数据采集卡电路图

微机原理课程设计报告设计题目：A/D数据采集卡设计一.课程设计目的通过课程设计，提高理论联系实际的解决实际问题的能力；提高对接口技术等相关硬件知识的深入理解；掌握8255A的控制字的设置、工作方式、编程原理和微机接口方法。

加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原理，掌握ADC0809的接口方法以及A/D输入程序的设计和调试方法。

熟悉ADC0809模数转换器的特性和接口方法，掌握A/D输出程序的设计和调试方法，进而提高动手能力和学习兴趣为顺利进入毕业环节做必要的准备。

二.课程设计内容设计一块A/D卡，该卡具有对0~5V的模拟电压进行采集功能的能力，该卡通过系统的I/O扩展接口与微机系统连接。

选用芯片：ADC0809等。

三.设计要求画出电路原理图，说明工作原理，编写利用该卡进行256个数据的采集并显示在显示器上的程序.四.概要设计ADC0809是一种8路模拟输入、8位数字输出的逐次逼近法A/D器件，转换时间约100us，转换精度—1/512到+1/512，适合于多路采集系统。

ADC0809片内有三态输出的数据锁存器，故可以与8088微机总线直接接口。

ADC0809的CLK信号接系统的CLK输入，基准电压Vref(+)接Vcc。

一般实际应用系统中应该接精度+5v，以提高转换精度，ADC0809片选信号0809CS和/IOW、/IOR经逻辑组合后，去控制ADC0809的ALE、START、ENABLE信号。

ADC0809CS连译码输出的00H-0FH。

ADC0809的转换结束信号EOC接IOR。

本试验以延时方式等待A/D转换结束，ADC0809的通道号选择线ADD-A 、ADD-B、ADD-C接系统数据线的低3位，因此ADC0809的8个通道值地址分别为00H、01H、02H、03H、04H、05H、06H、07H。

调节电位器W1，以改变模拟电压值，用ADC0809做A/D转换，其模拟量与数字量对应关系的典型值为+5V—FFH、2.5V—80H、0V—00H。

步骤6:测试程序
四、实验主要设备
1.工控机
工业控制机也称为工业计算机IPC，主要用于工业工程测量、控制、数据处理等工作。
常用的是PC总线工控机（X86 CPU）
工业控制机的特点：
(1)可靠性高和可维护性好。可靠性和可维修性是两个非常重要的因素，它们决定着系统在控制上的可用程度。可靠性的简单含义是指设备在规定的时间内运行不发生故障，为此采用可靠性技术来解决；可维修性是指工业控制机发生故障时，维修快速、简单、方便。
ActiveDAQ Pro是一系列进行输入输出操作的ActiveX控件，是一套高效数据采集开发组件，可以方便的应用于Visual C++、Visual Basic以及支持Active控件的组态软件中，通过控件的属性、事件、方法可以很方便的对控件进行编程，用来开发数据采集的各种功能，包括模拟量输入输出（软件/中断/DMA）、数字量输入输出、脉冲量输入输出等。并且能够以ActiveDAQ Pro的各种操作来控制ADVANTECH设备。ActiveDAQ Pro安装包中包括以下内容：
从Windows3.1始，对于硬件设备的访问便采取了一种设备驱动程序的方法，用户通过设备驱动程序来获得硬件的参数或者设置，但是由于16位的操作系统基于原来的DOS，所以用户程序仍然可以通过一些BIOS或者DOS的DPMI中断调用来实现对硬件的操作。
32位的操作系统如Windows 95＆NT不再基于16位DOS，所以用户如果需要实现对硬件中断、DMA、I/O或者是绝对存储访问，都不可避免地必须通过设备驱动程序。
（1）研华PCI-1713U是一种32路隔离模拟量输入卡，可支持32路单端或16路差分输入，包含12位A/D转换器，采样频率可达100KHZ，并提供直流2500V隔离保护功能，本实验中利用PCI1713U板卡进行实时温度变送电压信号采集。研华PCI-1720U是一种4路隔离模拟量输入卡，多输出范围可选，包含12位D/A转换器，吞吐频率可达500KHZ，精度±0.024%，也具有直流2500V隔离保护功能，本实验中利用PCI-1720U板卡进行实时模拟电压信号输出。

