1
SDUT
数据采集与处理
8.1 概述
8.2 PC - 6319光电隔离模入接口卡
第 8章 数据采集接口板卡
2
SDUT
数据采集与处理
8.1 概述
第 8章 数据采集接口板卡
数据采集板卡 — 在一块印刷电路板上集
成了模拟多路开关、程
控放大器、采样／保持
器,A／ D和 D／ A转换
器等器件。
结果,能够迅速地、方便地构成一个数据
采集与处理系统。
3
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数据采集与处理
第 8章 数据采集接口板卡
PC-6319光电隔离模入接口卡
4
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数据采集与处理
第 8章 数据采集接口板卡
中泰工控 PCI总线系列产品
5
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数据采集与处理
第 8章 数据采集接口板卡
中泰工控 USB系列产品
6
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数据采集与处理
第 8章 数据采集接口板卡
8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
1,概述
该卡适用于符合 PC／ ISA 总线标准的
PC机 。
该卡采用三总线光电隔离技术，使被
测量系统与计算机之间完全电气隔离。
适用于恶劣环境的工业现场数据采集
以及必须保证人身安全的人体信号采集。
7
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
2,主要技术指标
A／ D通道数, 单端 32路；双端 16路
输入信号范围, 0V～ 10V； ± 5V； ± 10V
最大允许输入电压, ± 15V
输入阻抗, ≥ 100MΩ
共模抑制比 (典型值 )：
90dB (G=1)； 110dB ( G= 10)； 130dB (G>100)
8
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
放大器可选增益,
× 1； × 10； × 100； × 1000 (倍 )
A／ D转换器位数, 12位
A／ D转换时间, 10 ?s
系统最快采样速率, 15 kHz／ s
系统综合误差, ≤0.2 % FSR (× 1倍时 )
A／ D启动方式, 程序启动／外触发启动
A／ D工作方式,程序查询／中断请求
9
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
A／ D转换输出码制,单极性为二进制码
双极性为偏移二进制码
隔离形式,三总线光电隔离型
隔离电压, ≥500V
电源功耗, ± 5V(± 10%) ≤900mA
10
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3,PC-6319光电隔离模入接口卡工作原理
图 8.3 PC-6319光电隔离模入接口卡工作原理
多路开关
D0～ D4
数据缓冲器
光电耦合器
通道译码器
放大
A0～ A1
IO
W
IO
R
RES
ET
IR
Q n
接口控制
逻辑
光电耦合器
倍率选择
A／ D
缓冲器
光电耦合器
缓冲器
D0～ D7D7A4～ A9
地址
译码
模拟信号
STS
11
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
板卡组成
多路开关
高性能放大器
A／ D芯片
接口控制逻辑
光电隔离器
多路开关
由 4片八选一模拟开关芯片等组成，
改变跨接插座可以选择 32路单端或 16路
双端输入方式 。
12
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数据采集与处理
8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
高性能放大器 型号为 AD620。
一种低功耗、高精度的仪表放大器，
具有良好的交直流特性，并且可以方便地
改变放大增益。
模／数转换器
转换器型号为 AD1674,其内部自带
采样／保持器和精密基准电源，具有较
AD574A更高的转换速率和转换精度。
13
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
接口控制逻辑电路及光电隔离电路
接口控制逻辑电路用来产生与各种
操作有关的控制信号。
光隔电路采用 5片 TLP521-4 光耦对
系统总线与模拟信号之间进行光电隔离，
以免相互间干扰。
14
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
DC － DC电源电路
它由电源模块及相关滤波元件组成。
作用,输入电压 +5V,输出与原边隔离的电
压 ± 15V和 +5V。
用途,除供板卡使用外,还可以向外提供
电流不大于 20mA的 +5V电源 。
15
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4,使用与操作
器件的调整
主要可调整器件的位置见图 8.4。
16
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D C - D C
5 D 1 5 S 5
P C - 6 3 1 9
ON
K 1
7K
2K
3K4K
5K
6K
8K
CZ
1
W 1 2W
3W
图8, 4 P C - 6 3 1 9 接口卡可调元件的位置
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输入信号接口定义
接口卡采用 40芯插座作为输入信号接
口，插座各脚的信号定义见图 8.5。
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模拟地
数字地
模拟地
数字地
E, T E, T
17CH
18CH
19CH
CH 1
2CH
3CH 3CH +
( )
-CH
1CH 1 +
( )
-
2CH2CH +
( )
-
3CH
( )+
4CH
21CH
20CH
5CH
6CH 22CH
4CH
-4CH
-5CH( )+
5CH
( )+
6CH -6CH
23CH
26CH
8CH
