数据采集卡 250K 16位 32路模拟量数据采集卡带开关量控制计数器功能

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数据采集卡推荐度：
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◆250KS/s 16位 32路模拟量输入;带DIO、计数器功能 ◆16位AD精度,250KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路模拟量输入 ◆AD缓存：8K字FIFO存储器 ◆AD量程：±10V,±5V,±2.5V,0～10V,0～5V ◆程控增益：1,10,100,1000或1,2,4,8倍 ◆AD触发方式：数字量触发方式 ◆数字量输入、输出各16路 ◆Counter：多达9种门控方式的16位计数或脉冲发生功能 ◆全卡实现无跳线操作

PCI8622 数据采集卡

硬件使用说明书

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产品研发部修订

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目录 ...............................................................................................................................................................................1

第一章功能概述 .....................................................................................................................................................1

第一节、产品应用 ...........................................................................................................................................1

第二节、AD 模拟量输入功能 .........................................................................................................................1 第三节、DI 数字量输入功能 ..........................................................................................................................2 第四节、DO 数字量输出功能 .........................................................................................................................2

第五节、CNT 定时/计数器功能 .....................................................................................................................2 第六节、其他指标 ...........................................................................................................................................2

第二章元件布局图及简要说明..............................................................................................................................3

第一节、主要元件布局图................................................................................................................................3

第二节、主要元件功能说明............................................................................................................................3

一、信号输入输出连接器........................................................................................................................3 二、电位器 ...............................................................................................................................................3

三、物理 ID 拨码开关 .............................................................................................................................3 四、状态灯 ...............................................................................................................................................4

第三章信号输入输出连接器..................................................................................................................................5

第一节、信号输入输出连接器定义................................................................................................................5 第二节、DI 数字量信号输入连接器定义 ......................................................................................................6 第三节、DO 数字量信号输出连接器定义 .....................................................................................................6 第四章各种信号的连接方法..................................................................................................................................8

第一节、AD 模拟量输入的信号连接方法 .....................................................................................................8

一、AD 单端输入连接方式.....................................................................................................................8 二、AD 双端输入连接方式.....................................................................................................................8 第二节、DI 数字量输入的信号连接方法 ......................................................................................................9 第三节、DO 数字量输出的信号连接方法 .....................................................................................................9 第四节、时钟输入输出和触发信号连接方法................................................................................................9 第五节、多卡同步的实现方法......................................................................................................................10 第五章数据格式、排放顺序及换算关系............................................................................................................12

第一节、AD 模拟量输入数据格式及码值换算...........................................................................................12

一、AD 双极性模拟量输入的数据格式 ...............................................................................................12 二、AD 单极性模拟量输入数据格式 ...................................................................................................12 第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 ...............................................................................12

一、单通道 .............................................................................................................................................12 二、多通道 .............................................................................................................................................12

第六章各种功能的使用方法................................................................................................................................14

第一节、AD 触发功能的使用方法...............................................................................................................14

一、AD 内触发功能...............................................................................................................................14 二、AD 外触发功能...............................................................................................................................14 第二节、AD 内时钟与外时钟功能的使用方法...........................................................................................16

一、AD 内时钟功能...............................................................................................................................16 二、AD 外时钟功能...............................................................................................................................16 第三节、AD 连续与分组采集功能的使用方法...........................................................................................16

一、AD 连续采集功能...........................................................................................................................16 二、AD 分组采集功能...........................................................................................................................16

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第七章 CNT 定时/计数器功能............................................................................................................................. 20

第一节、功能概述......................................................................................................................................... 20 第二节、计数器方式..................................................................................................................................... 20

一、简单计数和时间测量功能............................................................................................................. 20 二、缓冲计数和时间测量功能............................................................................................................. 23

第三节、脉冲发生器方式............................................................................................................................. 25

一、脉冲发生器输出类型 ..................................................................................................................... 25

二、脉冲发生器功能............................................................................................................................. 26

第八章产品的应用注意事项、校准、保修 ....................................................................................................... 30

第一节、注意事项......................................................................................................................................... 30 第二节、AD 模拟量输入的校准 .................................................................................................................. 30 第三节、保修................................................................................................................................................. 30 附录 A：各种标识、概念的命名约定................................................................................................................. 31

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第一章功能概述

信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了

信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。实时信号处理、数字图像处理等领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。ISA 总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。我公司推出的 PCI8622 数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点，以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价

比，获得多家试用客户的一致好评，是一款真正具有可比性的产品，也是您理想的选择。

第一节、产品应用

本卡是一种基于 PCI 总线的数据采集卡，可直接插在 IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内的任一 PCI 插槽中，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过

