USB7360.docx
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USB7360
USB7360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，其模入、模出、I／O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/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<<附A>>。
USB7360系列数据采集模块
AD部分
12位AD/75K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
2.1USB指标：
2.1.1处理器及USB接口芯片：
CY7C68013
2.1.2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：
USB2.0
2.2模入部分（标*为出厂标准状态，下同）:
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：
0～5V,0～10V*,±5V
2.2.3输入阻抗：
≥10MΩ
2.2.4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
2.2.6A／D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/100K
2.2.7A/D采样程控频率：
7360型:
1KHz/10KHz/25KHz/50KHz/75KHz
7360A型:
1KHz/10KHz/25KHz/50KHz/100KHz/250KHz/500KHz
7360B型:
1KHz/5KHz/10KHz/25KHz/50KHz/100KHz
2.2.8A/D启动方式：
程控触发
2.2.9FIFO存储器容量：
8K×16bit（全满）/4K×16bit（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）≤2μS
2.2.11A／D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：
0～5V，±5V,0～10V*，±10V，0～20mA,4～20mA
2.3.3输出阻抗：
≤2Ω（电压方式）
2.3.4D/A转换分辨率：
12位
2.3.5电压输出方式负载电流：
≤10mA
2.4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：
2.5.116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：
10℃～40℃
相对湿度：
40％～80％
存贮温度：
-55℃～+85℃
2.8尺寸：
裸板尺寸：
长×宽＝162.9mm×102.6mm
外形（模具）尺寸：
长×宽×厚=190mm×109mm×36mm
3.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、DC／DC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A／D器件ADS7822（12bit）、ADS7818（12bit）或ADS8325（16bit）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。
依靠改变跨接套（JP6～JP15）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ADFIFO满溢出
D3亮指示模块5V供电正常
D4亮指示模块3.3V供电正常
5.3跨接器的使用：
5.3.1A／D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.0～10V输入b.0～5V输入c.±5V输入
图2A／D量程选择
5.3.2A／D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
5.3.3D/A输出跳线选择
本模块由跳线JP6与跳线JP8～JP15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，JP8～JP15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.0～5V输出b.0～10V输出c.±5V输出
d.±10V输出e.0～20mA输出f.4～20mA输出
图4D/A量程选择
JP8对应D/ACH0电压输出，JP12对应D/ACH0电流输出；
JP9对应D/ACH1电压输出，JP13对应D/ACH1电流输出；
JP10对应D/ACH2电压输出，JP14对应D/ACH2电流输出；
JP11对应D/ACH3电压输出，JP15对应D/ACH3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D/A量程的1/2
图5D/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“0～5V输出”和“0～10V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“0～5V输出”，D/A上电输出2.5V；D/A量程“0～10V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5JP1的定义
