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。其操作系統可選用目前流行的 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芯扁平電纜轉換為37芯D型插頭提供給用戶。
2. 主要技術參數
2.1 模入部分(標*為出廠標準狀態，下同)
2.1.2 輸入信號范圍： 0V～10V*；－5V～＋5V； -10V～＋10V
2.1.3 輸入阻抗：≥
2.1.4 A／D轉換分辨率：12位
2.1.5 A／D轉換速率：10μS
2.1.6 A／D啟動方式：程序啟動
2.1.7 A／D轉換非線性誤差：±1LSB
2.1.8 A／D轉換輸出碼制：單極性原碼*／雙極性偏移碼
2.1.9 系統綜合誤差：≤0.1％ F.S
2.2 開關量部分
2.2.1 輸入路數：16路TTL電平
2.3 電源功耗：＋5V(±10％) ≤500mA
2.4 環境要求：工作溫度：
相對濕度： 40％～80％
存貯溫度：-55℃～＋
2.5 外型尺寸(不含檔板)：
長×高＝
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、模數轉換電路、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模數轉換電路：
12位逐次逼近式A／D轉換器ADS774片內自帶精密基準源，并經激光修調，具有較高的轉換速率和轉換精度，其轉換時間僅為 10μS。A／D轉換器由程序啟動，其轉換狀態的結束可由程序查詢讀出或產生結束中斷申請。A／D轉換器的模擬輸入信號幅度由跨接器KJ3 選擇， A／D 轉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 用于零點調節，W2 用于雙極性偏移調節，W3 用于滿量程增益調節。
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**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。
當本卡使用的信號環境較為惡劣時，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：
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
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
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
KJ4為轉換碼制選擇插座。碼制的定義參見附A. 名詞注釋一節。用戶應根據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 轉換碼制選擇
PCI控制采集卡
5.2 輸入輸出接口定義：
本卡前端37芯D型插座（CZ1）的信號定義見表1 ，用戶可根據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(括號內表示雙端方式)
|
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 |
|
2 |
CH1(CH1+) |
21 |
CH17(CH1-) |
|
3 |
CH2(CH2+) |
22 |
CH18(CH2-) |
|
4 |
CH3(CH3+) |
23 |
CH19(CH3-) |
|
5 |
CH4(CH4+) |
24 |
CH20(CH4-) |
|
6 |
CH5(CH5+) |
25 |
CH21(CH5-) |
|
7 |
CH6(CH6+) |
26 |
CH22(CH6-) |
|
8 |
CH7(CH7+) |
27 |
CH23(CH7-) |
|
9 |
CH8(CH8+) |
28 |
CH24(CH8-) |
|
10 |
CH9(CH9+) |
29 |
CH25(CH9-) |
|
11 |
CH10(CH10+) |
30 |
CH26(CH10-) |
|
12 |
CH11(CH11+) |
31 |
CH27(CH11-) |
|
13 |
CH12(CH12+) |
32 |
CH28(CH12-) |
|
14 |
CH13(CH13+) |
33 |
CH29(CH13-) |
|
15 |
CH14(CH14+) |
34 |
CH30(CH14-) |
|
16 |
CH15(CH15+) |
35 |
CH31(CH15-) |
|
17 |
CH16(CH16+) |
36 |
CH32(CH16-) |
|
18 |
NC（空腳） |
37 |
模擬地 |
|
19 |
模擬地 |
|
|
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
|
插座引腳號 |
信 號 定 義 |
插座引腳號 |
信 號 定 義 |
|
1 |
+5V電源輸出 |
2 |
+5V電源輸出 |
|
3 |
DI1 |
4 |
DI2 |
|
5 |
DI3 |
6 |
DI4 |
|
7 |
DI5 |
8 |
DI6 |
|
9 |
DI7 |
10 |
DI8 |
|
11 |
DI9 |
12 |
DI10 |
|
13 |
DI11 |
14 |
DI12 |
|
15 |
DI13 |
16 |
DI14 |
|
17 |
DI15 |
18 |
DI16 |
|
19 |
DO1 |
20 |
DO2 |
|
21 |
DO3 |
22 |
DO4 |
|
23 |
DO5 |
24 |
DO6 |
|
25 |
DO7 |
26 |
DO8 |
|
27 |
DO9 |
28 |
DO10 |
|
29 |
DO11 |
30 |
DO12 |
|
31 |
DO13 |
32 |
DO14 |
|
33 |
DO15 |
34 |
DO16 |
|
35 |
數字地 |
36 |
數字地 |
|
37 |
數字地 |
38 |