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数 据 并 纠 错 、解 释 、存 储 、执 行 ；
具 体 示 意 如 图 ３所 示 。
② 送 出 ＭＣＵ 当前 状态 信 息 ， 以便 主 机 查 询 ；
其特 点是 ： ◇ ８位 分 辨 率 ；
持 时 间 ， ｔ 是数 据传输 与处理 等辅 助操 作时 间 。 可 …
见 ， 所 谓 高 速 ， 除 了 要 求 提 高 Ａ／ 转 换 的 速 度 外 ， Ｄ 更 重 要 的 是 设 法 减 少 ｔ． 时 间 。 的 设 计 中 ， 在 扩 展 板 上 增 加 １个 或 多 个 微 控 制 器 ， 作 为 前 端 从 机 ， 主 要 负 责 采 样 过 程 控 制 和 数 据 存 储 时 序 的 控 制 。 微 控 制 器 与 主 机 之 间 必 须 有 专 用 的 联 络 通 道 ， 以 便 主 机 能 对 从 机 实 行 控 制 及 主 从 机 之 间 的状态信 息交换 。这样 ，在高 速采样 的过程 中 ，Ｃ Ｕ Ｐ
频 率可表 示如下 ：
：
图 ２ 硬 件 系 统 框 图
在 本 设 计 中 采 用 ＡＴ ９ 作 为 高 速 数 据 采 集 卡 ８ Ｃ５ １ 的 控 制 核 心 。它 的 主 要 功 能 是 ：
１（ ｏ ｖ＋ｔＣ ／ｃｙ ｔ Ａ Ｑ＋ｔｌ） Ａ） １
① 使 用 Ｐ１口与主 机通 信 ， 接收 Ｐ Ｃ机 的命 令及
边 读 数 、边 处 理 的 真 正 同 步 方 式 。 整 个 硬 件 电 路 的 设 计 原 理 如 图 ２所 示 。
ＶＤＤＡ ＲＥＦＴ ＲＥＦＴＳ ＶＤＤＡ

PCI-1710快速安装使用手册PCI-1710快速安装使用手册 (1)第一章产品介绍 (2)1.1 概述 (2)1.1.1 即插即用功能 (2)1.1.2 单端或差分混合的模拟量输入 (2)1.1.3 卡上FIFO(先入先出)存储器 (2)1.1.4 卡上可编程计数器 (2)1.1.5 用于降低噪声的特殊屏蔽电缆 (2)1.1.6 16路数字输入和16路数字输出 (3)1.1.7 短路保护 (3)1.2 特点： (3)1.3 一般特性： (3)第二章安装与测试 (3)2.1 初始检查 (3)2.2 Windows2K/XP/9X下板卡的安装 (4)2.2.1 软件的安装： (6)2.2.2 硬件的安装： (7)2.3 测试 (8)2.3.1 模拟输入功能测试 (8)2.3.2 模拟输出功能测试 (9)2.3.3 数字量输入功能测试 (10)2.3.4 数字量输出功能测试 (11)2.4.5 计数器功能测试 (12)第三章信号连接 (13)3.1 模拟信号输入连接： (15)3.1.1 单端模拟输入连接 (15)3.1.2 差分式模拟输入连接 (15)模拟信号输出连接 (17)触发源连接 (17)3.3.1 内部定时器触发连接 (17)3.3.2 外部触发源连接 (18)第四章例程使用详解 (18)4.1 板卡支持例程列表4.2 常用例子使用说明 (18)4.2.1 ADSOFT/ADTRIG〔软件触发方式例程〕 (18)4.2.2 ADint〔中断方式进展数据采集的例程〕 (19)4.2.3 DIGOUT〔数字量输出〕： (21)4.2.4 COUNTER〔计数程序〕 (23)4.2.5 Digin (数字量输入例程) (24)4.2.6 PULSE(脉冲输出例程) (24)4.2.7 MADint(多通道中断采集例程) (25)第五章遇到问题，如何解决？ .................. 错误!未定义书签。

数据采集卡拆装说明1.将下图红框内的螺丝卸下，电脑侧面板就可拆下。

2将下图红框内螺丝卸下3．打开电脑侧面板后，可以看到如下图所示电路板一块，此电路板即为数据采集卡，将刚才所拆螺丝处压板抬起，即可拔下数据采集卡。

注意：数据采集卡插槽末端有一根扎带线，是用来稳定数据采集卡避免其晃动的，请在重新插回数据采集卡时将其原插进插槽末端，用来固定。

4.拔完以后，把板卡重新插好，按照倒序把机箱重新装好。

5．安装板卡驱动：Ⅰ.请先在C盘根目录下建立“hotec”文件夹，再将说明书光盘上的“Pci7422板卡文件夹和2000 setup”文件夹复制到“hotec”文件夹下；（C盘为系统盘，如果系统盘在D盘，则在D盘根目录下建立“hotec”文件夹，再进行复制）。

