產(chǎn)品主要特性:
2.1、模擬信號輸入部分 ★模擬通道輸入數(shù): 16路單端或8路雙端輸入 2.2、A/D轉(zhuǎn)換電路部分 2.3、D/A轉(zhuǎn)換電路部分 輸出通道數(shù)：4路 2.4、開關(guān)量輸入輸出部分 16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出經(jīng)過50腳扁平電纜插座
→ 性能及技術(shù)指標(biāo)
USB2013 數(shù)據(jù)采集板
一、概述
USB2013模板是USB總線兼容的數(shù)據(jù)采集板，可經(jīng)USB電纜接入計算機(jī)，構(gòu)成實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心、特別是野外測控、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)，也可構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)過程控制監(jiān)控系統(tǒng)。而且它具有體積小，即插即用等特點，因此是便攜式系統(tǒng)用戶的最佳選擇。
USB2013板上設(shè)計有12Bit分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器，提供了16路單端或8路雙端的模擬輸入通道和4路D/A輸出通道，A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍:±5V、±10V、0～10V，D/A轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍: 0～5V、0～10V、±5V、±10V。16路開關(guān)量輸入，16路開關(guān)量輸出且均能上電清零。使用本卡時最好通過板卡上EX_VCC插座接上外接電源。如本卡不能正常工作，必須接上外接電源。
使用外接電源時，應(yīng)先接外接電源，后接USB電纜。拔掉時先拔USB電纜，后拔外接電源。
二、性能和技術(shù)指標(biāo)
2.1、模擬信號輸入部分
★模擬通道輸入數(shù): 16路單端或8路雙端輸入
★模擬輸入電壓范圍：±5V、±10V、0～＋10V
★模擬輸入阻抗: 100MΩ
★模擬輸入共模電壓范圍：>±2V
★放大器建立時間：2Us
★放大器增益G與電阻RG的運(yùn)算關(guān)系為： G�。健�1�。�50KΩ/RG
★放大器增益與電阻RG的對應(yīng)關(guān)系如下表所示：
增益 RG(Ω) 最接近的阻值（1%的精度）RG(Ω)
1 空 空
2 50.00K 49.9K
5 12.50K 12.4K
10 5.556K 5.62K
20 2.632K 2.61K
50 1.02K 1.02K
100 505.1 511
200 251.3 249
500 100.2 100
1000 50.05 49.9
2000 25.01 24.9
5000 10.00 9.88
10000 5.001 4.94
2.2、A/D轉(zhuǎn)換電路部分
A/D分辨率：12Bit(4096)
非線性誤差：±1LSB(最大)
轉(zhuǎn)換時間：10us
系統(tǒng)測量精度：0.1%
2.3、D/A轉(zhuǎn)換電路部分
輸出通道數(shù)：4路
模擬輸出電壓范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V
D/A分辨率：12Bit(4096)
非線性誤差：±1LIB(最大)
D/A輸出精度(滿量程)：±1LIB
建立時間：10μS(0.01%精度)
輸出阻抗：0.2Ω
2.4、開關(guān)量輸入輸出部分
16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出經(jīng)過50腳扁平電纜插座
XS2引出。
數(shù)字端口滿足標(biāo)準(zhǔn)TTL電氣特性：
輸入TTL電平，吸入電流小于0.5毫安。
輸出TTL電平，最大下拉電流20mA,上拉電流2.6毫安。
數(shù)字量輸入最低的高電平：2V
數(shù)字量輸入最高的低電平：0.8V
數(shù)字量輸出最低的高電平：3.4V
數(shù)字量輸入最高的低電平：0.5V
2.5、定時/計數(shù)器
