USB7360系列多功能数据采集模块技术说明书.doc
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1、USB7360USB7360系列多功能数据采集模块技术说明书1. 概述 USB7360 系列多功能数据采集模块适用于提供了USB 接口的PC系列微机,具有真正的热插拔、即插即用(PnP)功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW/LabWindowsCVI等软件环境。在硬件的安装上非常简单,使用时只需将USB7360的USB接口插入计算机内任何一个USB接口插座中,其出、模入、模IO信号、脉冲输入及脉冲输出信号均由模块上的双排针插头与外部信号源及设备连接。模入部分,用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式,其A
2、/D 转换启动方式可以选用程控频率触发。A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器(FIFO)缓存后由USB总线读出。模出部分,用户可根据控制对象的需要选择不同的量程。开关量部分,本模块有16路数字量输入和16路数字量输出接口,光隔16路输出可配接PS002继电器板。计数部分,本模块有3路16位字长的计数器。USB7360系列数据采集模块是我公司开发的一种多功能的数据采集模块,为了最大限度的满足客户需求,降低客户的使用成本,根据自己需求用户可以灵活订制以下任意组合的产品。USB7360系列数据采集模块详细的功能及产品设置见下表和说明书尾页。USB7360系列数据采集模块AD部分12位AD/75K
3、 最高采样速率 或12位AD/500K最高采样速率 或16位AD/100K最高采样速率 AD 带8K硬件缓存FIFO(可带可不带)AD 带程控增益(可带可不带)DA部分12位 4路DA 或无DA功能IO/计数部分TTL电平IO/计数 或光隔IO/计数(光隔16路DI/计数输入5V/12V/24V开关量输入电平可选, 光隔16路DO输出可配接PS002继电器板) 2. 主要技术指标2.1 USB指标:2.1.1 处理器及USB接口芯片: CY7C680132.1.2 通讯方式: USB接口2.1.3 通讯距离: 小于5米2.1.4 通讯协议: USB2.02.2模入部分( 标*为出厂标准状态,下
4、同 ):2.2.1输入通道数:单端48路 * ;双端24路2.2.2 输入信号范围:05V,010V*, 5V 2.2.3 输入阻抗:10M2.2.4程控增益:1*;10;100;2.2.5输入通道选择方式:单通道程序指定/多通道自动扫描2.2.6 AD转换精度/最高采样速率:7360型 12位AD/75K ;7360A型12位AD/500K;7360B型16位AD/100K2.2.7 A/D采样程控频率: 7360型: 1KHz/10KHz/25KHz/50KHz/75KHz7360A型: 1KHz/10KHz/25KHz/50KHz/100KHz/250KHz/500KHz7360B型:
5、1KHz/5KHz/10KHz/25KHz/50KHz/100KHz2.2.8 A/D启动方式:程控触发2.2.9 FIFO存储器容量:8K16bit(全满)/4K16bit(半满)2.2.10 通道切换时间:(模拟开关导通时间放大器建立时间) 2S2.2.11 AD转换非线性误差:1LSB(A/B型),2LSB(C型),2.3 模出部分:2.3.1 输出通道数:4路2.3.2 输出范围: 电压方式:05V,5V, 010V*,10V,020 mA ,420 mA2.3.3 输出阻抗: 2 ( 电压方式 )2.3.4 D/A转换分辨率:12位2.3.5 电压输出方式负载电流: 10mA2.4
6、开关量部分2.4.1 输入路数:16路TTL电平/16路光隔, 5V*/12V/24V开关量输入电平可选。2.4.2 输出路数:16路TTL电平/16路光隔,16路光隔可以接PS002继电器板,或驱动其它设备。2.5 计数器/测频部分:2.5.1 16位字长计数器:3路TTL电平/3路光隔2.6 电源功耗: +5V(10) 500mA (自供电,不建议长期使用)+9V(10) 500mA (外供电)2.7 使用环境要求:工作温度: 1040 相对湿度: 4080 存贮温度: -55+852.8尺寸: 裸板尺寸: 长宽162.9mm102.6mm 外形(模具)尺寸:长宽厚 =190mm109mm