外供电，模块通过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1J4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
3
CH1（CH1+）
4
CH2（CH2+）
5
CH3（CH3+）
6
CH4（CH4+）
7
CH5（CH5+）
8
CH6（CH6+）
9
CH7（CH7+）
10
CH8（CH8+）
11
CH9（CH9+）
12
CH10（CH10+）
13
CH11（CH11+）
14
CH12（CH12+）
15
CH13（CH13+）
16
CH14（CH14+）
17
CH15（CH15+）
18
CH16（CH16+）
19
CH17（CH17+）
20
CH18（CH18+）
21
CH19（CH19+）
22
CH20（CH20+）
23
CH21（CH21+）
24
CH22（CH22+）
25
CH23（CH23+）
26
CH24（CH24+）
27
CH25（CH1-）
28
CH26（CH2-）
29
CH27（CH3-）
30
CH28（CH4-）
31
CH29（CH5-）
32
CH30（CH6-）
33
CH31（CH7-）
34
CH32（CH8-）
35
CH33（CH9-）
36
CH34（CH10-）
37
CH35（CH11-）
38
CH36（CH12-）
39
CH37（CH13-）
40
CH38（CH14-）
41
CH39（CH15-）
42
CH40（CH16-）
43
CH41（CH17-）
44
CH42（CH18-）
45
CH43（CH19-）
46
CH44（CH20-）
47
CH45（CH21-）
48
CH46（CH22-）
49
CH47（CH23-）
50
CH48（CH24-）
51
模拟地
52
模拟地
53
电压DA0
54
电压DA1
55
电压DA2
56
电压DA3
57
电流DA0
58
电流DA1
59
电流DA2
60
电流DA3
5.4.2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2J5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
40
DO16开关量输出
39
DO15开关量输出
38
DO14开关量输出
37
DO13开关量输出
36
DO12开关量输出
35
DO11开关量输出
34
DO10开关量输出
33
DO9开关量输出
32
DO8开关量输出
31
DO7开关量输出
30
DO6开关量输出
29
DO5开关量输出
28
DO4开关量输出
27
DO3开关量输出
26
DO2开关量输出
25
DO1开关量输出
24
开关量输出数字地
23
开关量输出数字地
22
开关量输出供电
21
开关量输出供电
20
DI16开关量输入
19
DI15开关量输入
18
DI14开关量输入
17
DI13开关量输入
16
DI12开关量输入
15
DI11开关量输入
14
DI10开关量输入
13
DI9开关量输入
12
DI8开关量输入
11
DI7开关量输入
10
DI6开关量输入
9
DI5开关量输入
8
DI4开关量输入
7
DI3开关量输入
6
DI2开关量输入
5
DI1开关量输入
4
CLK2脉冲输入
3
CLK1脉冲输入
2
CLK0脉冲输入
1
开关量/脉冲输入数字地
5.5模入码制以及数据与模拟量的对应关系
5.5.17360、7360A型卡
本接口卡在单极性方式工作时，即输入的模拟量为0～10V时，转换后的12位数码为二进制原码。
此12位数码表示一个正数码，其数码与模拟电压值的对应关系为：
模拟电压值＝数码（12位）×10（V）／4096（V）
即：
1LSB＝2.44mV
本接口卡在双极性方式工作时，转换后的12位数码为二进制偏移码。
此时12位数码的最高位（DB11）为符号位，“0”表示负，1”表示正。
偏移码与补码仅在符号位上定义不同，此时数码与模拟电压值的对应关系为：
输入信号为－5～＋5V时：
模拟电压值＝数码×10（V）／4096－5（V）
即：
1LSB＝2.44mV
输入信号为－10～＋10V时：
模拟电压值＝数码×20（V）／4096－10（V）
即：
1LSB＝4.88mV
5.5.27360B型卡
本接口卡在单极性方式工作时，即输入的模拟量为0～10V时，转换后的16位数码为二进制原码。
此16位数码表示一个正数码，其数码与模拟电压值的对应关系为：
模拟电压值＝数码（16位）×10（V）／65536（V）
即：
1LSB＝0.1526mV
本接口卡在双极性方式工作时，转换后的16位数码为二进制偏移码。
此时16位数码的最高位（DB15）为符号位，“0”表示负，1”表示正。
偏移码与补码仅在符号位上定义不同，此时数码与模拟电压值的对应关系为：
输入信号为－5～＋5V时：
模拟电压值＝数码×10（V）／65536－5（V）
即：
1LSB＝0.1526mV
输入信号为－10～＋10V时：
模拟电压值＝数码×20（V）／65536－10（V）
即：
1LSB＝0.3052mV
5.6调整与校准：
5.6.1产品出厂前，本模块的模入模出部分均已按照单极性0～10V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，调整时应开机预热20分钟以上后进行，并准备一块4位半以上的数字万用表。
