FIFO存储器保证AD数据的完整性。
·32 单端模拟信号输入
·16双端模拟信号输入
·16路开关量输入
·16路开关量输出
·硬增益范围：1、2、4、8(N2为PGA203)
1、10、100、10000(N2为PGA202)
·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
1、模拟信号输入部分
·模拟通道输入数： 32路单端/16路双端模拟信号输入
支持通道扫描及伪同时采样（即同步采集）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，USB2005以100KHz（ADS7805）/200KHz（AD976A
AR）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）
·模拟电压输入范围：±10V
·模拟输入阻抗：100MΩ
·模拟输入共模电压范围：>±2V
·放大器建立时间：2uS
·硬增益范围：1、2、4、8(N2为PGA203)
1、10、100、10000(N2为PGA202)
2、A/D转换电路部分
·A/D分辨率：16Bit(65536)
·非线性误差：±1LSB(最大)
·系统测量精度(满量程)：0.1%
·采样速率：100 KHz（ADS7805）/200 KHz（AD976A AR）
·转换时间：10 us（ADS7805）/20 us （AD976A AR）
·系统测量精度(满量程)：0.05%
注： 以上技术指标未注明者均为典型值。
2、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0.5mA。
输出TTL电平，最大下拉电流20mA,上拉电流2.6 mA。
·数字量输入高电平(即“1”)的最低电压：2V
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
此板配有机箱；
RP1：程控仪表放大器零点调整电位器
RP2：程控仪表放大器满度调整电位器
RP3：A/D零点调整电位器
RP4：A/D满度调整电位器
XF1、XF2：模拟电压输入单端、双端选择
XF3：内外时钟选择
XS1: 模拟信号输入及外触发信号输入连接插座
XS2：开关量输入插座
XS3：开关量输出插座
第一个POWER LED: USB2005卡电源指示灯，USB2005与计算机通过USB带缆连接后，此指示灯应亮
第二个POWER LED：与POWER LED并联联接，当将USB2005放置于机箱内时，可将其电源指示灯移到机箱上
第一个OVERFLOW LED：当USB2005卡上FIFO存储器“全满”指示灯亮时，说明USB2005卡的A/D数据已经溢出
第二个OVERFLOW LED：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、 图表说明
注：全篇GND即是DGND。
2、表格说明
管脚号 名称 管脚功能 特性 管脚号 名称 管脚功能 特性
1 CH31 模拟信号输入通道31 IN 20 CH30 模拟信号输入通道30 IN
2 CH29 模拟信号输入通道29 IN 21 CH28 模拟信号输入通道28 IN
3 CH27 模拟信号输入通道27 IN 22 CH26 模拟信号输入通道26 IN
4 CH25 模拟信号输入通道25 IN 23 CH24 模拟信号输入通道24 IN
5 CH23 模拟信号输入通道23 IN 24 CH22 模拟信号输入通道22 IN
6 CH21 模拟信号输入通道21 IN 25 CH20 模拟信号输入通道20 IN
7 CH19 模拟信号输入通道19 IN 26 CH18 模拟信号输入通道18 IN
8 CH17 模拟信号输入通道17 IN 27 CH16 模拟信号输入通道16 IN
9 CH15 模拟信号输入通道15 IN 28 CH14 模拟信号输入通道14 IN
10 CH13 模拟信号输入通道13 IN 29 CH12 模拟信号输入通道12 IN
11 CH11 模拟信号输入通道11 IN 30 CH10 模拟信号输入通道10 IN
12 CH9 模拟信号输入通道9 IN 31 CH8 模拟信号输入通道8 IN
13 CH7 模拟信号输入通道7 IN 32 CH6 模拟信号输入通道6 IN
14 CH5 模拟信号输入通道5 IN 33 CH4 模拟信号输入通道4 IN
15 CH3 模拟信号输入通道3 IN 34 CH2 模拟信号输入通道2 IN
16 CH1 模拟信号输入通道1 IN 35 CH0 模拟信号输入通道0 IN
17 AGND 模拟地 IN/OUT 36 AGND 模拟地 IN/OUT
18 EX_CLK 外部时钟输入 IN 37 TR 外触发信号输入 IN
19 DGND 数字地 IN/OUT
CH0～CH31：USB2005 A/D卡输入通道号（单端方式时）
CH0～CH15 ：双端模拟信号输入正端 （ 双端方式时）
CH16～CH31 ：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USB2005_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USB2005_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CH16+n构成双端输入，n为0-15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CH16(即16+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CH17(即16+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=USB2005_IN_CLOCK）时此信号无效