定時/計數(shù)器： 8253的三個定時/計數(shù)器（CLK0、CLK1、CLK2）、門控（GATA0、GATA1、GATA2）及輸出（OUT0、OUT1、OUT2）也由XS2引出。
2.6、A/D采樣率
A/D采樣通過率：100KHz
2.7、外形尺寸
158mm * 117mm
三、工作原理概述
USB2013板主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換(D /A)電路、USB總線接口電路等部分電路的組合，力求滿足用戶各種用途的需求。
四、主要元件位置圖、信號輸入插座和開關(guān)量管腳定義
4.1 主要元件位置圖
圖4.1.1為USB2013板的主要跳線位置圖， 此位置圖上跳線設(shè)置為出廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。設(shè)置為：單端輸入方式，模擬輸入范圍±5V，模擬輸出范圍±5V。
XS1: 模擬信號輸入/輸出引線插座
XS2：開關(guān)量輸入/輸出及8254接口引線插座
USB－T：USB總線連接插座
RP5：4路DA輸出電壓零點調(diào)整電位器
RP1：DA0輸出電壓滿度調(diào)整電位器
RP2：DA1輸出電壓滿度調(diào)整電位器
RP3：DA2輸出電壓滿度調(diào)整電位器
RP4：DA3輸出電壓滿度調(diào)整電位器
RP8：A/D電路單極性零點調(diào)整電位器
RP7：A/D電路雙極性零點調(diào)整電位器
RP6：A/D電路滿度調(diào)整電位器
XF1、XF5：模擬電壓輸入單端、雙端選擇
XF9、XF10：模擬電壓輸入量程選擇
XF7、XF8：D/A輸出極性選擇
XF1、XF2、XF3、XF4：D/A輸出量程選擇
4.2 模入信號37芯D型插座XS1的管腳定義
CH00～CH15：16路模擬信號輸入通道號
CH00～CH07 ：雙端模擬信號輸入正端 （ 雙端方式時）
CH08～CH15 ：雙端模擬信號輸入負(fù)端 （雙端方式時）
DA0～DA1：4路模擬信號輸出端
AGND：模擬地
雙端方式時，各通道的對應(yīng)關(guān)系如下表：
原始通道對 對應(yīng)的采樣通道號 原始通道對 對應(yīng)的采樣通道號
CH0,CH8 CH0 CH4,CH12 CH4
CH1,CH9 CH1 CH5,CH13 CH5
CH2,CH10 CH2 CH6,CH14 CH6
CH3,CH11 CH3 CH7,CH15 CH7
4.3關(guān)于XS2開關(guān)量輸入/輸出及8254接口引線插座的管腳定義
DI0～DI15為開關(guān)量輸入
DO0～DO15為開關(guān)量輸出
OUT0～OUT2 分別為8253的0、1、2的定時/計數(shù)器的信號輸出端；
GATE0～GATE2 分別為8253的0、1、2的定時/計數(shù)器的門控端；
CLK0～CLK2 分別為8253的0、1、2的定時/計數(shù)器的時鐘端；
CLK與板卡上的2M晶振相連。
GND：數(shù)字地
VCC：+5V
五、短路套設(shè)置及數(shù)據(jù)格式
A/D電路部分：
1、 模擬信號輸入方式選擇
①
單端輸入方式：
XF5
XF6
②
雙端輸入方式：
XF5
XF6
2、模擬信號輸入量程選擇
XF9 XF10
模擬量輸入范圍為±5V的選擇圖
XF9 XF10
模擬量輸入范圍為0V～10V的選擇圖
XF9 XF10
模擬量輸入范圍為±10V時的選擇圖
3、AD數(shù)據(jù)格式：
USB2013通過函數(shù)ReadDeviceAD進(jìn)行16位讀操作，將讀入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果12位數(shù)據(jù)，其各位定義如下：
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
× × × × AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0
其中：AD0～AD11：為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的12位數(shù)據(jù)�！粒翰挥�。
USB2013板為雙極性模擬輸入時的結(jié)果數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸入 A/D結(jié)果編碼