7、36mm3. 工作原理USB7360 系列多功能数据采集模块主要由多路模拟开关选通电路、高精度放大电路、模数转换电路、DCDC电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、模数转换电路、开关量输入输出电路、定时/计数器电路和接口控制逻辑电路、供电电路等部分组成。3.1 模入部分3.1.1 高速多路模拟开关选通电路本电路由6片CD4501(或同类产品)及跨接选择器JP2组成,用以从48路单端信号或24路双端信号中选择其中一路,送入后端的放大器电路处理。3.1.2 高速高精度、差分、可编程增益放大器电路 该电路由片高速高精度放大器lf347、lm351组成,用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理,以
8、提供模数转换电路所需要的信号。3.1.3 高速模数转换电路本模块选用B-B公司的AD器件ADS7822(12 bit)、ADS7818(12 bit)或ADS8325(16 bit)作为本卡的模数转换器件。采用外部精密基准电源。3.1.4 先进先出(FIFO)缓冲存储器电路本电路用于将A/D转换的数据结果及通道代码进行缓冲存储。并相应的给出“空”,“半满”和“全满”的标志信号。用户在使用过程中可以随时根据这些标志信号的状态以单次或批量的方式读出A/D转换的结果。3.2 模出部分模拟量输出部分由D/A 转换器件DAC7615和有关的基准源、运放、调零调满电位器、阻容件和跨接选择器组成。依靠改变跨
9、接套(JP6JP15)的连接方式,可分别选择不同的输出量程。D/A部分具有上电电压输出选择功能,当模块加电时,本模块将根据JP7跳线的位置,选择输出不同的电压。3.3 开关量输入输出电路本模块提供了16路非隔离/隔离的开关量输入、16路非隔离/隔离的开关量输出信号通道。使用中需注意对这些信号的电平要求,选合适的驱动。3.4 计数/定时器部分计数/定时器电路由1片可编程定时/计数器8254芯片组成。可为用户提供3个16位字长的计数/测频功能。3.5 接口控制逻辑电路接口控制逻辑电路用来将USB总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。3.6 供电电路供电电路由DC/DC芯片LM340及其外围电
10、路组成外供电电路,以满足USB总线自供电功率的不足。 外供电需输入8-15V的直流电源,插座中心为正极4. 安装及使用注意本模块的安装十分简便,无需将主机机壳打开,也无需关电。本模块有两种供电方式,即自供电方式和外供电方式,若选择自供电方式供电,将本模块插入主机的任何一个空余USB接口插座即可;若选择外供电方式,必须给模块提供8-15V的直流电源,然后将模块与计算机用USB线连接。本模块采用的模拟开关是COMS 电路,容易因静电击穿或过流造成损坏,所以在打开模块盒或用手触摸本模块电路板时,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。本模块USB接口允许从计算机
11、上带电插拔。模块上的跨接选择器,使用中应严格按照说明书进行设置操作。设置模块跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。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通道。 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。5. 使用与操作5.1 主要可调整元件位置机接插件见图1。图1 主要可调整元件位置图5.2指示灯D1、D2、D3、D4:D1亮指示模块USB工作正常D2亮指示模块AD FIFO满溢出D3亮指示模块5V供电正常D4亮指示模块3.3
12、V供电正常 5.3 跨接器的使用:5.3.1 AD量程选择:本模块由跳线JP5组合实现A/D量程及单双极性的变化,其使用方法见图2。 a.010V输入 b. 05V输入 c. 5V输入图2 AD量程选择5.3.2 AD单端双端方式选择:JP2为单端双端方式选择插座,其使用方法见图3。 a. 单端输入方式 b. 双端输入方式 图3 单双端方式选择5.3.3 D/A输出跳线选择本模块由跳线JP6与跳线JP8JP15分别组合实现A/D量程及单双极性的变化,JP6为输出极性选择,JP8JP15为D/A量程选择插座,其使用方法见图4(以通道一电压、电流输出跳线为例)。 a. 05V输出 b. 010V输