打开C：\hotec\ 2000 setup文件夹，双击“Setup2.bat”运行文件（如果系统盘为D盘，右击“Setup2.bat”，点击“编辑”，可以看到“Setup2.bat”的内容，将C盘的符号改为D盘符），文件运行完自动关闭。

Ⅱ.重新启动计算机，出现“找到新硬件”对话框，点选“是，仅这一次”，单击“下一步”；选择“从列表或指定位置安装（高级）”，单击“下一步”；选择“在搜索中包括这个位置”并点击“浏览”选择“C：\hotec\ 2000 setup”单击“下一步”；系统自动搜索驱动并安装驱动，安装完成时，系统提示该向导已经完成了下列设备的软件安装并提示安装有问题，单击“完成”。

打开C：\hotec\ 2000 setup文件夹，双击“Setup2.bat”运行文件（如果系统盘为D盘，右击“Setup2.bat”，点击“编辑”，可以看到“Setup2.bat”的内容，将C盘的符号改为D盘符），屏幕显示“Please press ‘R’to retry or ‘C’to Cancel…”,从键盘输入‘C’，运行结束后文件自动关闭。

板卡安装完成。

3．仪器软件安装：在D盘根目录下建立“WS-划痕仪”文件夹，再将光盘上“划痕仪应用程序”文件夹中的所有文件拷贝到D盘的“WS-划痕仪”文件夹下。

动态范围：某个物理量的变化范围。信号的动态范围是指信号的最大幅值和最小幅值之比的分贝数。采集系统的动态范围通常定义为所允许输入的最大幅值Vimax与最小幅值Vimin之比的分贝数，动态范围：
瞬时动态范围：对大动态范围信号的高精度采集时，某一时刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值之比的最大值，即幅值最大频率分量的幅值Afmax与幅度最小频率分量的幅值Afmin之比的分贝数。瞬时动态范围：
参考地单端测量系统(Referenced Single-End，RSE)：也叫做接地测量系统，被测信号一端接模拟输入通道，另一端接系统地AIGND。
无参考地单端测量系统(NRSE)：信号的一端接模拟输入通道，另一端接一个公用参考端，但这个参考端电压相对于测量系统的地来说是不断变化的。
几种信号输入方式的特点 差分输入 可避免接地回路干扰 可避免因环境引起的共模干扰 NRSE 可避免接地回路干扰 RSE 最简单，若信号满足下列条件，可选择RSE输入
低速USB设备在插口端必须要有一个带有串行A口连接器的可控制电缆，速率为1.5Mb/s。当电缆与设备相连时，在D+/D-线上必须要有一个200～450PF的单终端电容器。低速电缆的传播时延必须小于18ns，从而保证信号响在其上升沿或下降沿的第一个中点处产生，以允许电缆与一块电容器相连。
微弱信号检测方法
提高信号检测灵敏度或降低可检测下限的基本方法： 从传感器及放大器入手：降低固有噪声水平、研制新的低噪声传感器。 分析测量中的噪声规律和信号规律，通过各种手段从噪声中提取信号。 对传感器的基本要求是：测量范围宽，线性好，灵敏度高，噪声低，谱段宽，响应快，寿命长，便于匹配，均衡稳定。用于弱信号检测的传感器，首要要求是高灵敏度、低噪声。
只有一个数据期，FRAME#信号在没有等待周期的情况下，在地址期(读操作应在交换周期)过后即撤销。

Cortex-M3处理器是专为那些对成本和功耗非常敏感但同时对性能要求又相当高的应用而设计的。凭借缩小的内核尺寸和出色的中断延迟性能、集成的系统部件、灵活的配置、简单的高级编程和强大的软件系统，Cortex-M3处理器将成为从复杂的芯片系统到低端微控制器等各种系统的理想解决方案。表2-3为Cortex-M3处理器与ARM7作比较。
表1-1器件功能和配置(STM32F105xx增强型)
芯片引脚图如图1-2：
图1-2STM32F105xx增强型LQPFP48管脚图
1.2内部资源
STM32有丰富的内部资源，如下所示：
·RealView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于ARM微控制器的专业嵌入式开发工具；
STM32F105xx增强型系列工作于-40℃至+105℃的温度范围，供电电压2.0V至3.6V，一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。
这些丰富的外设配置，使得STM32F105xx增强型微控制器适合于多种应用场合：
电机驱动和应用控制；
·医疗和手持设备；
·PC外设和GPS平台；
·工业应用：可编程控制器、变频器、打印机和扫描仪；STM32开发板核心芯片的参数如表1-1
2.2工作原理
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。