24CH
9CH 25
CH
( )
7CH +
( )
10CH +
7CH
-
7CH
( )-
8
CH( )+
8CH
( )+
9CH
( )-
9CH
10CH
11CH -
( )
-10CH( )
11CH
( )+
11CH
30CH
28CH
( )-
12CH
27CH
12CH
( )+
1
2
CH
13CH
( )
13CH +
-
13CH
( )CH
29
14CH
( )+
14CH
( )
14CH
-
31CH
( )-
15CH15CH
( )+
15CH
16CH +16CH 32CH -
16CH
( )
+ 5 V + 5 V
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
图8, 5 输入信号插座接口定义
用户可根据实际需
要选择连接：
① 单端接法
例如, CH1,CH2
② 双端接法
例如, CH1与 CH17 为一组
CH2与 CH18为一组
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注意,为了减少信号通道之间的串扰和保
护通道开关，凡不使用的信号端均
应与模拟地短接。
I／ O基地址选择
I／ O基地址的选择是通过开关进行的。
开关拨至 ON处为 0,反之为 1。
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地址的选择范围一般为,
0100H～ 01FFH；
0210H～ 02FFH；
0300H～ 036FH。
I／ O基地址选择举例说明如图 8.6所示 。
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0100H
0000000010
图 8.6 I／ O基地址选择举例
ON
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0100H
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0280H
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0318H
A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0280H
ON ON
101
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跨接插座的用法
⑴ 单 /双端输入方式选择
K2,K3为单／双端输入方式选拔跨
接插座，二者应共同使用。
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D
S
D
D
D
S
S
S
D
D
S
S
K
3 2
K
2
KK
3
( a ) ( b )
图8, 7 单/ 双输入方式选择
( a ) 单端输入方式 ( b ) 双端输入方式
⑵ 放大器增益选择
K4为放大器增益选择插座。请看书，
自习。
24
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⑶ 转换码制的选择
K5为转换码制的选择插座，应根据
输入信号的极性进行选择，选择方法如
图 8.8所示 。
S D S D
K
5
K
5
( a) ( b )
图8, 8 转换码制选择
( a ) 双极性偏移码 ( b ) 单极性原码
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控制口地址与有关数据格式
⑴ 控制端口的操作地址与功能
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表 8.1 端口地址与功能
注, BASE为 I／ O基地址
IOW
IOW
IOR
IOR
端口操作
地址 操作命令 功 能
BASE + 0 写通道代码，选通道
BASE + 1 启动 A／ D转换 (写入任意数值 )
BASE + 2 查询 A／ D转换状态，读高4位转换结果
BASE + 3 读 A／ D低 8位转换结果，清 A／D转换状态及中断标志 。
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⑵ 查询 A／ D转换状态数据格式
表 8.2 A／ D转换状态数据格式 （ × 表示任意 ）
IOR
操作
命 令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A／ D转换
状 态
IOR
1 × × × × × × × 正在转换
0 × × × × × × × 转换结束
1× 27+0× 26+0× 25+0× 24+0× 23+0× 22+0× 21+0× 20=128
A／ D转换状态的十进制数据：
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⑶ 通道代码数据格式
通道代码数据格式见表 8.3
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表 8.3 通道代码数据格式
通道
号
十进制
代 码
十六进
制代码
输入
方式
通道
号
十进制
代 码
十六进
制代码
输入
方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
0DH
0EH
0FH
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
10H
11H
12H
13H
14H
15H
16H
17H
18H
19H
1AH
1BH
1CH
1DH
1EH
1FH
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
30
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⑷ A／ D转换结果数据格式
表 8.4 A／ D转换结果数据格式
IOR
端口
地址
操作
命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 意 义
基地
址 +2 0 0 0 0 DB11 DB10 DB9 DB8 高 4位数据
基地