程监控系统。它的主要应用场合为：

◆ 电子产品质量检测 ◆ 信号采集 ◆ 过程控制 ◆ 伺服控制

第二节、AD 模拟量输入功能

◆ 转换器类型：AD7663

◆ 输入量程(InputRange)：±10V、±5V、±2.5V、0～10V、0～5V ◆ 转换精度：16 位(Bit)

◆ 采样速率(Frequency)：1Hz～250KHz

说明：各通道实际采样速率 = 采样速率 / 采样通道数

分频公式：采样频率 = 主频 / 分频数，其中主频 = 40MHz，32 位分频，分频数的取值范围：最低

为 160，最高为 40000000

◆ 模拟输入通道总数：32 路单端，16 路双端

◆ 采样通道数：软件可选择，通过设置首通道(FirstChannel)和末通道(LastChannel)来实现的

说明：采样通道数 = LastChannel – FirstChannel + 1 ◆ 通道切换方式：首末通道顺序切换

◆ 数据读取方式：非空(Npt)和半满(Half)查询方式、DMA 方式 ◆ 存储器深度： 8K 字（点）FIFO 存储器

◆ 存储器标志：非空（Npt）、半满(Half)、溢出(Overflow)

◆ 异步与同步(ADMode)：可实现连续（异步）与分组(伪同步)采集

◆ 组间间隔(GroupInterval)：软件可设置，最小为采样周期(1/Frequency)，最大为 419430us ◆ 组循环次数(LoopsOfGroup)：软件可设置，最小为 1 次，最大为 255 次 ◆ 时钟源选项(ClockSource)：板内时钟和板外时钟软件可选 ◆ 板内时钟输出频率：当前 AD 实际采样频率

◆ 触发模式(TriggerMode)：软件内部触发和硬件后触发（简称外触发） ◆ 触发类型(TriggerType)：数字边沿触发和脉冲电平触发 ◆ 触发方向(TriggerDir)：负向、正向、正负向触发 ◆ 触发源（TriggerSource）：DTR(数字触发信号) ◆ 触发源 DTR 输入范围：标准 TTL 电平 ◆ AD 转换时间：<10us

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◆ 程控放大器类型：默认为 AD8251，兼容 AD8250、AD8253

◆ 程控增益：1、2、4、8 倍(AD8251)或 1、2、5、10 倍(AD8250)或 1、10、100、1000 倍(AD8253) ◆ 模拟输入阻抗：10M

◆ 放大器建立时间：785nS(0.001%)(max) ◆ 非线性误差：±3LSB(最大) ◆ 系统测量精度：0.01%

◆ 工作温度范围：-40 ～ +85℃ ◆ 存储温度范围：-40℃ ～ +120℃

第三节、DI 数字量输入功能

◆ 通道数：16 路

◆ 电气标准：TTL 兼容 ◆ 高电平的最低电压：2V ◆ 低电平的最高电压：0.8V

第四节、DO 数字量输出功能

◆ 通道数：16 路

◆ 电气标准：CMOS 兼容 ◆ 高电平的最低电压：4.45V ◆ 低电平的最高电压：0.5V

第五节、CNT 定时/计数器功能

◆ 最高时基为 20 MHz 的 16 位计数器/定时器

◆ 功能模式（FunctionMode）：计数器（包括简单计数和缓冲计数）和脉冲发生器 ◆ 时钟源（CLK）：本地时钟（620Hz～20MHz）和外部时钟（最高频率为 20MHz） ◆ 门控（GATE）：上升沿、下降沿、高电平和低电平 ◆ 计数器输出（OUT）：高电平、低电平

◆ 脉冲发生器输出（OUT）：脉冲方式和占空比设定波形方式

第六节、其他指标

◆ 板载时钟振荡器：40MHz

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第二章元件布局图及简要说明

第一节、主要元件布局图

第二节、主要元件功能说明

请参考第一节中的布局图，了解下面各主要元件的大体功能。一、信号输入输出连接器

CN1：模拟信号输入连接器 P1：开关量输入信号端口 P2：开关量输出信号端口

以上连接器的详细说明请参考《信号输入输出连接器》章节。

二、电位器

RP1：AD 模拟量信号输入零点调节 RP2：AD 模拟量信号输入满度调节

以上电位器的详细说明请参考《产品的应用注意事项、校准、保修》章节。三、物理 ID 拨码开关

DID1：设置物理ID号，当PC机中安装的多块PCI8622时，可以用此拨码开关设置每一块板卡的物理ID号，这样使得用户很方便的在硬件配置和软件编程过程中区分和访问每块板卡。下面四位均以二进制表示，拨码开关拨向“ON”，表示“1”，拨向另一侧表示“0”。如下列图中所示：位置“ID3”为高位，“ID0”为低位，图中黑色的位置表示开关的位置。（出厂的测试软件通常使用逻辑ID号管理设备，此时物理ID拨码开关无效。若您