为了降低采集信号的外界干扰，提高精度，模拟 信号采用了仪用放大器（ 三运放） 电路。仪用放大 器选择 AD 公司的精密高速运放 OP467 实现，该运 放具有高输入阻抗、高共模抑制比和稳定性好的特 点，适合用在传感器的接口电路中。图 3 为 OP467 仪用放大器电路图。
图 3 OP467 仪用放大器电路图
该采集卡按信号类型可以分为低频模拟电路和 高 频 数 字 电 路。 高 频 数 字 电 路 的 频 率 达 到 了 80 MHz。为了尽可能的降低高频数字电路对低频 模拟电路的干扰，在 PCB 布线时需要给它们定义不 同的区域，从空间上进行必要的隔离，减小相互之间 的耦合。在 PCB 设计中对于模拟电源、模拟地和数 字电源、数字地要进行隔离； 布线采用 45 度或圆角 走线，避免 90 度走线，以减少高速信号的辐射。 4． 2 同步性设计
工业仪表与自动化装置
2011 年第 4 期
写入到 SDRAM 中。当 SDRAM 中存储的采样数据 达到软件所设定的存储长度时，FPGA 中央控制单 元就通过 PCI9054 向 PXI 总线发送读取采样数据中 断，PXI 总线在接收到中断信号以后，就通过 PXI 总 线来读取 SDRAM 中的采样数据。
Abstract： With the development of science and technology，the aquisition accuracy and phase deviation of DAQ in military as well as aerospace applications call for higher standard，therefore the PXI-based high accuracy simultaneous DAQ emerges as the times reguire． In this paper，the author describes the design of high accuracy simultaneous DAQ based on PXI bus from such aspects as analog signal conditioning，A / D converter，FPGA control and PCI interface，and also digs into some key design technologies which will affect aquisition accuracy and synchronization．

第七章数字I/O７．１ DI/O的基本知识一般数据采集卡上都有DI/O功能，用来实现数据采集的触发、控制及计数等功能。

DI/O 按TTL逻辑电平设计，其逻辑低电平在0到0.7V之间，高电平在3.4到5.0V之间。

数采板上多路(Line)数字I/O 组成一组后被称为端口（Port）。

一个端口由多少路数字I/O 组成是依据其数采板而定的，在大多数情况下4或8路数字I/O 组成一个端口。

当读写端口时，你可以在同一时刻设置或获取多路DI/O的状态。

MIO E 系列板卡有８路数字I/O组成了一个端口，实际使用时这８路可以部分是输入，部分是输出。

数字量输入输出的应用分为以下两类：立即型（非锁存型）和定时型（锁存型）。

在立即型情况下，当你调用数字I/O函数后立即更新或读取数字量某一路或端口的状态。

在定时型情况下，你可以使用外部信号来控制数字量数据的传输。

LabVIEW 中关于DI/O的VI也分为低、中、高三个等级。

在以下几个不同的子模板中：Data Acquisition » Digital I/O, 顶层—用于较简单应用中的Easy I/O VI。

第二部分将讨论如何使用这些VI。

LabVIEW基础教程中也将会详细讲述这些VI。

Data Acquisition » Digital I/O,底层—是一些属于中级水平应用的VI，主要用于需要时间或握手线方面的数字信号应用。

这些VI可用于单字节数据的传输。

第三部分将详细讨论关于这方面数字量信号的操作。

图5-2 显示的是Data Acquisition » Digital I/O 子模板。

Data Acquisition » Digital I/O » Advanced Digital I/O —高级水平DI/O VI 可用于作为创建其他数字VI的基本模块。

这些高级数字量VI可用于立即型DI/O和定时型DI/O 。

图5-3显示的是Data Acquisition » Digital I/O » Advanced Digital I/O 子模板。

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业电子信息工程学生姓名赵越班级学号1140302124指导教师张贞凯二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文基于NI myDAQ的数据采集系统的设计Design of data acquisition system based on myDAQ摘要在从前，各种数据采集都是通过人工的方式进行的，所以一直存在很大的局限性，即无法做到对大量的实验数据的分析处理。