址 +3 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 低 8位数据IOR
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5,模入码制以及数据与模拟量的对应关系
单极性方式工作
输入信号的电压为 0V～ 10V 时,
转换后的 12 位数码为二进制码 。
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 /4096 (V)
即 1LSB = 2.44 mV
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双极性方式工作
转换后的 12位数码为二进制偏移码 。
此时 12位数码最高位 （ DB11） 为符号位,
" 0 " 表示负, " 1 " 表示正 。
输入信号为 -5V～ +5V 时,
模拟电压值 = 数码 × 10 / 4096 - 5 (V)
即 1LSB = 2.44 mV
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
输入信号为 -10V～ +10V 时,
模拟电压值 = 数码 × 20 / 4096 - 10 (V)
即 1LSB = 4.88 mV
9,编程举例
用 BASIC 程序控制 A／ D转换
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【 例 】 以单极性方式对通道 1连续采样 100次，程
序启动 A／ D转换, 程序查询取数 。 Quick
BASIC程序如下,
CLS ′清屏
ADDER% = &H300 ′板卡基地址设为 0300H
A = INP(ADDER%+3) ′清转换及中断标志
CH = 0 ′选择通道 1
OUT ADDER％,CH ′送通道代码
FOR I = 1 TO 30, NEXT I ′延时，等待多
路开关稳定
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FOR I = 0 TO 99 ′设采样次数
OUT ADDER% + 1,0 ′启动 A／ D转换
80 IF INP(ADDER% + 2) >128 THEN 80 ′查
′ 询 A／ D转换状态
H = INP(ADDER% +2) ′读高 4位结果
L = INP(ADDER% +3) ′读低 8位结果
100 U = (H ＊ 256 + L) ＊ 10 / 4096
PRINT " U = " ; U ; " V "
NEXT I, END
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注意：
如果是双极性信号，则 100行改为
100 U = (H ＊ 256 + L) ＊ 10 / 4096 - 5
由于高 4位数据是通过数据总线的 D3～ D0
传送, 因此, 在合成 12位数据时, 必须
将高 4位各位均上移 8位 （ 十进制为 256）,
故 100语句行中的 " H＊ 256+L "完成 高 4
位上移 8位的操作 。
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8.1 概述
8.2 PC - 6319光电隔离模入接口卡
第 8章 数据采集接口板卡
2
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8.1 概述
第 8章 数据采集接口板卡
数据采集板卡 — 在一块印刷电路板上集
成了模拟多路开关、程
控放大器、采样／保持
器,A／ D和 D／ A转换
器等器件。
结果,能够迅速地、方便地构成一个数据
采集与处理系统。
3
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第 8章 数据采集接口板卡
PC-6319光电隔离模入接口卡
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第 8章 数据采集接口板卡
中泰工控 PCI总线系列产品
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中泰工控 USB系列产品
6
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第 8章 数据采集接口板卡
8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
1,概述
该卡适用于符合 PC／ ISA 总线标准的
PC机 。
该卡采用三总线光电隔离技术，使被
测量系统与计算机之间完全电气隔离。
适用于恶劣环境的工业现场数据采集
以及必须保证人身安全的人体信号采集。
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2,主要技术指标
A／ D通道数, 单端 32路；双端 16路
输入信号范围, 0V～ 10V； ± 5V； ± 10V
最大允许输入电压, ± 15V
输入阻抗, ≥ 100MΩ
共模抑制比 (典型值 )：
90dB (G=1)； 110dB ( G= 10)； 130dB (G>100)
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放大器可选增益,
× 1； × 10； × 100； × 1000 (倍 )
A／ D转换器位数, 12位
A／ D转换时间, 10 ?s
系统最快采样速率, 15 kHz／ s
系统综合误差, ≤0.2 % FSR (× 1倍时 )
A／ D启动方式, 程序启动／外触发启动
A／ D工作方式,程序查询／中断请求
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
A／ D转换输出码制,单极性为二进制码
双极性为偏移二进制码
隔离形式,三总线光电隔离型
隔离电压, ≥500V
电源功耗, ± 5V(± 10%) ≤900mA
10
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
3,PC-6319光电隔离模入接口卡工作原理
图 8.3 PC-6319光电隔离模入接口卡工作原理
多路开关
D0～ D4
数据缓冲器
光电耦合器
通道译码器
放大
A0～ A1
