SFISA7021经济型12位AD DA卡使用说明书.docx
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SFISA7021经济型12位ADDA卡使用说明书
1综述
SFISA-7021卡是ISA总线的多功能数据采集接口卡，可方便地应用于装有ISA总线插槽的微机。
PC操作系统可选用目前流行的Windows系列、Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析软件LabVIEW、LabWindows/CVI等环境。
SFISA-7021多功能数据采集接口卡安装使用方便，程序编制简单。
使用时只需将接口卡插入微机任一ISA总线插槽中。
其模拟量输入输出信号均由卡上37芯D型插座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。
本卡采用程序触发AD转换。
系统通过查询板上AD转换完成状态,或响应AD转换完成中断的方式实现与板卡的通讯和数据交换。
模出部分：
模出有多种输出范围选择，可根据用户需要将加电输出初始态，设置成加电自动输出范围下限电平或输出范围中点电平。
数字量输入输出部分：
有16路数字量输入和16路数字量输出接口，采用40P扁平带缆与外部设备连接。
也可经转换电缆从37芯D型插座输出。
其中数字量输出具有锁存和加电自动清零功能。
2技术参数
2.1模入部分（以下简称A/D）
A/D通道数：
单端32路、双端16路；
A/D信号范围：
0V～5V；-5V～+5V；
输入阻抗：
≥10MΩ；
A/D转换分辨率：
12位；
A/D转换系统通过率：
10KHz（A型）/30KHz（B型）；
A/D触发方式：
程序触发；
A/D通讯方式：
A/D转换结束中断、程序查询；
A/D转换非线性误差：
±2LSB；
A/D转换输出码制：
单极性原码、双极性偏移码；
系统综合误差：
≤±0.05％F.S；
2.2模出部分（以下简称D/A）
D/A通道数：
1路；
D/A范围：
0～2.5V；0～5V；0～10V；-2.5V～+2.5V；-5V～+5V；－10V～＋10V；
D/A转换分辨率：
12位；
D/A转换输入码制：
二进制原码（单极性输出）
二进制偏移码（双极性电压输出）
D/A转换建立时间：
≤5μS（0～2.5V；-2.5V～+2.5V）
（无RC滤波时的满幅阶跃）≤50μS（0～5V；-5V～+5V；0～10V）
≤100μS（-10V～+10V）
D/A加电输出状态：
加电同时自动输出下限电平或加电同时自动输出中位电平；
D/A转换综合误差：
电压方式：
≤0.1％F.S；
2.3数字量输入输出部分（以下简称DI/DO）
DI：
16路； DO：
16路；
输入输出电平：
TTL／CMOS电平兼容；
DO加电输出状态：
0电平；
2.4电源功耗
+5V≤600mA
+12V≤100mA
-12V≤70mA
2.5使用环境要求
工作温度：
10℃～40℃
相对湿度：
40％～80％
存贮温度：
-55℃～+85℃
2.6外型尺寸：
（不含档板）
外型尺寸（不含档板）：
长×高＝158mm×100mm（6.2英寸×4.0英寸）
3.工作原理
SFISA-7021低价格多功能数据采集卡主要由模数转换电路、数模转换电路、数字量输入输出电路，接口控制逻辑电路构成。
32路模拟开关
ADC
放大器
1路DA输出
控制逻辑
16路DI/
16l路DO
ISABUS
图1SFISA-7021工作原理框图
3.1模入部分
外部模拟信号输入首先经多路通道开关的选择后，进入放大器。
经过放大器调理送AD转换器进行数字化。
转换结果写入CPLD中的AD数据锁存器中。
转换完成可申请中断通知主机读取转换结果，也可由主机主动查询到AD数据锁存器的标志后读取转换结果。
模拟量输入方式有单端输入方式和双端输入方式。
用户在使用时可根据应用现场的实际需要选择。
单端／双端（差分）输入方式需要硬件跳线设置。
在每个模拟通道输入端都装有电阻，起到模拟通道开关输入限流保护的作用。
通过跳线XF1，可选择使用0V～5V或－5V～＋5V摸入量程。
模拟量输入模出信号可通过37芯D型插座与外部信号可靠连接.
3.2模出部分
D/A输出部分由D/A转换器件和有关的运放、阻容件和跳线器组成。
通过改变跳线器的连接方式，可分别选择不同的电压输出范围。
D/A电路具有加电置位输出电压的功能。
通过手动选择跨接器XF4，可使D/A通道，在加电后自动输出范围最低电压或中位电压。
D/A输出电压的建立时间因输出量程不同或是否加RC滤波而差异。
（详见2.2节）
3.3数字量输入输出部分
数字量输入输出电路为用户提供16路DI及16路DO接口.DO部分具备加电自动清零功能.
