PCI8401 开关量接口卡卡技术说明书.docx

1、PCI8401 开关量接口卡卡技术说明书PCI-8401 开关量接口卡卡技术说明书1. 概述 PCI-8401 开关量接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。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 等软件环境。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用螺丝固定，信号电缆从机箱外部直接接入。 PCI-8401 开关量接口卡可提供72个通道(位)的TTL 电平数字输入输出信号，同时可提供3个/9个通道16位字长的定时计数器功能,可广泛应用于

2、工业过程控制系统中以完成多通道外部事件的计数、连续性脉冲量测量、可编程方波频率发生器、定时器等多项功能。本接口卡具有适用范围广、功能强、性能价格比高的特点。 本卡分为A型和B型两种，其区别仅仅在于A型只焊装1片8254，提供3个定时/计数通道。而B型则焊装3片8254，提供9个定时/计数通道。2. 主要技术参数2.1 数字IO部分2.1.1 接口芯片：82553片2.1.2 通道数：9路，每路8位，共72个通道2.1.3 输入输出电平：TTL电平2.1.4 输入输出状态：程序设置选择2.1.5 通讯方式：程序查询2.2 定时计数器部分2.2.1 接口芯片：8254（A型：1片；B型：3片）2.

3、2.2 通道数：A型：3路；B型：9路2.2.3 计数字长：16位2.2.4 最大计数频率：10MHz2.2.5 输入输出控制电平：TTL电平2.3 内部时钟：1MHz2.4 地址占用量：从基地址起连续25个地址端口2.5 使用环境： 工作温度： 1040。 相对湿度： 4080。 存贮温度： 5585。2.6 电源功耗：5V 1A2.7 外型尺寸 (不含档板)：长高=175.0mm106.7mm(6.89英寸4.2英寸)3. 工作原理PCI-8401 开关量接口卡主要由数字IO部分(8255芯片)、定时计数器部分（8254芯片）、内部时钟电路和接口逻辑电路组成。3.1 数字信号输入输出电路数

4、字IO部分由3片8255可编程并行接口芯片组成。 每片8255的PA、PB、PC 三组输入输出信号线分别通过CZ1CZ3 接头与外设相连，其输入输出状态由用户根据需要用程序设置。3.2 定时计数器电路定时计数器部分由1片/3片8254可编程定时计数器接口芯片及跨接选择器KJ*A、KJ*B等组成，可为用户提供3个/9个16位字长的定时计数通道。8254的三组CLK信号通过跨接选择器KJ*A可以分别选择连接外部脉冲信号、内部基准时钟信号或另一通道的OUT信号以构成级连方式。本卡上的九组GATE信号线可通过KJ*B设置使其为外部控制状态或程控方式。3.3 内部时钟电路本卡为用户提供了一个1MHz的基

5、准时钟供用户在精确定时方式或外部脉冲宽度测量以及频率输出时使用。3.4 接口控制逻辑电路接口控制逻辑电路用来产生与各种操作有关的控制信号。3.5 有关接口芯片简介说明：8255可编程并行接口芯片 及 8254可编程定时计数器接口芯片的工作方式及组合要求较多，需要说明的内容也很多。因其所占篇幅较大，故本使用说明书不做详细摘录，只对其简单应用作一提示性介绍，请用户在使用时参考有关器件手册。3.5.1 8255可编程并行接口芯片简介 8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口

6、作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。 8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明:8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C口按位置位复位控制字。其中C口按位置位复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。方式控制字格式说明如下：D7D6D5D4D3D2D1D0 D7：设定工作方式标志，1有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 方式0 0 1 方式1 1 方式2 D4：A口功能 （

7、1=输入，0=输出） D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出） D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=输入，0=输出）D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出） 8255可编程并行接口芯片工作方式说明: 方式0：基本输入输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。 方式1：选通输入输出方式。这时A口或B口的8位外设线用作输入或输出，C口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。 方式2 ：双向总线方式。只有A口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请

8、求信号。3.5.2 8254可编程计数定时芯片简介： 本接口卡采用 8254 可编程计数定时器芯片完成对外部脉冲信号的各种处理。8254芯片内部具有三个独立的16位计数器，它可用程序设置成多种工作方式，按十进制计数或二进制计数，最高计数速率可达10MHz。8254 能用于多种应用场合，例如外部事件计数器、可编程方波频率发生器、分频器、实时时钟以及程控单脉冲发生器等。 本接口卡的功能组成非常灵活，通过跨接插座的不同连接方式，可以使8254的时钟输入端 CLK 与被测现场信号相连，或者与卡上基准时钟相连，也可以将二至三级计数器串连使用。对于8254 的启停控制端 GATE，同样可以通过跨接插座的选