數字地 |
|
39 |
數字地 |
40 |
數字地 |
5.2.3 40芯扁平電纜轉換為37芯D型插頭后的信號定義見表3 。
表3 轉換為37芯D型插頭時開關量輸入輸出信號端口定義
|
插座引腳號 |
信 號 定 義 |
插座引腳號 |
信 號 定 義 |
|
1 |
+5V電源輸出 |
20 |
+5V電源輸出 |
|
2 |
DI1 |
21 |
DI2 |
|
3 |
DI3 |
22 |
DI4 |
|
4 |
DI5 |
23 |
DI6 |
|
5 |
DI7 |
24 |
DI8 |
|
6 |
DI9 |
25 |
DI10 |
|
7 |
DI11 |
26 |
DI12 |
|
8 |
DI13 |
27 |
DI14 |
|
9 |
DI15 |
28 |
DI16 |
|
10 |
DO1 |
29 |
DO2 |
|
11 |
DO3 |
30 |
DO4 |
|
12 |
DO5 |
31 |
DO6 |
|
13 |
DO7 |
32 |
DO8 |
|
14 |
DO9 |
33 |
DO10 |
|
15 |
DO11 |
34 |
DO12 |
|
16 |
DO13 |
35 |
DO14 |
|
17 |
DO15 |
36 |
DO16 |
|
18 |
數字地 |
37 |
數字地 |
|
19 |
數字地 |
|
|
5.3 控制端口與數據格式：PCI控制采集卡
表4 端口地址與功能表
|
端口地址 |
操作命令(字操作) |
功 能 |
|
基地址+0 |
寫 |
寫通道代碼 |
|
基地址+2 |
寫 |
啟動A／D轉換，**中斷申請 |
|
基地址+2 |
讀 |
讀A/D轉換標志和結果 |
|
基地址+4 |
讀 |
讀DI開關量數據 |
|
基地址+6 |
寫 |
寫DO開關量數據 |
注：所有操作均為16位。
5.3.2 模入通道代碼數據格式見表5(端口地址為基地址+0)：
表5 模入通道代碼數據格式
|
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 |
0 |
00H |
單／雙 |
17 |
16 |
10H |
單 |
|
2 |
1 |
01H |
單／雙 |
18 |
17 |
11H |
單 |
|
3 |
2 |
02H |
單／雙 |
19 |
18 |
12H |
單 |
|
4 |
3 |
03H |
單／雙 |
20 |
19 |
13H |
單 |
|
5 |
4 |
04H |
單／雙 |
21 |
20 |
14H |
單 |
|
6 |
5 |
05H |
單／雙 |
22 |
21 |
15H |
單 |
|
7 |
6 |
06H |
單／雙 |
23 |
22 |
16H |
單 |
|
8 |
7 |
07H |
單／雙 |
24 |
23 |
17H |
單 |
|
9 |
8 |
08H |
單／雙 |
25 |
24 |
18H |
單 |
|
10 |
9 |
09H |
單／雙 |
26 |
25 |
19H |
單 |
|
11 |
10 |
0AH |
單／雙 |
27 |
26 |
1AH |
單 |
|
12 |
11 |
0BH |
單／雙 |
28 |
27 |
1BH |
單 |
|
13 |
12 |
OCH |
單／雙 |
29 |
28 |
1CH |
單 |
|
14 |
13 |
ODH |
單／雙 |
30 |
29 |
1DH |
單 |
|
15 |
14 |
0EH |
單／雙 |
31 |
30 |
1EH |
單 |
|
16 |
15 |
0FH |
單／雙 |
32 |
31 |
1FH |
單 |
5.3.3 讀A／D轉換標志和結果，數據格式見表6(端口地址為基地址+2)：
表6 讀A／D轉換標志和結果數據格式(x表示任意)
|
命令 |
D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
A／D轉換狀態 |
|
讀 |
1 |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
x |
正在轉換 |
|
讀 |
0 |
0 |
0 |
0 |
DB11 |
DB10 |
DB9 |
DB8 |
DB7 |
DB6 |
DB5 |
DB4 |
DB3 |
DB2 |
DB1 |
DB0 |
轉換結束 |
注：雙極性時DB11為符號位
開關量輸入輸出信號的數據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據格式
|
端口地址 |
操作命令 |
D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
基地址+4 |
讀 |
DI16 |
DI15 |
DI14 |
DI13 |
DI12 |
DI11 |
DI10 |
DI9 |
DI8 |
DI7 |
DI6 |
DI5 |
DI4 |
DI3 |
DI2 |
DI1 |
|
基地址+6 |
寫 |
DO16 |
DO15 |
DO14 |
DO13 |
DO12 |
DO11 |
DO10 |
DO9 |
DO8 |
DO7 |
DO6 |
DO5 |
DO4 |
DO3 |
DO2 |
DO1 |
5.4 調整與校準：
本卡出廠時已進行了調整與校準，如無必要，請不要進行此項工作。如果長期使用后發現零點或滿度偏移，請按下述方法進行調校。
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轉換，調整W1電位器，使其轉換結果為“
在任一通道接入一接近正滿度的穩定正電壓信號，運行程序對該通道采樣。調整W3使A／D轉換讀數值等于或接近外加信號電壓。
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、負信號并反復調整W2 使其符合要求。
6. 板卡驅動及編程說明：
PCI-8310板卡驅動及編程說明請看《PCI-8310驅動說明書.doc》，此驅動說明書以電子文檔的形式與板卡驅動放在同一個壓縮包內，一般可從中泰網站下載。