4.安装及使用注意：
安装：
本卡的安装简便，只要将主机机壳打开，在关电情况下，将本卡插入主机的任何一个空余的ISA扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧即可。
通过37芯D型插座可输入输出信号并与外设连接。
本卡采用的模拟开关是COMS电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在安装或用手触摸本卡时，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。
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、损坏通道开关。
本卡跳线器较多，使用中应严格按照说明书进行设置操作。
电压方式模拟输出时，应避免输出端对地短路。
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，为防止外界干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。
禁止带电插拔本接口卡。
设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆均应在关电状态下进行。
对外供电端应注意加以保护，严禁短路，否则将造成主机电源损坏。
5．使用与操作
5．1主要可调整元件位置图
RP1---RP4
XF2
RP5---RP9
XF1
XF4
XF3
XS1
40P
插座
XF5
XF7
XS2
37P
D型座
XF11
XF10
XF9
IRQ3--9
IRQ14--10
A9---A3
图2主要可调整元件位置图
XS1:
开关量输入输出
XS2:
模拟量输入输出
XF9:
板基地址选择
XF10/11:
中断选择
RP1—4/XF2/3/4:
DA选择
RP5—9/XF1/5/7:
AD选择
5．2出厂状态设置（见图2）
AD输入范围：
单端±5V；
DA输出范围：
0～10V；
DA加电输出状态：
0V；（输出范围最低电压）
扳基地址:
0280H；
中断:
IRQ7；
5．3输入输出插座接口定义：
5．3．1模拟量输入输出部分：
表6模拟输入输出插座XS2接口定义表
插座引脚号
对应40P带缆引线号
信号定义
插座引脚号
对应40P带缆引线号
信号定义
1
1
CH0（CH0+）
20
2
CH1（CH1+）
2
3
CH2（CH2+）
21
4
CH3（CH3+）
3
5
CH4（CH4+）
22
6
CH5（CH5+）
4
7
CH6（CH6+）
23
8
CH7（CH7+）
5
9
CH8（CH7+）
24
10
CH9（CH9+）
6
11
CH10（CH10+）
25
12
CH11（CH11+）
7
13
CH12（CH12+）
26
14
CH13（CH13+）
8
15
CH14（CH14+）
27
16
CH15（CH15+）
9
17
模拟地
28
18
模拟地
10
19
VCC
29
20
+12V
11
21
CH16（CH0－）
30
22
CH17（CH1-）
12
23
CH18（CH2－）
31
24
CH19（CH3-）
13
25
CH20（CH4－）
32
26
CH21（CH5-）
14
27
CH22（CH6－）
33
28
CH23（CH7-）
15
29
CH24（CH8－）
34
30
CH25（CH9-）
16
31
CH26（CH10－）
35
32
CH27（CH11-）
17
33
CH28（CH12－）
36
34
CH29（CH13-）
18
35
CH30（CH14－）
37
36
CH31（CH15-）
19
37
D/A输出
5．3．2数字量输入输出部分
本卡后端40芯扁平线插座XS１的信号定义见表7。
表7开关量输入输出信号插座XS１端口定义
插座引脚号
信号定义
插座引脚号
信号定义
1
DO0
2
DO1
3
DO2
4
DO3
5
DO4
6
DO5
7
DO6
8
DO7
9
DO8
10
DO9
11
DO10
12
DO11
13
DO12
14
DO13
15
DO14
16
DO15
17
数字地
18
数字地
19
+5V电源
20
+5V电源
21
DI0
22
DI1
23
DI2
24
DI3
25
DI4
26
DI5
27
DI6
28
DI7
29
DI8
30
DI9
31
DI10
32
DI11
33
DI12
34
DI13
35
DI14
36
DI15
37
数字地
38
数字地
39
数字地
40
数字地
5．3．340芯扁平电缆转换为37芯D型插头后的信号定义见表8。
表8转换为37芯D型插头时开关量输入输出信号端口定义
插座引脚号
信号定义
插座引脚号
信号定义
1
DO0
20
DO1
2
DO2
21
DO3
3
DO4
22
DO5
4
DO6
23
DO7
5
DO8
24
DO9
6
DO10
25
DO11
7
DO12
26
DO13
8
DO14
27
DO15
9
数字地
28
数字地
10
+5V电源
29
+5V电源
11
DI0
30
DI1
12
DI2
31
DI3
13
DI4
32
DI5
14
DI6
33
DI7
15
DI8
34
DI9
16
DI10
35
DI11
17
DI12
36
DI13
18
DI14
37
DI15
19
数字地
5．4跳线设置
5．4．1模拟信号输入方式选择
单端输入方式：
XF5XF7
双端输入方式：
XF5XF7
