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pc7429d

PC-742912位16路1M高速A/D转换板介绍

一、简介

PC-7429是一种高性能价格比的高速存储A/D板，设计时考虑为用户提供尽可能高的A/D采样性能，可广泛应用于各种高速模拟信号的测量分析，多路信号扫描采集。

符合PC总线标准。

主要特点、性能：

●16路输入（带输入过压保护，DB37F孔式连接器）

●16路输入可设置为单通道或自动通道扫描（须从“0”通道起）（☆）

●12位1MHZ转换速率A/D（单路最大可以到1.25MHZ）,1MHZ多通道采样速率

●A/D内置采样/保持器，空径延迟时间<20PS

●A/D测量精度：

±0.2%.P-P噪音小于4LSB（双极性输入）

●A/D输入阻抗>10MΩ

●最大输入电压<±12V

●16位AT/ISA总线，获得更高的传送效率

●板上128KBSRAM，提供最大64K采样长度，

●存储式A/D板，可脱机采样，数据存储在板上，不占用PC内存

●中断占用：

PC的IRQ10，11，12通道，路线器选择其一

●输入量程：

单极性：

0-5V；双极性0-+5V，由跳线器选择

●A/D结束方式：

查询，中断

●A/D起动方式：

软件起动，外触发，支持外时钟操作（☆☆）

●16位定时器，200nS时基，可精确设定A/D的采样速度，A/D采样速度定时选则范围:

luS（200nS）-10KS

●A/D外触发启动电平：

TLL电平，高电平3V-5V，上升沿启动，驱动电流<0.2mA，注意触发输入的电压如果超过5V，将烧毁PC7429

●外时钟：

TTL电平，最大频率<1MHZ，外时钟上升边沿启动转换。

注意：

输入的电压如果超过5V，烧将毁PC7429

●占用连续16个I/O地址可由跳线器在：

100H-3FFH间选择。

出厂地址：

210-21FH

注意：

☆：

自动通道扫描是指在A/D多道采样时，当A/D采完一道（N）时会自动转换到下一道（N+1），如果N+1>设置的终止通道号，自动又回到通道“0”，开始又一轮采样，而总的采样道数可设定（1-15），这样避免了一般的A/D板在高速工作时只能对一个通道进行采样的弊病，实现多路准同时采样。

☆☆：

外时钟是指A/D的工作定时时钟除可由板上时钟供给外，还可以由用户自行提供，使PC7429能应用于许多特殊的场合，如：

要与外部信号同步采样等。

二、PC7429原理说明

PC7429由输入16选一模拟开关（AD506），A/D转换器（AD1671,转换速度1.25MHz,转换时间800nS）

数据RAM，定时及采样控制等电路构成。

输入信号由16路多路转换器输入到A/D转换器，转换数据在定时

器的控制下存贮到板上RAM中。

采样长度由一个16位计数器控制，采样长度可以程控选则1—65535点。

当采样到预定长度时，计数器将自动停止A/D转换，并将终断计数寄存器置位，通知PC机采样结果。

采样的启动可以由PC软件控制或由外部触发信号控制（上升边沿

有效），注意外触发电平为TTL电平，最大输入电压：

0-5V。

1．地址设置与操作说明

1.1地址设定

板上占用4条地址线A0-A3，参与GAL译码，余下的6条I/O译码地址（A4-A9），参与LS688比较器，由XF36位跳线器选择开关选择，其定义如下：

（XF3）

123456

A4A5A6A7A8A9

跳线器短路时，相应地址位为“0”；断开时，相应地址位为“1”。

例：

欲选择操作地址为210H-21FH，XF3的设定方法如下：

123456

OFF

ON

ON

ON

ON

OFF

A4A5A6A7A8A9

A0-A3地址（16个）由PC7429板占用，分配如下：

基地址

读操作

写操作

212H

A/D状态,STATE=0

转换结束

模拟输入的通道号CH

215H

启动A/D转换RUN

210,211H.