9、择，使其或者受程序的控制或者设置为外部控制。8254的全部功能是由CPU编程设定的。CPU通过输出指令给8254装入控制字，从而设定其功能。8254控制字格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD 各位的功能见表1表4： 表1 SC1、SC0 计数器选择SC1 SC0选择计数器0 0选择0#0 1选择1#1 0选择2#1 1使用方法参见8254使用说明 表2 RL1、RL0CPU读写操作RL1 RL0操作类型0 0计数器封锁操作0 1读写计数器低8位1 0读写计数器高8位1 1先读写低8位，后读写高8位 表3 M2、M1、M0 工作方式

10、选择M3 M2 M1计 数 工 作 方 式0 0 0方 式 00 0 1方 式 10 1 0方 式 20 1 1方 式 31 0 0方 式 41 0 1方 式 5 表4 BCD计数方式选择BCD数 码 形 式0十六位二进制计数1四位十进制 ( BCD ) 码计数8254的三个计数器是独立的16 位减法计数器。计数器的工作方式由工作方式寄存器确定。计数器在编程写入初始值后，在某些方式下计数到0后自动预置，计数器连续工作。CPU访问计数器时，必须先设定工作方式控制字中的RL1、RL0位。计数器对CLK计数输入端的输入信号进行递减计数。选通信号GATE控制计数工作的进行，其功能如表5所示。表5 选通

11、信号 GATE 的功能低电平或进入低电平上 升 边 沿高 电 平方式0禁止计数-允许计数方式1-1.初始化和计数 2.下一个时钟后清除输出-方式21.禁止计数 2.使输出立即变为高电平1.重新装入计数器 2.启动计数允许计数方式31.禁止计数 2.使输出立即变为高电平初始化和计数允许计数方式4禁止计数计数未结束时初始化和计数允许计数方式5-初始化和计数-8254的三个计数器按照各工作方式寄存器中控制字的设置进行工作。可以选择的工作方式有六种。这六种方式是：方式0：计数结束时中断。编程后自动启动，计数器减1计数，计数到终点(减至0 )后输出高电平，可用于中断请求信号，GATE为低电平时停止计数，

12、回到高电平后继续往下计数。再次启动要重新装入计数值或重新编程。方式1：可编程单脉冲输出。GATE上升沿进行初始化并开始计数。输出低电平的宽度等于计数时间。单脉冲输出可用 GATE 上升沿多次触发。方式2：比率发生器。编程后重复地循环计数。计数到终点时输出一个时钟周期宽度的低电平脉冲，自动初始化后继续计数。用GATE的上升沿初始化，并开始计数。GATE为低电平时停止计数。方式3：方波发生器。这种方式是在编程后重复地循环计数，输出波形为方波。如果初始计数值为偶数，每个时钟输入脉冲使计数器减2，达到计数终点时输出电平改变。如果初始计数值为奇数，则输出高电平 时第一个时钟输入脉冲使计数器减1，随后每个

13、输入脉冲使计数器减2；输出为低电平时第一个时钟输入脉冲使计数器减3，随后每个输入脉冲使计数器减2，到达计数终点时输出电平改变，计数器自动初始化后继续计数。用GATE的上升沿初始化并开始计数，GATE为低电平时停止计数。方式4：软件启动选通脉冲输出。编程后自动启动，计数到终点后输出一个时钟周期的低电平脉冲。用GATE的上升沿初始化并开始计数，GATE为低电平时停止计数。 方式5：硬件启动选通脉冲输出。编程后，等待 GATE 上升沿进行初始化并开始计数，计数到终点后输出一个时钟周期的低电平脉冲，计数器开始计数后不受 GATE 信号电平的影响，这种选通脉冲的输出可用GATE的上升沿多次触发。在工作方

14、式控制字中，如果设置计数器锁存操作，则该控制字中工作方式选择位M1、M0 和计数方式选择位BCD 无效。即设置锁存操作时不影响计数器的工作方式，计数器锁存操作，是在计数器计数过程中，在不影响正在进行的计数操作的条件下，把当前的计数值锁存到寄存器，供 CPU 读取，这时在工作方式控制字中，SC1、SC0指定要锁存的计数器，RL1、RL000表示锁存操作，其余4位无效，计数器按原来设定的方式工作。4. 安装及使用注意4.1 本卡的安装十分简便，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扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧即可。扁平带缆可从主机后面引出并与外设连接。4.2 禁止带电插拔

15、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。4.3 本卡的输入输出信号均为TTL电平信号，不具备抗强干扰的能力，用户在实际使用中应注意信号引线不要过长，并采取适当的屏蔽措施。如果现场干扰严重还应采取光电隔离等措施。4.4 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。4.5 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，使用中应特别小心。5. 使用与操作5.1 主要与使用有关的输入输出插座，跨接插座及地址开关位置见图1：图1 主要部件位置图5.2 输入输出插座定义5.