IO
W
IO
R
RES
ET
IR
Q n
接口控制
逻辑
光电耦合器
倍率选择
A／ D
缓冲器
光电耦合器
缓冲器
D0～ D7D7A4～ A9
地址
译码
模拟信号
STS
11
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
板卡组成
多路开关
高性能放大器
A／ D芯片
接口控制逻辑
光电隔离器
多路开关
由 4片八选一模拟开关芯片等组成，
改变跨接插座可以选择 32路单端或 16路
双端输入方式 。
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
高性能放大器 型号为 AD620。
一种低功耗、高精度的仪表放大器，
具有良好的交直流特性，并且可以方便地
改变放大增益。
模／数转换器
转换器型号为 AD1674,其内部自带
采样／保持器和精密基准电源，具有较
AD574A更高的转换速率和转换精度。
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
接口控制逻辑电路及光电隔离电路
接口控制逻辑电路用来产生与各种
操作有关的控制信号。
光隔电路采用 5片 TLP521-4 光耦对
系统总线与模拟信号之间进行光电隔离，
以免相互间干扰。
14
SDUT
数据采集与处理
8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
DC － DC电源电路
它由电源模块及相关滤波元件组成。
作用,输入电压 +5V,输出与原边隔离的电
压 ± 15V和 +5V。
用途,除供板卡使用外,还可以向外提供
电流不大于 20mA的 +5V电源 。
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
4,使用与操作
器件的调整
主要可调整器件的位置见图 8.4。
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D C - D C
5 D 1 5 S 5
P C - 6 3 1 9
ON
K 1
7K
2K
3K4K
5K
6K
8K
CZ
1
W 1 2W
3W
图8, 4 P C - 6 3 1 9 接口卡可调元件的位置
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输入信号接口定义
接口卡采用 40芯插座作为输入信号接
口，插座各脚的信号定义见图 8.5。
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8.4 PC-6319光电隔离模入接口卡
模拟地
数字地
模拟地
数字地
E, T E, T
17CH
18CH
19CH
CH 1
2CH
3CH 3CH +
( )
-CH
1CH 1 +
( )
-
2CH2CH +
( )
-
3CH
( )+
4CH
21CH
20CH
5CH
6CH 22CH
4CH
-4CH
-5CH( )+
5CH
( )+
6CH -6CH
23CH
26CH
8CH
24CH
9CH 25
CH
( )
7CH +
( )
10CH +
7CH
-
7CH
( )-
8
CH( )+
8CH
( )+
9CH
( )-
9CH
10CH
11CH -
( )
-10CH( )
11CH
( )+
11CH
30CH
28CH
( )-
12CH
27CH
12CH
( )+
1
2
CH
13CH
( )
13CH +
-
13CH
( )CH
29
14CH
( )+
14CH
( )
14CH
-
31CH
( )-
15CH15CH
( )+
15CH
16CH +16CH 32CH -
16CH
( )
+ 5 V + 5 V
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
图8, 5 输入信号插座接口定义
用户可根据实际需
要选择连接：
① 单端接法
例如, CH1,CH2
② 双端接法
例如, CH1与 CH17 为一组
CH2与 CH18为一组
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注意,为了减少信号通道之间的串扰和保
护通道开关，凡不使用的信号端均
应与模拟地短接。
I／ O基地址选择
I／ O基地址的选择是通过开关进行的。
开关拨至 ON处为 0,反之为 1。
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地址的选择范围一般为,
0100H～ 01FFH；
0210H～ 02FFH；
0300H～ 036FH。
I／ O基地址选择举例说明如图 8.6所示 。
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0100H
0000000010
图 8.6 I／ O基地址选择举例
ON
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0100H
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0280H
1 2 3 4 5 6 7
A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
0318H
A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
0280H
ON ON
101
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跨接插座的用法
⑴ 单 /双端输入方式选择
K2,K3为单／双端输入方式选拔跨
接插座，二者应共同使用。
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D
S
D
D
D
S
S
S
D
D
S
S
K
3 2
K
2
KK
3
( a ) ( b )
图8, 7 单/ 双输入方式选择
( a ) 单端输入方式 ( b ) 双端输入方式
⑵ 放大器增益选择
K4为放大器增益选择插座。请看书，
自习。
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⑶ 转换码制的选择
K5为转换码制的选择插座，应根据