13、出 c. 5V输出 d. 10V输出 e. 020mA输出 f. 420mA输出图4 D/A量程选择JP8对应D/A CH0 电压输出,JP12对应D/A CH0 电流输出;JP9对应D/A CH1 电压输出,JP13对应D/A CH1 电流输出;JP10对应 D/A CH2 电压输出,JP14对应D/A CH2 电流输出;JP11对应 D/A CH3 电压输出,JP15对应D/A CH3 电流输出。本模块上电D/A复位输出电压有两种,一种是输出D/A量程的下限,一种是输出D/A量程的二分之一,通过跳线JP7可以实现不同的复位输出电压,其使用方法见图5。 输出D/A量程的下限(出厂默认) 输出
14、D/A量程的1/2图5 D/A上电输出电压选择当JP7跳线在 “输出D/A量程的下限” 位置时,D/A量程“05V输出”和“010V输出”,D/A上电输出0V;D/A量程“5V输出”, D/A上电输出-5V;D/A量程“10V输出”,D/A上电输出-10V。当JP7跳线在 “输出D/A量程的1/2” 位置时,D/A量程“5V输出”和“10V输出”,D/A上电输出0V;D/A量程“05V输出”, D/A上电输出2.5V;D/A量程“010V输出”,D/A上电输出5V。5.3.4 供电方式选择本模块通过对JP1跳线,给用户提供两种模块供电选择,如图5:USB供电 外供电图5 JP1的定义外供电,模
15、块通过J3外供电输入插座取电,用户可从J3输入9V的直流电;USB供电,模块从计算机的USB接口取电。5.3.5 调试接口J2是调试用插座,用户不必关心,不要将它们的针任意短接。5.4 输入输出接口定义:5.4.1 模拟部分:本模块60芯扁平电缆插座J4的信号定义见表1 ,用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端),进行AD接线。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,这一点在小信号放大使用时尤其重要。表1 J4模拟输入输出信号端口定义(括号内表示双端方式)插座引脚号信 号 定 义插座引脚号信 号 定 义1模拟地)2模拟地3CH1(CH1+)4CH2(
16、CH2+)5CH3(CH3+)6CH4(CH4+)7CH5(CH5+)8CH6(CH6+)9CH7(CH7+)10CH8(CH8+)11CH9(CH9+)12CH10(CH10+)13CH11(CH11+)14CH12(CH12+)15CH13(CH13+)16CH14(CH14+)17CH15(CH15+)18CH16(CH16+)19CH17(CH17+)20CH18(CH18+)21CH19(CH19+)22CH20(CH20+)23CH21(CH21+)24CH22(CH22+)25CH23(CH23+)26CH24(CH24+)27CH25(CH1-)28CH26(CH2-)29CH
17、27(CH3-)30CH28(CH4-)31CH29(CH5-)32CH30(CH6-)33CH31(CH7-)34CH32(CH8-)35CH33(CH9-)36CH34(CH10-)37CH35(CH11-)38CH36(CH12-)39CH37(CH13-)40CH38(CH14-)41CH39(CH15-)42CH40(CH16-)43CH41(CH17-)44CH42(CH18-)45CH43(CH19-)46CH44(CH20-)47CH45(CH21-)48CH46(CH22-)49CH47(CH23-)50CH48(CH24-)51模拟地52模拟地53电压DA054电压DA15
18、5电压DA256电压DA357电流DA058电流DA159电流DA260电流DA35.4.2 开关量及定时计数部分:本模块40芯扁平线插座J5的信号定义见表2 。 表2 J5开关量及脉冲输入端口定义插座引脚号信 号 定 义插座引脚号信 号 定 义40DO16开关量输出39DO15开关量输出38DO14开关量输出37DO13开关量输出36DO12开关量输出35DO11开关量输出34DO10开关量输出33DO9开关量输出32DO8开关量输出31DO7开关量输出30DO6开关量输出29DO5开关量输出28DO4开关量输出27DO3开关量输出26DO2开关量输出25DO1开关量输出24开关量输出数字地
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