随着电子科技的发展,人们可以同时采集大量的信号数据并且通过计算机处理分析这些数据。

虚拟仪器仅是一个程序化的仪器，这种仪器和计算机结合使用，使得人们可以在事先编好的程序下完成对数据的一系列处理分析工作。

本文着重研究了几种典型的基于NI myDAQ的数据采集系统，设计了很多实用的虚拟仪器。

如虚拟数字电压表，它代替了传统的电压表，提高了测量效率和精准度。

连续脉冲序列产生VI，它能够产生任意占空比，任意频率的方波。

在脉冲宽度测量中，可以通过设置计数方式等方便快捷地测量出脉冲序列的宽度。

连续信号采集则是通过DAQmx API 采集信号，执行连续的硬件定时信号采集。

简单的边沿计数VI可以选择计数的方式，方便快捷地统计出一个方波的波峰个数。

同时本文在原有数据采集系统的基础上对部分系统进行升级改进，实现了更加丰富的功能。

关键词：虚拟仪器；LabVIEW；NI myDAQAbstractIn the past, a variety of data acquisition is performed by artificial means, it has a lot of limitations, which can not be done on a large number of experimental data .With the development of electronic technology, people can collect and processing large amounts of signal data and analyze the data through computers .Virtual instrument is only a procedural instrument. It is possible to complete a series of data processing and analysis work in the pre-programmed procedures with the combination of virtual instrument and computers.This paper focuses on some typical data acquisition system based on NI myDAQ and designs many useful virtual instrument. Such as Virtual digital voltmeter, which replaced the traditional voltmeter and improved the efficiency and accuracy. Continuous pulse sequence VI, it can generate a any duty and any frequency square wave. Pulse width measurement can measure the width of the pulse sequence quickly and easily by setting the counting methods. Continuous signal acquisition is to acquire signals by using DAQmx API. Simple Edge Count VI can choose the way of counting, it can count the number of a square wave crest quickly and easily. Meanwhile, based on the original data acquisition system .This paper upgrade part of the system to achieve a richer function.Keywords: Virtual instrument; LabVIEW,; NI myDAQ目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 虚拟仪器 (2)1.3.1 虚拟仪器产生的背景 (2)1.3.2 虚拟仪器的概念 (3)1.3.3 虚拟仪器的开发语言 (3)1.4 本文的主要结构 (4)第二章 DAQ简介 (5)2.1 数据采集卡的硬件简介 (5)2.2 数据采集卡的软件简介 (6)2.3 设置NI myDAQ设备 (6)2.4 本章小结 (10)第三章 LabVIEW简介 (11)3.1 LabVIEW和G语言的概述 (11)3.2 LabVIEW编程环境 (12)3.2.1 启动界面 (13)3.2.2 前面板 (13)3.2.3 程序框图 (14)3.3 浅谈G语言 (16)3.3.1 G 语言简介 (16)3.3.2 G 语言的特色——数据流 (18)3.3.3 G 语言的基本结构 (20)3.4 LabVIEW界面设计 (23)3.5 本章小结 (23)第四章基于NI myDAQ的数据采集系统 (24)4.1 虚拟数字电压表 (24)4.1.1 电压表的前面板布置 (24)4.1.2 电压表的程序框图 (24)4.1.3 测试过程 (25)4.1.4 测试结果 (25)4.2 连续信号采集 (26)4.2.1 程序框图的设计 (26)4.2.2 系统前面板的布置 (26)4.2.3 测试过程 (27)4.2.4 测试结果 (27)4.3 简单的边沿计数 (27)4.3.1 程序框图的设计 (27)4.3.2 系统前面板的布置 (28)4.3.3 测试过程 (28)4.3.4 测试结果 (29)4.4 脉冲宽度测量 (29)4.4.1 程序框图的设计 (29)4.4.2 系统前面板布置 (30)4.4.3 测试过程 (30)4.4.4 测试结果 (31)4.5 连续脉冲序列产生 (31)4.5.1 程序框图的设计 (31)4.5.2 系统前面板的布置 (32)4.5.3 测试过程 (32)4.5.4 测试结果 (33)4.6 本章小结 (33)本文总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论本章主要讲述了基于NI MyDAQ的数据采集系统设计的背景和意义，国内外所设计的数据采集系统的开发现状以及尚未解决的问题，随后简要提及了虚拟仪器的基本知识，最后列出本文的主要结构。

基于 PCI 总线的数据 采集卡的设计彭正林 0906050425 贺奎 0906050509 徐慧 0906050508摘要 生活中的物理信号大都是模拟信号，然而数字技术的飞速发展要 求模拟量和数字量之间的转换。

为了克服 ISA 总线总线对于这种大量 数据转换的速度慢，易造成瓶颈效应等问题，提出了基于 PCI 总线的 数据采集卡， 这样不仅能够达到很好的效果， 从而也大大简化了电路。

关键词：ISA,PCI,数据采集卡 关键词引言： 引言： PCI 是由 Intel 公司 1991 年推出的一种局部总线。

从结构上看，PCI 是在 CPU 和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一 层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。