输入信号的极性进行选择，选择方法如
图 8.8所示 。
S D S D
K
5
K
5
( a) ( b )
图8, 8 转换码制选择
( a ) 双极性偏移码 ( b ) 单极性原码
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控制口地址与有关数据格式
⑴ 控制端口的操作地址与功能
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表 8.1 端口地址与功能
注, BASE为 I／ O基地址
IOW
IOW
IOR
IOR
端口操作
地址 操作命令 功 能
BASE + 0 写通道代码，选通道
BASE + 1 启动 A／ D转换 (写入任意数值 )
BASE + 2 查询 A／ D转换状态，读高4位转换结果
BASE + 3 读 A／ D低 8位转换结果，清 A／D转换状态及中断标志 。
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⑵ 查询 A／ D转换状态数据格式
表 8.2 A／ D转换状态数据格式 （ × 表示任意 ）
IOR
操作
命 令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A／ D转换
状 态
IOR
1 × × × × × × × 正在转换
0 × × × × × × × 转换结束
1× 27+0× 26+0× 25+0× 24+0× 23+0× 22+0× 21+0× 20=128
A／ D转换状态的十进制数据：
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⑶ 通道代码数据格式
通道代码数据格式见表 8.3
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表 8.3 通道代码数据格式
通道
号
十进制
代 码
十六进
制代码
输入
方式
通道
号
十进制
代 码
十六进
制代码
输入
方式
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
0DH
0EH
0FH
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
单／双
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
10H
11H
12H
13H
14H
15H
16H
17H
18H
19H
1AH
1BH
1CH
1DH
1EH
1FH
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
单
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⑷ A／ D转换结果数据格式
表 8.4 A／ D转换结果数据格式
IOR
端口
地址
操作
命令 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 意 义
基地
址 +2 0 0 0 0 DB11 DB10 DB9 DB8 高 4位数据
基地
址 +3 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 低 8位数据IOR
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5,模入码制以及数据与模拟量的对应关系
单极性方式工作
输入信号的电压为 0V～ 10V 时,
转换后的 12 位数码为二进制码 。
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 /4096 (V)
即 1LSB = 2.44 mV
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双极性方式工作
转换后的 12位数码为二进制偏移码 。
此时 12位数码最高位 （ DB11） 为符号位,
" 0 " 表示负, " 1 " 表示正 。
输入信号为 -5V～ +5V 时,
模拟电压值 = 数码 × 10 / 4096 - 5 (V)
即 1LSB = 2.44 mV
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输入信号为 -10V～ +10V 时,
模拟电压值 = 数码 × 20 / 4096 - 10 (V)
即 1LSB = 4.88 mV
9,编程举例
用 BASIC 程序控制 A／ D转换
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【 例 】 以单极性方式对通道 1连续采样 100次，程
序启动 A／ D转换, 程序查询取数 。 Quick
BASIC程序如下,
CLS ′清屏
ADDER% = &H300 ′板卡基地址设为 0300H
A = INP(ADDER%+3) ′清转换及中断标志
CH = 0 ′选择通道 1
OUT ADDER％,CH ′送通道代码
FOR I = 1 TO 30, NEXT I ′延时，等待多
路开关稳定
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FOR I = 0 TO 99 ′设采样次数
OUT ADDER% + 1,0 ′启动 A／ D转换
80 IF INP(ADDER% + 2) >128 THEN 80 ′查
′ 询 A／ D转换状态
H = INP(ADDER% +2) ′读高 4位结果
L = INP(ADDER% +3) ′读低 8位结果
100 U = (H ＊ 256 + L) ＊ 10 / 4096
PRINT " U = " ; U ; " V "
NEXT I, END
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注意：
如果是双极性信号，则 100行改为
100 U = (H ＊ 256 + L) ＊ 10 / 4096 - 5
由于高 4位数据是通过数据总线的 D3～ D0
传送, 因此, 在合成 12位数据时, 必须
将高 4位各位均上移 8位 （ 十进制为 256）,
故 100语句行中的 " H＊ 256+L "完成 高 4
位上移 8位的操作 。