正滿度 111111111111
正滿度－1LSB 111111111110
中間值+1LSB 100000000001
中間值（零點） 100000000000
中間值－1LSB 011111111111
負(fù)滿度+1LSB 000000000001
負(fù)滿度 000000000000
USB2013板為單極性模擬輸入時的結(jié)果數(shù)據(jù)格式發(fā)下表所示：
輸入 A/D結(jié)果編碼
正滿度 111111111111
正滿度－1LSB 111111111110
零點+1LSB 000000000001
零點 000000000000
例如：在[-5V，+5V]量程下采集2、3、4三個通道的數(shù)據(jù)，且分別在這三個通道上輸入2.5V，0V，-2.5V的直流電壓，那么通過ReadDeviceAD函數(shù)取得的值分別是十六進(jìn)制：0c00，0800，0400。
D/A電路部分：
1、 模擬信號輸出量程選擇
輸出范圍 XF7 XF8 XF4
(DA0) XF3
(DA1) XF2
(DA2) XF1
（DA3）
0～5V
0～10V
－5V～+5V
-10V～+10V
2、D/A數(shù)據(jù)格式：
D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器
數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
數(shù)字信號 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0
數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
數(shù)字信號 NC NC NC NC DA11 DA10 DA9 DA8
其中，DA11—DA0為需要進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的12 位數(shù)據(jù)。NC：不用。
USB2016板為雙極性電壓輸出時數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸入 D/A數(shù)據(jù)編碼
正滿度 1111 1111 1111
正滿度－1LSB 1111 1111 1110
中間值+1LSB 1000 0000 0001
中間值（零點） 1000 0000 0000
中間值－1LSB 0111 1111 1111
負(fù)滿度+1LSB 0000 0000 0001
負(fù)滿度 0000 0000 0000
USB2016板為單極性電壓輸出時的數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸入 A/D結(jié)果編碼
正滿度 1111 1111 1111
正滿度－1LSB 1111 1111 1110
零點+1LSB 1000 0000 0001
零點 0000 0000 0000
六、模擬輸入信號的連接方式
6．1 單端輸入方式：
USB2013板均可按圖4.1連接成模擬電壓單端輸入方式，16路模擬輸入信號連接到CH00～CH15端，其公共地連接到AGND端。
單端輸入方式，主要應(yīng)用在噪聲干擾不高的場合
6．2雙端輸入方式：
USB2013板可按圖3.2連接成模擬電壓雙端輸入方式，可以有效抑制共模干擾信號，提高采集精度。8路模擬輸入信號正端接到IN00+～I(xiàn)N7+端，其模擬輸入信號負(fù)端接到IN00-～I(xiàn)N7-端，并在距離XS1插座近處，在IN00-～I(xiàn)N07-端與AGND端各接一只幾十KΩ至幾百KΩ的電阻（當(dāng)現(xiàn)場信號源內(nèi)阻小于100Ω時，該電阻應(yīng)為現(xiàn)場信號源內(nèi)阻的1000倍；當(dāng)現(xiàn)場信號源內(nèi)阻大于100Ω時，該電阻應(yīng)為現(xiàn)場信號源內(nèi)阻的2000倍），為儀表放大器輸入電路提供偏置。
雙端輸入方式，主要應(yīng)用在噪聲干擾高的場合
七、使用方法
1、用USB電纜將USB2013板與主機(jī)連接起來，若發(fā)光二極管亮，則表示USB2013板電源已接通。