5.6.2各电位器功能说明：
W1为A/D转换器满度调节。
W3为A/D转换器零点调节。
W2为A/D转换器双极性偏移调节。
W8为DA0零点调节。
W4为DA0满度调节。
W9为DA1零点调节。
W5为DA1满度调节。
W10为DA2零点调节。
W6为DA2满度调节。
W11为DA3零点调节。
W7为DA3满度调节。
5.6.3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W3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，运行测试程序对该通道采样。
调整W1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W2使其对称。
5.6.4模出部分调整：
凡改变模出部分的方式和量程后，如果输出结果误差较大，需要对模出部分进行调整。
1）零点调整：
在单极性方式时调整W8、W9、W10、W11使其偏差最小。
、
2）满度调整：
在零点调整正常情况下，如果满度偏差较大，可通过调整W4、W5、W6、W7使满度符合要求。
由于本模块出厂前已对零点进行过调整，所以如果改变模出量程后，应该先进行满度调整。
待满度基本符合要求后，再按零点-满度-零点-满度的方法精确调
6.软件
6.1软件安装:
USB7360系列多功能数据采集模块在硬件安装完成后还需进行软件安装，其具体安装步骤如下：
1.将模块USB接口插入计算机USB插座。
2.启动计算机，操作系统将自行检测新安装的硬件，并弹出”添加新硬件向导”对话框,在“添加新硬件向导”对话框出现时，点击“下一步”按钮。
3.选中“显示指定位置的所有驱动程序的列表...”单选钮，点击“下一步”按钮。
4.点击“下一步”。
5.点击“从软盘安装”按钮，弹出“从磁盘安装”对话框。
6.点击“浏览”按钮，选择“Usb7kC.inf”所在的目录（光盘\USB7000\Usb7kC），点击“确定”按钮。
7.回到“添加新硬件向导”，点击“下一步”按钮。
8.点击“完成”按钮，第一块模块安装完成。
当要安装多块模块时，应先安装第一块模块，软件安装中会出现上述1～8的步骤，按以上步骤操作安装。
在安装第二块模块时，系统会自动检测安装，不再经过上述1～8的步骤,只是模块的索引值不同。
索引值是USB板模块使用时非常重要的参数，USB7000系列模块是靠索引值来区分的。
一般情况下，第一块安装的模块的索引值为0，以后安装的模块索引值自动依次加1。
用户通过调用动态链接库（Usb7kC.dll）中的OpenUSB7kC函数，将USB模块的索引值赋给此函数，即可操作相应的USB模块（详细过程请见后面的“函数介绍”）。
6.2测试程序说明：
本程序（光盘\USB7000\Usb7kC\7360\测试程序\7360test_vb\7360test.exe）是为USB7360专门编写的一个测试工具，它可以对USB7360采集模块的所有功能进行测试。
6.3函数介绍：
Usb7kC.dll是为USB7000系列数据采集模块配制的工作在中西文Windows95／98／2000/NT环境下的一个动态链接库，它所封装的函数可以被其它应用程序在运行时直接调用。
用户可以用任何一种可以使用DLL链接库的编程工具来编写。
所列函数的说明格式为C++应用程序中调用DLL库函数时的常用格式，无论使用哪一种开发工具，务必请注意数据格式的匹配及函数的返回类型。
为了将对模块的操作简单化。
动态链接库（Usb7kC.dll）中所有的函数的参数均通过一个结构体（ZT_USBBOARD）来传递。
现将该结构体及USB7000的有关函数说明如下：
structZT_USBBOARD
{
longlIndex;/*USB模块索引值，该值在安装时被系统分配*/
HANDLEhHandle;/*USB模块的操作句柄（只有涉及中断时才用）*/
shortnCh;/*通道号*/
longlData;/*输入输出数据变量*/
long*plData;/*输入输出数据指针*/
longlCode;/*设备控制字，具体含义见函数说明*/
};
6.3.1设备操作部分：
♦打开设备：
函数：
__declspec（dllexport）long_stdcallOpenUSB7kC（ZT_USBBOARD*bs）
功能：
打开某一中泰研创USB7360模块
入口有效参数：
lIndexUSB模块索引值
出口返回参数：
hHandleUSB模块的操作句柄（只有涉及中断时，返回才有意义）
返回值：
0打开设备成功
-1打开设备失败
♦关闭设备：
函数：
__declspec（dllexport）long_stdcallCloseUSB7kC（ZT_USBBOARD*bs）
功能：
关闭某一中泰研创USB7360模块
入口有效参数：
lIndexUSB模块索引值
出口返回参数：
无
返回值：
0关闭设备成功
-1关闭设备失败
6.3.2开关量部分：
♦开关量输入：
函数：
__declspec（dllexport）long_stdcallUSB7360DI（ZT_USBBOARD*bs）
功能：
采集USB7360某一通道开关量输入信号的状态。
入口有效参数:
lIndexUSB模块索引值
lCode设备控制码：
0单通道操作
1多通道操作
nCh通道号：
1-16（单通道模式使用）
出口返回参数：
lData某一通道读取值：
0或1（单通道操作）
该模块所有开关量输入状态值（多通道操作）
注：
对于
升级会员 