產(chǎn)品主要特性:
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：±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的運算關系為： G ＝ 1 ＋ 50KΩ/RG
→ 性能及技術指標
USB2016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，構成實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心、特別是野外測控、醫(yī)療設備等領域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)，也可構成工業(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。
USB2016板上設計有16Bit分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器和12Bit分辨率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:±10V，D/A轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍: 0～5V、0～10V、±5V、±10V。16路開關量輸入，16路開關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、性能和技術指標
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：±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的運算關系為： G ＝ 1 ＋ 50KΩ/RG
★放大器增益與電阻RG的對應關系如下表所示：
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：16Bit(65536)
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)字端口滿足標準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
USB2016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量管腳定義
4.1 主要元件位置圖
圖4.1.1為USB2016板的主要跳線位置圖， 此位置圖上跳線設置為出廠標準設置。設置為：單端輸入方式，模擬輸入范圍±10V，模擬輸出范圍±5V。
XS1: 模擬信號輸入/輸出引線插座
XS2：開關量輸入/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
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，各通道的對應關系如下表：
原始通道對 對應的采樣通道號 原始通道對 對應的采樣通道號
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關于XS2開關量輸入/輸出及8254接口引線插座的管腳定義
DI0～DI15為開關量輸入
DO0～DO15為開關量輸出
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、AD數(shù)據(jù)格式：
A/D轉(zhuǎn)換結果寄存器各位定義如下：
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
AD15 AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0
其中：AD15～AD0：為A/D轉(zhuǎn)換結果的16位數(shù)據(jù)，它的具體定義如下表。
USB2005板為雙極性模擬輸入時的結果數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸入 A/D結果編碼 原始碼(十六進制) 原始碼(十進制) 電壓mV
正滿度 0111 1111 1111 1111 7FFF 32767 +9999.69
正滿度－1LSB 0111 1111 1111 1110 7FFE 32766 +9999.38
中間值+1LSB 0000 0000 0000 0001 0001 1 +0.3052
中間值（零點） 0000 0000 0000 0000 0000 0 0
中間值－1LSB 1111 1111 1111 1111 FFFF -1 -0.3052
負滿度+1LSB 1000 0000 0000 0001 8001 -32767 -9999.69
負滿度 1000 0000 0000 0000 8000 -32768 -10000.00
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為需要進行D/A轉(zhuǎn)換的12 位數(shù)據(jù)。NC：不用。
USB2016板DA為雙極性電壓輸出時數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸出 D/A數(shù)據(jù)編碼 AD原始碼(十六進制) 求補后的碼(十進制)
正滿度 1111 1111 1111 FFF 4095
正滿度－1LSB 1111 1111 1110 FFE 4094
中間值+1LSB 1000 0000 0001 801 2049
中間值（零點） 1000 0000 0000 800 2048
中間值－1LSB 0111 1111 1111 7FF 2047
負滿度+1LSB 0000 0000 0001 001 1
負滿度 0000 0000 0000 000 0
USB2016板DA為單極性電壓輸出時的數(shù)據(jù)格式如下表所示：
輸出 DA結果編碼 AD原始碼(十六進制) 求補后的碼(十進制)
正滿度 1111 1111 1111 FFF 4095
正滿度－1LSB 1111 1111 1110 FFE 4094