2、時主機(jī)屏幕上會顯示檢測到artUSB2013設(shè)備，接著讓您安裝驅(qū)動程序，您須插入本公司提供的安裝盤。詳細(xì)的安裝過程請見本公司軟件說明書的USB部分。
3、安裝完畢后，打開USB2013操作系統(tǒng)，即可檢測設(shè)備是否正常工作。
注：其硬件參數(shù)配置請參考軟件說明書中USB部分的結(jié)構(gòu)USB_PARA中的介紹。
八、應(yīng)用注意事項
在公司售出的產(chǎn)品包裝中，用戶將會找到這本說明書和USB2013板，同時還有產(chǎn)品質(zhì)�？�。產(chǎn)品質(zhì)�？ㄕ堄脩魟�(wù)必妥善保存，當(dāng)該產(chǎn)品出現(xiàn)問題需要維修時，請用戶將產(chǎn)品質(zhì)保卡同產(chǎn)品一起，寄回本公司，以便我們能盡快的幫用戶解決問題。
在使用USB2013板時，應(yīng)注意以下問題：
①USB2013板正面的IC芯片不要用手去摸，防止芯片受到靜電的危害。
②用戶務(wù)必注意電源的開關(guān)順序，使用時要求先開主機(jī)電源，后開信號源的電源；先關(guān)主機(jī)電源，后關(guān)信號源的電源。
九、校準(zhǔn)
USB2013板出廠時已經(jīng)校準(zhǔn)，只有當(dāng)用戶使用一段時間后，或者用戶認(rèn)為需要時才做校準(zhǔn)。
準(zhǔn)備一塊5位半精度以上數(shù)字電壓表，安裝好USB2013，打開主機(jī)電源，預(yù)熱15分種。
A/D校準(zhǔn)
1、 模擬輸入的任兩個通道，比如CH0、CH1通道，將CH0通道輸入接0伏電壓,CH1接正滿度電壓4997.56毫伏或9997.56毫伏(依AD量程而定)。
2、 如果AD輸入是雙極性，調(diào)整電位器RP7，使讀回的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果在7FFH和800H 之間
變化。如果AD是單極性,調(diào)整電位器RP8，使讀回的AD數(shù)據(jù)在000H～001H之間變化。
3、如果AD量程為-5～+5V,將模擬輸入通道CH1的輸入接+4997.56mV，如果AD量程為0～10V則將CH0的輸入接9997.56V,調(diào)整電位器RP6，使讀回的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果在FFEH～FFFH之間變化。
4、重復(fù)2）、 3）步驟，直到滿足要求為止。
D/A校準(zhǔn)
�。ㄒ唬� 雙極性輸出的校準(zhǔn)：
1） 將數(shù)字電壓表的地線與37芯D型插頭XS1中的任意模擬地(AGND)相接,電壓表的輸入端與需要校準(zhǔn)的DA通道相連接。
2） 在Windows下運(yùn)行USB2013測試程序，選擇菜單文件操作下的D/A輸出檢測，根據(jù)需要校準(zhǔn)的通道選擇相應(yīng)的手動單點輸出。
3） 將D/A輸出設(shè)置為2048，通過調(diào)整電位器RP5，使相應(yīng)的D/A輸出
為0.000V。
4） 將D/A輸出設(shè)置為4095，通過調(diào)整電位器RP1～RP4，使相應(yīng)的D/A輸出為5.000或10.000V。
5） 重復(fù)以上3)、4）步驟，直到滿足要求為止。
（二） 單極性輸出的校準(zhǔn)
1） 將數(shù)字電壓表的地線與37芯D型插頭XS1中的任意模擬地(AGND)相接,電壓表的輸
入端與需要校準(zhǔn)的DA通道相連接。
2） 在Windows下運(yùn)行USB2013測試程序，選擇菜單文件操作下的D/A輸出檢測，根據(jù)
需要校準(zhǔn)的通道選擇相應(yīng)的手動單點輸出。
3） 將D/A輸出設(shè)置為0，通過調(diào)整電位器RP5，使相應(yīng)的D/A輸出為0.000V。
4) 將D/A輸出設(shè)置為4095，通過調(diào)整電位器RP1～RP4，使相應(yīng)的D/A輸出為5.000或
10.000V。
5) 重復(fù)以上3)、4）步驟，直到滿足要求為止。
十、保修
USB2013自出廠之日起，兩年內(nèi)，凡用戶遵守運(yùn)輸，貯存和使用規(guī)則，而質(zhì)量低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)者公司免費(fèi)修理。