当选择外时钟时（即ADPara.ClockSource=USB2005_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USB2005_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=USB2005_IN_TRIGGER）时此信号无效
当选择外触发时（即ADPara.TriggerSource=USB2005_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: InitDeviceAD
详情请参考软件说明书中USB2005_PARA_AD
AGND：模拟地
DGND：数字地
三、于20芯插头XS2开关量输入的管脚定义
管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性 管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性
1 DI0 数字量输入通道0 IN 2 DI1 数字量输入通道1 IN
3 DI2 数字量输入通道2 IN 4 DI3 数字量输入通道3 IN
5 DI4 数字量输入通道4 IN 6 DI5 数字量输入通道5 IN
7 DI6 数字量输入通道6 IN 8 DI7 数字量输入通道7 IN
9 DI8 数字量输入通道8 IN 10 DI9 数字量输入通道9 IN
11 DI10 数字量输入通道10 IN 12 DI11 数字量输入通道11 IN
13 DI12 数字量输入通道12 IN 14 DI13 数字量输入通道13 IN
15 DI14 数字量输入通道14 IN 16 DI15 数字量输入通道15 IN
17 DGND 数字地 IN/OUT 18 DGND 数字地 IN/OUT
19 DGND 数字地 IN/OUT 20 DGND 数字地 IN/OUT
DI0～DI15：为开关量输入
DGND：数字地
四、关于20芯插头XS3开关量输出的管脚定义
管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性 管脚号 管脚名称 管脚定义 电气特性
1 D00 数字量输出通道0 IN 2 DO1 数字量输出通道1 IN
3 D02 数字量输出通道2 IN 4 DO3 数字量输出通道3 IN
5 D04 数字量输出通道4 IN 6 DO5 数字量输出通道5 IN
7 D06 数字量输出通道6 IN 8 DO7 数字量输出通道7 IN
9 D08 数字量输出通道8 IN 10 DO9 数字量输出通道9 IN
11 D010 数字量输出通道10 IN 12 DO11 数字量输出通道11 IN
13 D012 数字量输出通道12 IN 14 DO13 数字量输出通道13 IN
15 DO14 数字量输出通道14 IN 16 DO15 数字量输出通道15 IN
17 DGND 数字地 IN/OUT 18 DGND 数字地 IN/OUT
19 DGND 数字地 IN/OUT 20 DGND 数字地 IN/OUT
DO0～DO15：为开关量输出
DGND：数字地
五、关于4芯插头XS5计数器管脚定义
管脚号 管脚定义
1 CLK
2 OUT
3 GATE
4 DGND
CLK、OUT、GATE：分别为8254定时/计数器的供用户使用的一组管脚
DGND：数字地
注：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
USB2005 A/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：
量程为±10V；单端输入方式，内时钟和内触发方式。
模拟信号输入方式选择：
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USB2005_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USB2005_DI_MODE常量时为双端方式。
第五节 寄存器数据格式
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
AD15 AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1
AD0
AD0～AD15：为A/D转换结果的16位数据，它的具体定义(双极性模拟输入时的结果数据格式)如下表:
输入 A/D结果编码(二进制) A/D结果编码(十六进制) A/D结果编码(十进制)
正满度 1111 1111 1111 1111 FFFF 65535
正满度－1LSB 1111 1111 1111 1110 FFFE 65534
中间值+1LSB 1110 0000 0000 0001 8001 32769
中间值（零点） 1000 0000 0000 0000 8000 32768
中间值－1LSB 0111 1111 1111 1111 7FFF 32767
负满度+1LSB 0000 0000 0000 0001 0001 1
负满度 0000 0000 0000 0000 0000 0
第六节 模拟信号输入连接方式
一、单端输入方式：
USB2005板均可按下图连接成模拟电压单端输入方式，主要应用在噪声干扰不高的场合。16路模拟输入信号连接到CH0～CH31端，其公共地连接到AGND端。连接方式如下图：
二、双端输入方式：
USB2005板可按下图连接成模拟电压双端输入方式，主要应用在噪声干扰高的场合，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～CH15端，其模拟输入信号负端接到CH16～CH31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。连接方式如下图：