5．4．2模拟信号输入量程选择图
XF1XF1
-5V-+5V0-+5V
5．4．3模拟信号输出量程选择图
模拟量输出量程：
0V～10V（输出经RC滤波）；模拟量输出量程：
0V～10V（输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
模拟量输出量程：
±10V（输出经RC滤波）模拟量输出量程：
±10V（输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
模拟量输出量程：
0V～5V（输出经RC滤波）模拟量输出量程：
0V～5V（输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
模拟量输出量程：
±5V （输出经RC滤波）模拟量输出量程：
±5V （输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
模拟量输出量程：
0V～2.5V（输出经RC滤波）模拟量输出量程：
0V～2.5V（输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
模拟量输出量程：
±2.5V（输出经RC滤波）模拟量输出量程：
±2.5V（输出不经RC滤波）
XF2XF3XF2XF3
5．4.4模拟信号加电输出初始状态选择
XF4初始状态为量程中间值 XF4初始状态为量程下限值
5．4.5扳基地址选择图
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
XF9选择扳基地址=280h（640）XF9选择扳基地址=290h（656）
计算方法:
按位权相加.例如:
A0位权20=1;…..24=16;27=128;29=512;
选择扳基地址280h=27+29=128+512=640;290h=24+27+29=16+128+512=656;
5．4.6中断选择图
XF10与XF11这两个中断选择跳线，对应着ISA总线的11种中断选择。
每次只能任选其中一个中断，同时选择1个以上中断会出现错误。
XF10XF11
IRQ10
IRQ11
IRQ12
IRQ13
IRQ14
IRQ9
IRQ7
IRQ6
IRQ5
IRQ4
IRQ3
选择中断10
XF10XF11
IRQ10
IRQ11
IRQ12
IRQ13
IRQ14
IRQ9
IRQ7
IRQ6
IRQ5
IRQ4
IRQ3
选择中断7
5．5地址端口分配与寄存器描述：
本卡上的AD、DA、DI/DO及控制字数据操作均为8位。
表9SFISA—7021卡内部地址分配表
地址
写
读
板基地址＋0
模拟通道号、触发AD转换
NC
板基地址＋1
NC
AD数据低八位
板基地址＋2
NC
AD数据高四位、清中断及完成位
板基地址＋3
DA数据低八位
NC
板基地址＋4
DA数据高四位并启动DA转换
NC
板基地址＋5
NC
AD完成位寄存器
板基地址＋6
数字量输出低八位寄存器
数字量输入低八位寄存器
板基地址＋7
数字量输出高八位寄存器
数字量输入高八位寄存器
模拟输入通道选择控制寄存器（板基地址＋0写）
模拟输入通道选择控制寄存器CH是8位字节寄存器各位功能定义如下：
表10模拟输入通道选择数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
NC
NC
NC
CHL4
CHL3
CHL2
CHL1
CHL0
CHL0～CHL4：
单端输入方式下,模拟输入通道0-31。
CHL0～CHL3：
双端（差分）输入方式下,模拟输入通道0-15。
软件触发A/D（板基地址＋0写）
执行一次通道选择写操作，AD芯片进行一次AD转换。
读A/D数据（板基地址＋1/2读），清AD中断（板基地址＋2读）
表11板基地址＋1读A/D数据数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0
表12板基地址＋2读A/D数据数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
NC
NC
NC
NC
AD11
AD10
AD9
AD8
其中：
NC未使用
AD0～AD11：
为AD转换结果的12位数据。
读A/D高四位数据的同时，清除AD转换完成信号产生的中断请求。
写D/A12位数据寄存器（板基地址＋3/4写）
板基地址＋3写D/A低八位数据
表12写D/A低八位数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DA7
DA6
DA5
DA4
DA3
DA2
DA1
DA0
板基地址＋4写D/A高四位数据
表12写D/A高四位数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D2
D0
NC
NC
NC
NC
DA11
DA10
DA9
DA8
DA0～DA11：
写入12位DA模拟输出数据。
表13 D/A转换器的数据格式
二进制数
十六进制数
模拟输出
000000000000
000
VINL
000000000001
001
100000000000
800
111111111111
FFF
其中：
VINL为模拟输出负满度（或零点）值。
VINH为模拟输出正满度值。
读AD完成位寄存器（板基地址+5读）
表14写D/A低八数据格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
STS
NC
NC