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想在同一个系统中同时使用多个相同设备时，请尽可能使用物理ID。关于逻辑ID与物理ID的区别请参考软件

说明书《PCI8622S》的《设备对象管理函数原型说明》章节中“CreateDevice”和“CreateDeviceEx”函数说明部

分）。

ID3 ID2 ID1 ID0 上图表示“1111”，则表示的物理ID号为15

ID3 ID2 ID1 ID0 ID号为7

上图表示“0101”，则代表的物理ID号为5

下面以表格形式说明物理ID号的设置：

四、状态灯

+5VD：5 伏数字电源指示灯。指示灯为亮状态表示板卡供电正常 OVR：FIFO 溢出指示灯。指示灯为亮状态表示 FIFO 溢出

ADRead：读 FIFO 指示灯。指示灯闪烁状态表示正在读 FIFO

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第三章信号输入输出连接器

第一节、信号输入输出连接器定义

关于 37 芯 D 型插头 CN1 的管脚定义（图形方式）

管脚说明：CLKIN/CLK、CLKOUT/OUT 和 DTR/GATE 三个管脚为复用管脚。当使用 AD 功能时，上述管脚功能分别作为 CLKIN、CLKOUT 和 DTR 使用；当使用定时/计数器功能时，上述管脚功能分别作为 CLK、

OUT 和 GATE 使用，各管脚功能定义见下表；

CLK Input

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定时/计数器门控输入，参考地请使用DGND 数字地，使用定时/计数器时建议使用数字地

第二节、DI 数字量信号输入连接器定义

关于20芯插头P1的管脚定义(图片形式)

DI0-DI15 DGND

Input GND

数字量输入，其参考地请使用本连接器上的DGND 数字地

注明：关于DI数字量信号的输入连接方法请参考《DI数字量输入的信号连接方法》章节。

第三节、DO 数字量信号输出连接器定义

关于20芯插头P2的管脚定义(图片形式)

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第四章各种信号的连接方法

第一节、AD 模拟量输入的信号连接方法

一、AD 单端输入连接方式

单端方式是指使用单个通道实现某个信号的输入，同时多个信号的参考地共用一个接地点。此种方式主

要应用在干扰不大，通道数相对较多的场合。可按下图连接成模拟电压单端输入方式，32路模拟输入信号连

接到AI0～AI31端，其公共地连接到AGND端。

二、AD 双端输入连接方式

双端输入方式是指使用正负两个通路实现某个信号的输入，该方式也叫差分输入方式。此种方式主要应用在干扰较大，通道数相对较少的场合。单、双端方式的实现由软件设置，请参考PCI8622软件说明书。

PCI8622板可按下图连接成模拟电压双端输入方式，可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。16路模拟输入信号正端接到AI0～AI15端，其模拟输入信号负端接到AI16～AI31端，现场设备与PCI8622板共用模拟地AGND。

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第二节、DI 数字量输入的信号连接方法

第三节、DO 数字量输出的信号连接方法

第四节、时钟输入输出和触发信号连接方法

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第五节、多卡同步的实现方法

PCI8622多卡同步可以有三种方案，第一：采用主从卡级联，第二：采用共同的外触发，第三：采用共同的外时钟。

采用主从卡级联的方案时，主卡一般使用内时钟源模式,而从卡使用外时钟源模式，待主卡、从卡按相应的时钟源模式被初始化完成后，先启动所有从卡，由于主卡还没有被启动没有输出时钟信号，所以从卡进入等待状态，直到主卡被启动的同时所有的从卡被启动，即实现了多卡同步启动的功能。当您需要的采样通道数大于一个卡的通道数时，您可考虑使用多卡级连的方式扩展通道数量。

多卡级联的连接方法

采用共同的外触发的方案时，设置所有的参数请保持一致。首先设置每块卡的硬件参数，并且都使用外触发（DTR），连接好要采集的信号，通过CN1接口的DTR管脚接入触发信号，然后点击“开始数据采集”按钮，这时采集卡并不采集，等待外部触发信号，当每块采集卡都进入等待外部触发信号的状态下，使用同一个外部触发信号同时启动AD转换，达到同步采集的效果。连接方法如下：

外触发同步采集的连接方法

注意：使用DTR时请使用内时钟模式

采用共同的外时钟的方案时，设置所有的参数请保持一致。首先设置每块卡的硬件参数，并且都使用外

时钟，连接好要采集的信号，然后点击“开始数据采集”按钮，这时采集卡并不采集，等待外部时钟信号；当

每块采集卡都进入等待外部时钟信号的状态下，接入外部时钟信号同时启动AD转换，达到同步采集的效果。连接方法如下：

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外时钟同步采集的连接方法

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第五章数据格式、排放顺序及换算关系

第一节、AD 模拟量输入数据格式及码值换算

一、AD 双极性模拟量输入的数据格式

如下表所示：

以标准 C（即 ANSI C）语法公式说明如何将原码数据换算成电压值：

±10V量程: Volt = (20000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF) – 10000.00;