16位操作,读转换数据

216H

系统分位REW

213H

工作模式MODE

21CH

采样长度计数器LD

21EH

定时器，控制采样速度TD

21FH

定时器/计数器控制寄存器

注意：

16位操作软件进行读/写时必须依次读入/输出16位（1个字）数据，如汇编语言：

INAX，DX；OUTDX，AX

C语言：

unsignedintdata=inpw（adr）；

Outpw（adr,（usignedint）data）；

（data数据，adr地址）

1.2端口地址说明

●212H写操作

功能：

送A/D通道号（0-15），或A/D通道旋转模式时的起始通

道（必须为“0”）

在单通道模式时（MODE的D4-D7=0），CH即A/D采样的通道；

在通道旋转模式时，通道必需设置成“0”。

D7D6D5D4D3D2D1D0

D0-D3=0--0FH对应选择A/D转换通道0-15

IntPC7249_seg=0x210；

Intpc7249_ch;

Intport_num；

PC7429_ch=PC7429_seg+2;/*地址*/

Outp（pc7249_ch,port_num）;/*port_num=0-15A/D通道号*/

●212H读操作

功能：

判断A/D是否转换结束，如果D0=0则A/D转换结束，

D0=1A/D正在转换。

例：

intPC7429_base=0x210;

intPC7429_state;/*地址*/

inti;

PC7429_STATE=PC7429_base+2;

do

i=inp（PC7429_state）&1;/*ifD0=0A/Dend*/

While（i!

=0）;/*A/D转换完*/

●215H写操作

功能：

软件启动模式：

起动A/D转换。

外触发模式：

起动A/D外触发模式，在外触发有效时A/D

开始启动。

例：

intPC7429_base=0x210;

intpc7429_run;/*启动地址*/

PC7429_run=pc7429_base+5;

Outp（PC7429_run,0）;/*启动A/D或外触发模式*/

●213H写操作

功能：

（1）设定A/D工作模式

（2）PC中断有效控制

（3）通道自动旋转有效控制

（4）A/D通道旋转的截止通道号

D7D6D5D4D3D2D1D0

D4-D7=1-15，A/D输入通道模式为：

旋转模式，旋转的终结

通道号为D4-D7的数值（1-15）。

D3为“0”，表示A/D工作在单道采样模式，通

道号由CH设置。

D2：

中断选择=1：

中断许可；0：

禁止中断

D1：

A/D定时时钟源选择=1：

外时钟；0：

内时钟

D0：

A/D启动方式选择=1：

外触发；0：

软件启动

例：

PC7429的BASE地址是x210（210H）

（1）Outp（0x213,0x74）;

表示PC7429工作在：

*通道旋转模式，终止通道是“7”（对8个通道采样，0-7）

*中断开放

*内时钟，软件启动

（2）outp（0x213,0x02）;

表示PC7429工作在：

*单通道模式（通道号由CH写设置）

*中断禁止，外时钟，软件启动

●216H写操作

功能：

复位PC7429；强行中断PC7429的采样；

PC7429的RAM地址归零。

在启动A/D之前或A/D转换完读数据之前，都要进行此操作。

当要重新读入以前的A/D结果时，亦需进行REW操作。

例：

outp（PC7429_rew,0）;

……

启动A/D，或开始读A/D数据。

●216H读操作

功能：

读12位A/D转换值，低12位为A/D结果，高四位为“0”。

例：

以对A/D的一个通道进行了采样操作，读入前100个结果

intdata[100];/*A/D结果*/

intPC7429_addata=0x210;/*读地址*/

intPC7429_rew=0x216;/*REW复位地址*/

inti,j;

outp（Pc7429_rew,0）;/*复位，地址归零*/

for（i=0;i<100;i++）

data[i]=inpw（PC7429_addata）;/*读数据*/

A/D的结果是在RAM中顺序存放的，第一次读出的是A/D的

第一点，…第N次读出的是第N点，板上的地址计数器会在一次

读操作后，自动将地址加“1”，不需要额外地址操作。

在多通道扫描模式时，数据在RAM中的存放顺序是：

A/D第

“0”通道的第一点；A/D第“1”通道的第一点；…；A/D第N通

道的第一点（N<=15）；…；A/D第“0”通道的第“M”点（M

<采样长度/（N+1））;…;A/D第“N”通道的第“M”点。

例：

对0-3通道进行了长度为1000点的采样，（等效1000/4=250

点/通道），读数据：

intdata[4][250];