NC
NC
NC
NC
NC
STS=0，AD转换未完成；STS=1，AD转换完成；
数字量输入（板基地址+6/7读）
基地址加+6读为数字量低八位输入
表15数字量低八位格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DI7
DI6
DI5
DI4
DI3
DI2
DI1
DI0
基地址加+7读为数字量高八位输入
表16数字量高八位格式
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
DI15
DI14
DI13
DI12
DI11
DI10
DI9
DI8
数字量输出（板基地址+6/7写）
基地址加+6写为数字量低八位输出
表15数字量低八位格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DO7
DO6
DO5
DO4
DO3
DO2
DO1
DO0
基地址加+7写为数字量高八位输出
表16数字量高八位格式
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D9
D8
DI15
DI14
DI13
DI12
DI11
DI10
DI9
DI8
5.6模拟信号输入连接方法
模拟信号输入有两种输入连接方式：
5.6.1单端输入方式
32路模拟电压输入，可按图3连成单端输入方式，模拟输入信号连接到CH0～CH31输入端，
其公共地线连接到AGND端。
图3单端输入方式接线图
5.6.2双端输入方式
16路模拟电压输入，可按图4连成双端输入方式，模拟输入信号连接到CH0～CH15输入端，和CH15～CH32输入端。
并在距XS1插座近处，在CH015～CH32端对AGND端分别接一只几十KΩ至几百KΩ的电阻，为仪表放大器输入电路提供偏置。
主要应用在共模干扰较高的场合。
图4双端输入方式接线图
6.调整与校准
6.1准备
产品出厂前，本卡的模入模出部分均已按照单极性-5V～+5V范围调整好，一般情况下用户不需进行调节。
如果用户改变了工作模式及范围，可按本节所述方法进行调整，调整应开机预热20分钟以上后进行，并准备一块4位半以上的数字万用表。
6.2各电位器功能说明：
RP1为D/A（0～5V；0～10V；±5V；±10V）满度调节。
RP2为D/A（0～2.5V；±2.5V）正满度调节。
RP3为D/A零点调节。
RP4为D/A（0～2.5V；±2.5V）负满度调节。
RP5为A/D单极性零点调节。
RP6为A/D双极性零点调节。
RP7为A/D双极性满度调节。
RP8为A/D单极性满度调节。
RP9为A/D参考电压调节（可用于满度调节）。
6.3模入部分调整：
凡改变模入工作方式，如果采样结果偏差大于20mV以上的，需要对模入部分进行调整。
1）零点调整：
使任一通道与模拟地短接，并按实际需要设置好通道代码，运行程序对该通道采样。
调整RP5（单极性）／RP6（双极性）使A/D转换读数值等于0且偶尔出现1（原码）。
2）A/D转换满度调整：
在任一通道接入一接近正满度的电压信号，运行程序对该通道采样。
调整RP8使A/D转换读数值等于或接近外信号电压。
3）A/D转换双极性偏移调整：
在双极性方式时如果误差较大，可在外端口分别加上正负电压信号，调整RP7使其对称。
4）如前两种满度调节无法满足精度要求，可调节RP9，出厂前已精确调节，一般不需要调。
5）零点和满度调整应反复进行,以达到理想精度.
6.4模出部分调整：
由于本卡出厂前已进行过调整，如改变模出部分量程后，输出误差大，需要对模出部分进行调整。
精度满足：
≤±2LSB；
1）通过调节RP3，D/A输出零点调整。
2）通过调节RP2，使D/A（0～2.5V；±2.500V量程）正满度符合要求。
3）通过调节RP4，使D/A（±2.500V量程）负满度符合要求。
4）满度调整：
通过调整RP1使0～5V；0～10V；±5V；±10V量程满度符合要求。
7.软件使用说明
7.1简要说明
随机提供的软件是北京科尔特兴业测控技术研究所为用户提供的测试软件及其开发包。
用户如果使用北京科尔特兴业测控技术研究所提供的驱动程序，则可以通过随机的开发包，开发自己的用户控制程序；并可以通过测试软件检测SFISA-7021硬件是否正常工作，并了解SFISA-7021的参数控制和操作特性。
注意：
软件应用及其使用说明建立在本研究所提供的设备驱动程序上。
本说明不涉及用户通过技术说明书编制自己的驱动程序以及根据驱动接口编制的用户控制程序的内容。
7．2提供的软件内容：
随板卡提供的软件包括：
驱动及安装、测试程序、接口动态连接库和函数说明、编程举例
驱动程序与驱动安装文件,目录路径:
\Product_ISA7021\ISA7021Driver
接口动态连接库路径
\Product_ISA7021\DevelopISA7021\LibDLL
接口函数定义文件
\Product_ISA7021\DevelopISA7021\Include
测试程序路径
\Product_ISA7021\TestISA7021
编程举例源码路径
\Product_ISA7021\SamplesSource
7.3驱动安装与设备管理
对于在windows的操作系统下安装驱动程序的方法如下
1、关闭计算机的电源；
2、将SFISA-7021卡插入ISA插槽中；
3、打开计算机电源，启动计算机；
4、进入\Product_ISA7021\I
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