管理器提供了信号缓冲， 使之能支持 10 种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡，声卡，网 卡，MODEM 等设备提供了连接接口，它的工作频率为 33MHz/66MHz。

PCI 是 Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写，它是目前个人 电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。

PCI 插槽 也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机主板上，ATX 结构的 主板一般带有 5～6 个 PCI 插槽，而小一点的 MATX 主板也都带有 2～3 个 PCI 插槽，可见其应用的广泛性。

PCI 总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总 线。

从结构上看，PCI 是在 CPU 和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体 由一个桥接电路实现对这一层的管理， 并实现上下之间的接口以协调数据的传送。

管理器提供了信号缓冲，使之能支持 10 种外设，并能在高时钟频率下保持高性 能。

PCI 总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以 加速数据传送。

方案设计32 路数字输入 32 路模拟输入 PCI 总线 FPGA 系统 16 路数字输出 16 路模拟输出总体方案图 硬件原理图PCI 接口在一个PCI应用系统中，如果某设备取得了总线控制权，就称其为"主设备"；而 被主设备选中以进行通信的设备称为"从设备"或"目标节点''。

USB-6009数采卡介绍1.简介NI 公司的USB-6009数采卡提供8个模拟输入通道，2个模拟输出通道，12位的数字I/O 口，以及一个32位计数器，它与电脑通过USB 接口连接。

使用USB-6009数采卡之前，首先按照图1进行组装，然后安装必要的驱动程序，具体过程，参考NI-DAQmx 软件的安装。

①端口类别及标号②接插件③标签（需粘帖）④USB 接口线图1 USB-6009数采卡USB-6009数采卡1～16号端子是模拟输入输出端子排，17～32号端子是数字输入输出端子排。

具体端子定义参见下图2、3，及表1、表2。

图2 模拟信号端子排表1 模拟信号端子排定义图3 数字信号端子排表2 数字端子排定义2.性能参数及基本构造1）模拟量输入：各模拟信号输入后，经过图4电路进行处理图4 模拟输入通道输入的模拟信号Analog Input ，经过多路选择器与PGA （Programmable-Gain Amplifier 增益可设放大器，PGA 的增益在差分输入时，根据输入电压范围自动在1、2、4、5、8、10、16上调整，而在单端输入是，固定为1）连接，经放大的信号经过ADC转换成数字信号，存储在FIFO（First In First Out）存储器中。

这里，可以设定PFI 0端为数字触发输入。

在数字触发模式下，模拟信号采集会在PFI 0端上升沿后进行。

主要性能参数：ADC-----逐次比较型ADC输出-----差分输入14位，单端输入13位模拟输入信号-----8路单端输入、4路差分输入，由软件设定最大采样率-----48KS/s输入电压范围-----单端±10V差分±20V, ±10V, ±5V, ±4V, ±2.5V, ±2V,±1.25V, ±1V输入阻抗-----144Kohm2)模拟量输出：模拟信号输出电路如图5示图5 模拟输出通道USB 6009有两个独立的Analog Output模拟输出通道，可输出0～5V 电压。

本科毕业设计说明书基于FPGA的高速数据采集卡的设计DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGA学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：年月日基于FPGA的高速数据采集卡的设计摘要论文还从宏观和微观两个方面来分析数据采集卡的各个组成部分。

从宏观上分析了采集系统中各个芯片间的数据流向、速度匹配和具体通信方式的选择等问题。

使用乒乓机制降低了数据处理的速度，来降低FPGA中的预处理难度，使FPGA处理时序余量更加充裕。

在ARM与FPGA通信方式上使用DMA传输，大大提高了数据传输的速率，并解放了后端的ARM处理器。

设计从宏观上优化数据传输的效率，充分发挥器件的性能，并提出了一些改进系统性能的方案。

从微观实现上，数据是从前端数据调理电路进入AD转换器，再由FPGA采集AD转换器输出的数据，后经过数据的触发、成帧等预处理，预处理后的数据再传输给后端的ARM处理器，最后由ARM处理器送给LCD显示。

微观实现的过程中遇到了很多问题，主要是在AD数据的采集和采集数据的传输上。

在后期的系统调试中遇到了采集数据错位、ARM与FPGA通信效率低下，还有FPGA 中预处理时序紧张等问题，通过硬件软件部分的修改，问题都得到一定程度的解决。

在整个数据采集卡的设计过程中还遇到高速PCB设计、硬件设计可靠性、设计冗余性和可扩展性等问题，这些都是硬件设计中的需要考虑和重视的问题，在论文的最后一章有详细论述。