/*数据,data[m][n]表示第“M”通道的第“N”点*/

inti,j,k;

intPC7429_rew,PC7429_addata;

outp（PC7429_rew,0）；/*复位*/

for（i=0;i<250;i++）

for（j=0;j<=3;j++）

data[j][i]=inpw（PC7429_addata）;

●21CH21EH21FH写操作

功能：

定时器/地址计数器8254操作端口

21FH：

TC/LC，定时器/地址长度计数器模式控制字。

定时器初始化字：

0XB4（B4H）

计数器初始化字：

0X32（32H）

21CH：

LD，16位地址（采样长度）计数值。

21EH；TD，16位定时计数值。

（1）21CH与21EH的（LD与TD）的写操作要写满16位，分两次连续写入，先低8位，后高8位数据。

（2）采样长度L=N*M，N是一次采样的通道数（单通道模式，

N=1），M是每通道的长度，L<65535，L>0。

（2）定时器决定A/D的采样速度，定时器的输入基准时钟是：

内部：

0.2uS（5MHz）

外时钟：

Fout/2,Tout*2,外输入时钟频率的1/2。

A/D的转换周期T=P*0.2（uS），频率F=1/T。

P是定时器设置的数值，P>0，P<65535，因而A/D的采

样速度为：

1MHZ-76HZ。

注：

（1）定时器操作可参考INTEL8253的手册，“0”通道是计数，“2”通道是定时

（2）操作顺序：

C8254→8254N1→8254N2

即：

先写入初始化数值（C8254），然后连续二次写入

16BIT计数值（必须写入二个8BIT数值，不然无法

工作）,必须满足：

N1+N2*256>=2

例：

对通道“1”采样，速度为1MHZ，长度为：

9FFFH点（36000，40959）

intpc7429_base=0x210;

outp（0x213,0x0）;/*设置模式*/

outp（0x212,1）;/*通道号*/

outp（0x21f,0xb4）;/*定时器设置*/

outp（0x21e,5）;

outp（0x21e,0）;

outp（0x21f,0x32）;/*计数器设置*/

outp（0x21c,0xff）;

outp（0x21c,0x9f）;

outp（0x216,0）;/*复位PC7429*/

outp（0x215,0）;/*启动A/D*/

1．3PC7429的编程及硬件说明

安装：

●关掉主机电源，打开机箱

●将板上跳线设置检查一遍，出厂为：

210H，IRQ10，单极性

●将PC7429插入一个“AT”（16位）总线槽，并固定好

●将所有的外部连线接好，盖上机箱

PC7429A/D部分工作原理

PC7429的A/D部分由：

输入通道开关，放大器及A/D转换器、定

时单元、中断、A/D控制逻辑等构成。

A/D的工作及数据RAM的存

储是在定时器控制下进行的。

A/D的启动有：

（1）软件方式

（2）外触发方式

软件方式：

MODE的D0=0时，当对PC7429的寄存器设置完后，

写RUN命令启动A/D。

外触发：

同软件方式（MODE的D0=1），但开始启动A/D后，

定时器并不工作（A/D不转换），直到由一个外触发信

号（TTL电平，上升沿）到来时，A/D才开始工作。

A/D的转换结果读取方式有：

查询到A/D转换结束后，写REW（PC7429复位）后，读

入A/D的转换结果，重新写REW可以再次读入A/D的结果。

输入极性，中断通道选择

跳线器“XF4”，用于输入极性选择。

XF4：

1

2

3

4

1-2相连：

单极性3-4相连：

双极性

XF4可由跳线器短路，或开路，但只能选则单极性或双极性之一，

出厂时为单极性。

单极性：

A/D输入0-5V

双极性：

A/D输入0-±5V

对应的A/D电压转换方法：

输入单极性：

Vin=N*5000.0/4095.0（mV）；N：

A/D转换结果

输入双极性：

Vin=（N-2048）*5000.0/2048.0（mV）；N:

A/D转换结果

出厂时为单极性

XF1：

用来选择中断IRQ的通道，并只能选择一个通道（从IRQ10，

11，12中），当相应的位被短路时，即是选择了此道，XF1

的1-3号对应选择PC中断：

IRQ10，11，12。

出厂时为IRQ10

A/D的工作模式及编程

PC7429的A/D工作模式可分为以下几种：

启动方式：

A.软件，B.外触发

结束方式：

A.中断，B.软件查询

时钟源：

X.内Y.外

通道控制：

W.单道Z.多道

以上的控制方法已在上一章中详细说明了。

我们知道，存储式A/D板编程简易，并且一旦完成设置启动，

程序即可不管，由板上逻辑自行控制采样，与DMA模式相比，不占

用PC机的内存及机时，对机器的速度无要求。

（1）A/D读数方式：

单通道时，PC7429读出的数据顺序是：

（N，0），（N，2），….，（N，M），

其中：

（）中的第一位：

N表示第“N”道，<=15

第二位：

0….M表示第几点M<=0XFFFF

用户只要顺序读入即可，第“0”点是最初的一个A/D结果，“M”

点是最后一个结果。

多路扫描方式时：

（0,0），（1,0），…,（N,0）,……..,（0,M）,….,（N,M）

注意：

此时数据流读出的方式是：

通道顺序为：

0-N道，采样结果

顺序是：

第一个点到第“M”点。

用一个二维数组可顺序将结果存

入内存。

例：

设：

数组DATA[N][M]，N为最大通道数，M为每道长度，

则第“0”道的数据为：

DATA[0][0]，DATA[0][1]，..…DATA[0][M]，其它依次类推

Intdata[16][1000];/*数组*/

Intpc7429_rew/*复位地址*/

Intpc7429_addata;/*读操作地址*/

Inti,j,k;

Outp（pc7429_rew,0）;/*复位*/

For（j=0;j<1000;j++）

For（i=0;i<=15;i++）

Data[i][j]=inpw（pc7429_addata）;/*读入*/

（2）采样长度：

单通道时，地址往计数器中设置的数据（LD）即是总采样长度

多道扫描模式时：

长度（LD数据）L=N*M

N：

时通道数，M：

是每通道的采样长度

注意：

模式控制字的高4位是通道控制，当等于“0”时，表示A/D

工作在单通道采样模式，通道号由CH（地址为：

212H，写）控制，

当等于“N”时，（N<15），表是A/D采样工作在旋转模式，N表示A/D

采样的最后一路的通道号。

（3）编程框图：

设置：

设置MODE，模式

↓

设置定时器

↓

设置采样长度

（地址计数器）

↓

设置A/D通道号CH写

↓

复位REW

↓

启动A/D，RUN

↓

END

读数：

STATE的D0？

=0，A/D？

END←┐

YES↓----------┘

↓

写REW，复位

↓

读数据

在附属的磁盘上有一个名为：

SAMPLE.C的程序例

#include

Inti,j,k;

intdata[10000];/*数据*/

unsignedinttd,ld;

/*td:

dataoftimer定时器数据*/

/*ld:

dataofadr.counter计数器数据*/

main（）

td=100;

ld=10000;

/*setmode*/

outp（0x213,0）;/*模式*/

/*timer定时器设置*/

outp（0x21f,0xb4）;

j=td/256;

i=td-j*256;

outp（0x21e,i）;/*低8位*/

outp（0x21e,j）;/*高8位*/

/*adr.counter*//*采样长度*/

outp（0x21f,0x32）;

j=ld/256;

i=ld-j*256;

outp（0x21c,i）;/*低8位*/

outp（0x21c,j）;/*高8位*/

/*channelnumber*/

outp（0x212,3）;/*通道号，=3*/

/*rew*/

outp（0x216,0）;/*复位*/

/*start*/

outp（0x215,0）;/*启动*/

/*ifA/DendA/D是否完?