±5V 量程: Volt = (10000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF) – 5000.00; ±2.5V 量程：Volt = (5000.00/65536)*(ADBuffer[0]&0xFFFF) –2500.00;

二、AD 单极性模拟量输入数据格式

如下表所示：

标准 C（即 ANSI C）语法公式说明如何将原码数据换算成电压值：

0～10V 量程：Volt = (10000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF); 0～5V 量程：Volt = (5000.00/65536)*(ADBuffer[0]&0xFFFF);

第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序

一、单通道

当采样通道总数（stChannel – ADPara.FirstChannel + 1）等于1时(即首通道等于末通道)，则为

单通道采集。二、多通道

当采样通道总数（stChannel – ADPara.FirstChannel + 1）大于1时(即首通道不等于末通道)，则为多通道采集(注意末通道必须大于或等于首通道)。

举例说明，假设AD的以下硬件参数取值如下： ADPara. FirstChannel = 0; ADPara. LastChannel = 2;

第一个字属于通道AI0的第1个点，

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第二个字属于通道AI1的第1个点，

第三个字属于通道AI2的第1个点，第四个字属于通道AI0的第2个点，第五个字属于通道AI1的第2个点，第六个字属于通道AI2的第2个点，第七个字属于通道AI0的第3个点，第八个字属于通道AI1的第3个点，

第九个字属于通道AI2的第3个点……

则采样的AD数据在ADBuffer[ ]缓冲区中的排放顺序为：0、1、2、0、1、2、0、1、2、0、1、2……其他情况依此类推。

二、AD 外触发功能

在初始化AD时，若AD硬件参数ADPara. TriggerMode = PCI8622_TRIGMODE_POST时，则可实现外触发

采集。在外触发采集功能下，调用StartDeviceProAD函数启动AD时，AD并不立即进入转换过程，而是要等待

外部硬件触发源信号符合指定条件后才开始转换AD数据，也可理解为硬件触发。其外部硬件触发源信号由

CN1中的DTR管脚输入提供。关于在什么条件下触发AD，由用户选择的触发类型(TriggerType)、触发方向

（TriggerDir）共同决定。

触发信号为数字信号（TTL电平）时使用DTR触发，工作原理详见下文。触发类型分为边沿触发和脉冲触发：

（1）、边沿触发功能

ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_NEGATIVE时，即选择触发方向为负向触发。即当DTR触发源信号由高电平变为低电平时（也就是出现下降沿信号）产生触发事件，AD即刻进入转换过程，其后续变化对 AD采集无影响。

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图 6.2 下降沿触发图例

ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_POSITIVE时，即选择触发方向为正向触发。即当DTR触发源信

号由低电平变为高电平时（也就是出现上升沿信号）

产生触发事件，AD即刻进入转换过程，其后续变化对

AD采集无影响。

ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_POSIT_NEGAT时，即选择触发方向为上正负向触发。它的特点是只要DTR出现高低电平的跳变时（也就是出现上升沿或下降沿）产生触发事件。AD即刻进入转换过程，其

后续变化对AD采集无影响。此项功能可应用在只要外界的某一信号变化时就采集的场合。

（2）、脉冲电平触发功能

ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_NEGATIVE（负向触发）时，即选择触发方向为负向触发。当 DTR触发信号为低电平时，AD进入转换过程，一旦触发信号为高电平时，AD自动停止转换，当触发信号再

为低电平时，AD再次进入转换过程，即只转换触发信号为低电平时数据。

ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_POSITIVE（正向触发）时，即选择触发方向为正向触发。当DTR

触发信号为高电平时，AD进入转换过程，一旦触发信号为低电平时，AD自动停止转换，当触发信号再为高

电平时，AD再次进入转换过程，即只转换触发信号为高电平时数据。

图 6.3 高电平触发图例

当ADPara.TriggerDir = PCI8622_TRIGDIR_POSIT_NEGAT时，即选择触发方向为正负向触发。它的原理与内部软件触发同理。

，

图 6.4 内时钟模式下的连续采集

说明： a―采样周期二、AD分组采集功能

分组采集（伪同步采集）功能是指AD在采样过程中，组内各通道以内时钟的采样频率进行转换，每两组之间

有一定的等待时间，这段时间称为组间间隔。组循环次数是指在同一组内每个通道循环采集的次数。在

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，

内时钟模式下组循环次数为“1”的分组采集

外时钟脉冲被忽略

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