关键词：高速数据采集,触发,高速PCB设计,高速ADC１DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGAABSTRACTDate acquisition is the premise of measure, the foundation of analysis and the beginning of cognition. Most precise device is based on the date acquisition. With the development of the electronic and digital technology, the speed of date transmission and the calculation of CPU are faster and faster; therefore the requirements of data acquisition and processing are more severe than before.This paper analyzes the system from Macro-and micro respect. From the macro point of view it analyzes data flowing, speed matching and the selection of specific means of communication of acquisition system and so on. We adapt ping-pong mechanism to reduce the speed of analyzing data and pre-difficult of FPGA which lead to the ease of processing Timing Margin of FPGA. DMA transfer is used as communication between ARM and FPGA which improve data transmission rates, and liberate the back-end ARM processor. From the micro point of view, data enter into the A/D converter from the front-end conditioning circuitry, FPGA collecting data on the output of A/D converter and go through the pre-operation of triggering and framing of data. After these operations, data are transmitted to the back-end of the ARM processor and then display on the LCD. A lot of difficult exited in the successful operation in the micro respect which is mainly about A/D data collection and the of transmission data. All of these issues have been settled by the revising of hardware and software.KEYWORDS：High-speed Data Acquisition, Triggering, High-speed PCB High-speed, A/D converter２1绪论1.1 引言数计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信、自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。

8路高速高步数据采集卡（USB_DAQ_XF4626）使用说明一．接口及接线说明：按图中箭头方向，从上到下，16个接线端子，依次是:AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4、AIN5、AIN6、AIN7、GND、DI0、DI1、DI2、DI3、DI4、VOH、AGND。

1. AIN0-AIN7为8路同步电压信号，电压信号检测范围：-5V~+5V，-10V~+10V，可以通过软件选择，信号电压值不能大于16V，否则会烧坏AD;2. DI0-DI4为5路开关量输入检测，兼容TTL电平，默认为高电平。

3. VOH为采集卡稳压输出，电压范围为0-24V，默认已调为12V，方便给传感器等外接电路供电，但要注意切勿发生短路；4. 其他功能如DA、PWM、DO、脉冲测量等，敬请期待即将推出的多功能版；二．软件使用说明:1.安装驱动程序用USB线连接采集卡到电脑，弹出的找到新硬件向导，选择从列表或指定位置安装（高级）（S），点击下一步。

（此USB芯片有2个USB口，A和B，分别安装即可）点击“浏览”，找到“USB驱动程序”文件夹，确定。

如下图所示，然后点击“下一步”。

如弹出如下对话框，请选择“浏览”并找到USB驱动文件夹中的文件ftdibus.sys，32位系统请安装“32位系统”文件夹中对应驱动，64位系统请安装“64位系统”文件夹中对应驱动。

确定，即可自动进行USB驱动程序的安装，如下图所示：USB驱动程序安装成功以后，弹出如下图所示对话框：此时，还会弹出USB_B口的驱动安装，操作同上。

USB驱动程序安装成功以后，可以在设备管理器中查看，在“通用串行总线控制器”中，可以看到如下图红框中所示的2个USB设备。

注意：如果设备管理器中没有看到USB设备，请重新安装USB驱动程序。

2.打开Labview上位机数据采集软件或打包好的EXE，采集数据按照接线说明，连接信号线，可同时实时测量和控制所有模拟量和数字时的变化。

16位，12通道，500K，同步，数据采集卡YG-EB1309用户手册1. 概述YG-EB1309高精度数据采集卡适用于提供了PC104 总线的嵌入式微机。

其操作系统可选用经典的MS-DOS、Linux或目前流行的 Windows 系列等多种操作系统。

YG-EB1309高精度模入接口卡安装使用简便、功能齐全。

其A/D 转换启动方式可以选用程控频率触发、程控单步触发、以及外部时钟同步触发等多种方式。

A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器（FIFO）缓存后由PC104总线读出。

为方便用户，本卡还提供了符合TTL电平的8路数字量输入和24路数字量输出信号通道。

2. 主要技术参数2.1模入部分2.1.1输入通道数：12路同步2.1.2 输入信号范围：±2.5V；±5V；±6V；±10V；±12V；2.1.3 输入阻抗：≥10MΩ2.1.4 输入通道选择方式：12通道同步2.1.5 A/D转换分辩率：16位2.1.6 A/D最高转换速率：500KHz2.1.7 A/D采样程控频率：1KHz/5KHz/10KHz/50KHz/100KHz/200KHz/500KHz/外部时钟2.1.8 A/D启动方式：程控频率触发/程控单步触发/外部TTL信号触发2.1.10 FIFO存储器容量：20K×16bit（全满）/10K×16bit（半满）2.1.11 数据读取识别方式：FIFO半满查询/FIFO非空查询/FIFO半满中断2.1.12 系统综合误差：≤0.02％ F.S2.2 开关量部分2.2.1 输入路数：8路TTL电平2.2.2 输出路数：24路TTL电平2.3 电源部分2.3.1 支持外部电源输入或PC104接口取电。