*/

do

i=inp（0x212）&1;

while（i!

=0）;

/*rew&readdata*/

outp（0x216,0）;/*复位*/

for（i=0;i

data[i]=inpw（0x210）;/*读数*/

以上程序是对第“3”号通道采样，长度为“10000”，周期为

100*0.2=20US，50KHZ

A/D采样中的一些问题讨论

（1）多路扫描速度：

因为A/D，前置放大器的带宽及建立时间等因素的影响，A/D除固定对一路进行采样时可以全速运行，在多路采集时应降低A/D采样速度。

PC7429板应小于1000KHZ（1M）的扫描速度。

（2）通道的编程：

当只对某一通道采样时，应在写MODE寄存器时，将MODE的高4位设置为“0”，然后只要往CH中写通道号即可。

在多路自动扫描模式下，MODE的高4位是设定A/D采样的终止通道号ENDCH（=1-15），并写CH=0，因为此模式下，应永远从通道“0”开始采样。

（3）信号的内阻匹配：

PC7429的输入阻抗>100兆欧，对12BIT的P7429，内阻应

小于：

100兆欧/4095=24.4千欧，否则会带来采样误差。

1．4PC7429电缆接口说明

外部连结器示意图：

J1是37脚DB37-F（阴，孔式）联接器，所有的A/D及外触发

信号都由此引入，在DB37的座上表有对应管脚号码。

定义：

脚1,2,3,…,15,16：

对应A/D输入的通道0到通道15，

（通道0是1脚，通道1是2脚，…通道15是16脚）。

脚20，21，…，33，34：

A/D模拟线路的地线。

脚19：

外触发输入。

脚18：

外时钟输入。

脚35，36，37：

数字地。

脚号

定义

脚号

定义

1

CH0

20

AGND

2

CH1

21

AGND

3

CH2

22

AGND

4

CH3

23

AGND

5

CH4

24

AGND

6

CH5

25

AGND

7

CH6

26

AGND

8

CH7

27

AGND

9

CH8

28

AGND

10

CH9

29

AGND

11

CH10

30

AGND

12

CH11

31

AGND

13

CH12

32

AGND

14

CH13

33

AGND

15

CH14

34

AGND

16

CH15

35

GND

17

36

GND

18

外时钟入

37

GND

19

外触发入

三、PC7429forWindows驱动程序使用说明

运行程序，出现A/D板硬件设置界面。

其中有四组（八个）二选一选择项：

中断，查询；内时钟，外时钟；内触发，外触发；多通道，单通道,单极性，双极性;用户可根据使用方式设置。

一个列表框：

选择通道号，若为单通道运行，则采样通道号即为所选号码；若为多通道运行，则所选通道号为循环采集的最大通道号（循环采集运行方式下，通道号都是从0通道开始采集，至所设通道号为一个循环）。

运行前必须设置所有参数。

若希望重新设设置参数，可单击取消键，重复上述过程。

参数设置完后，单击确定键，出现运行界面，四列数据框，分别为：

通道号，数值（所采数据的十六进制值），0-5V为单极性方式所采数据的模拟量，0-5V为双极性工作方式所采数据模拟量，极性由板上跳线XF4选择。

示波器用以显示不同通道的波形，可通过单击通道号选择；示波器下面的选择框，用以实时调节采样速度。

单击开始键，A/D板工作，单通道运行方式，灰色背景行为所选通道，多通道运行方式，灰色背景行为最大通道号，单击示波器，可显示对应通道波形；单击不同的通道号示波器可显示与其对应的波形。

单击图片下的选择框的右箭头，采集速度增加，单击左箭头采集速度下降。

运行完毕单击退出键。