2.3.2 功率：+5V(±10％)≤500mA2.4环境要求：工作温度：10℃～40℃相对湿度： 40％～80％存贮温度：-55℃～+85℃2.5 外型尺寸：长×高＝90mm×96mm3. 工作原理YG-EB1309高精度模入接口卡主要由高速高精度放大电路、高精度模数转换电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路等部分组成。

KPCI-1816 16位多功能数据采集卡使用说明书北京科瑞兴业科技有限公司北京科瑞兴业科技有限公司地址：北京市海淀区知春里28号开源商务写字楼212/213室邮政编码：100086 电话：010-******** 010-******** 传真：010-********Sales E-mail: sgq@ Tech Support E-mail: lilanzhen007@目录第一章概述1、介绍2、应用3、性能和技术指标4、软件支持第二章主要元件位置图、信号输出插座和开关跳线选择定义1、主要元件布局图2、短路套设置3、信号输入输出插座定义4、模拟信号输入连接方式及应注意的问题第三章函数模块调用说明1．A/D 采集过程流程图2．函数说明第四章KPCI-1816的校准、保修和注意事项1. 注意事项2. 校准3. 保修第一章概述一、介绍KPCI-1816是一款PCI总线的16位多功能采集卡，其先进的电路设计使它具有更高的质量和功能。

卡上具有16位16路模拟量采集通道，16位2路模拟量输出通道和16路开关量输入通道以及16路开关量输出通道，同时还有3路计数通道，特别适合需要采集和控制多种信号的用户使用。

KPCI-1816卡上的16位精度的模拟量采集通道和模拟量输出通道，满足了用户在具有高精度要求的场合，完成对模拟量信号的采集和控制。

KPCI-1816卡上带有程控增益放大电路，通过软件可以设定不同的输入范围，±10V, ±5V, ±2.5V, ±1.25V,±0.625V, 0~10V, 0~5V, 0~2.5V, 0~1.25V, 0~0.625V的多种选择，方便了用户对不同信号的测量要求。

KPCI-1816卡的最高采集频率可达200K/S，卡上带有4K容量的FIFO存储，可以完成大量信号的采集和存储，定时触发、软件触发和外触发三种方式，以适应不同场合的数据采集，方便了用户的使用。

它由16位A/D转换器件ADC700、静态存储器SRAM6264、三 态数据缓冲接口电路及现场可编程逻辑器件Altera7032构成的地 址计数器、同步控制器和地址译码器等单元组成。
现场可编程逻辑器件可以完成 多位计数器（地址计数器）、 同步控制器及译码器等部件的 逻辑电路
ADC700为16位高精度的逐次逼近型A/D转换器件。 具有转换精度高（非线性误差不大于±0.006FSR），转换 速度快（转换时间不大于17μs）的特点，内部采样保持器、数 据存储器、三态输出电路等单元，是适用于利用线阵CCD进行 光谱探测的性能优良的A/D转换器件。
（2) AD8-H型高速线阵CCD数据采集卡 利用8位高速A/D转换器件CA3318CE可以组成AD8-H型高速 线阵CCD数据采集卡。 采用PC总线接口方式的AD8-H型数据采集卡的基本性能参 数为： ① 分辨率为8位； ② 数据率为500kHz～2MHz； ③ 卡上内存容量为32kB～2MB； ④ 适应范围为512至7500像元的各种线阵CCD的数据采集。 高速线阵CCD数据采集卡的基本工作原理如图7-19所示。
4. 基于PCI总线的A/D数据采集卡 基于PCI总线的A/D数据采集卡常采用两种方式设计。 （1）传统方式 采用高性能FPGA或者CPLD，按照PCI总线规范中的时序要 求自行编制接口协议，产品定型后可以采用定制专用芯片批量 生产。这种方式的优点是大批量生产，成本低廉，功能灵活， 可以按照设计进行优化。 缺点是研发周期长，定型后更改设计难。 （2）采用PCI总线接口芯片 很多厂家将不同功能的PCI总线接口规范固化形成特定的芯 片提供给用户，大大缩短用户的开发周期。 例如PCI9052器件是一种常用的PCI总线接口芯片。
图7-22为4路线阵CCD（5000像元）的12位A/D并行数据采集 的一行信号的光强度分布曲线图。