零點+1LSB 1000 0000 0001 801 2049
零點 0000 0000 0000 000 0
六、模擬輸入信號的連接方式
6．1 單端輸入方式：
USB2016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，主要應用在噪聲干擾不高的場合
6．2雙端輸入方式：
USB2016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+～IN7+端，其模擬輸入信號負端接到IN00-～IN7-端，并在距離XS1插座近處，在IN00-～IN07-端與AGND端各接一只幾十KΩ至幾百KΩ的電阻（當現(xiàn)場信號源內(nèi)阻小于100Ω時，該電阻應為現(xiàn)場信號源內(nèi)阻的1000倍；當現(xiàn)場信號源內(nèi)阻大于100Ω時，該電阻應為現(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，主要應用在噪聲干擾高的場合
七、使用方法
1、用USB電纜將USB2016板與主機連接起來，若發(fā)光二極管亮，則表示USB2016板電源已接通。
2、時主機屏幕上會顯示檢測到artUSB2016設備，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USB2016操作系統(tǒng)，即可檢測設備是否正常工作。
注：其硬件參數(shù)配置請參考軟件說明書中USB部分的結構USB_PARA中的介紹。
八、應用注意事項
在公司售出的產(chǎn)品包裝中，用戶將會找到這本說明書和USB2016板，同時還有產(chǎn)品質(zhì)保卡。產(chǎn)品質(zhì)保卡請用戶務必妥善保存，當該產(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USB2016板時，應注意以下問題：
①USB2016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用戶務必注意電源的開關順序，使用時要求先開主機電源，后開信號源的電源；先關主機電源，后關信號源的電源。
九、校準
USB2016板出廠時已經(jīng)校準，只有當用戶使用一段時間后，或者用戶認為需要時才做校準。
準備一塊5位半精度以上數(shù)字電壓表，安裝好USB2016，打開主機電源，預熱15分種。
A/D校準
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9997.56毫伏。
2、 調(diào)整電位器RP6，使讀回的A/D轉(zhuǎn)換結果在7FFH和800H 之間變化。
3、調(diào)整電位器RP7，使讀回的A/D轉(zhuǎn)換結果在FFEH～FFFH之間變化。
4、重復2）、 3）步驟，直到滿足要求為止。
D/A校準
（一） 雙極性輸出的校準：
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的DA通道相連接。
2） 在Windows下運行USB2016測試程序，選擇菜單文件操作下的D/A輸出檢測，根據(jù)需要校準的通道選擇相應的手動單點輸出。
3） 將D/A輸出設置為2048，通過調(diào)整電位器RP5，使相應的D/A輸出為0.000V。
4） 將D/A輸出設置為4095，通過調(diào)整電位器RP1～RP4，使相應的D/A輸出為5.000或10.000V。
5） 重復以上3)、4）步驟，直到滿足要求為止。
（二） 單極性輸出的校準
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
入端與需要校準的DA通道相連接。
2） 在Windows下運行USB2016測試程序，選擇菜單文件操作下的D/A輸出檢測，根據(jù)
需要校準的通道選擇相應的手動單點輸出。
3） 將D/A輸出設置為0，通過調(diào)整電位器RP5，使相應的D/A輸出為0.000V。
4) 將D/A輸出設置為4095，通過調(diào)整電位器RP1～RP4，使相應的D/A輸出為5.000或
10.000V。
5) 重復以上3)、4）步驟，直到滿足要求為止。
十、保修
USB2016自出廠之日起，兩年內(nèi)，凡用戶遵守運輸，貯存和使用規(guī)則，而質(zhì)量低于產(chǎn)品標準者公司免費修理。
附錄 可編程定時/計數(shù)器8254編程描述
有關8254詳細情況請參見8254技術手冊或有關資料。
一、 控制字
在使用8254內(nèi)部計數(shù)器前，必須先向8254內(nèi)部控制字寄存器寫入控制字和寫入計數(shù)器
置值。
控制字寄存器格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD
各位定義如下：
BCD：計數(shù)器計數(shù)方式選擇，可采用二進制或BCD碼。
M2、M1、M0：計數(shù)器工作方式選擇，可有六種工作方式，具體含義見下表。
BCD 計數(shù)類型
0 二進制計數(shù)
1 BCD碼計數(shù)
M2 M1 M0 方式
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 2
0 1 1 3
1 0 0 4
1 0 1 5
SC1 SC0 選擇計數(shù)器
0 0 計數(shù)器0
0 1 計數(shù)器1
1 0 計數(shù)器2
1 1 非法
RL1 RL0 操作類型
0 0 計數(shù)器鎖存操作
0 1 只讀/寫低字節(jié)
1 0 只讀/寫高字節(jié)
1 1 先讀/寫低字節(jié)
后讀/寫高字節(jié)
RL1、RL0計數(shù)器讀寫操作長度選擇，以決定對計數(shù)器進行裝入或讀出是雙字節(jié)還是單字節(jié)。SC1、SC0選擇計數(shù)器0、1或2。
當對8254寫入控制字后，就要給計數(shù)器賦初值了。當控制字D0＝0時，即二進制計數(shù)，初值可在0000H～FFFFH之間選擇，當控制字D0＝1時，則裝入計數(shù)器的初值應選十進制方式，其值可在0000～9999十進制數(shù)之間選擇，但無論何種計數(shù)方式，當初值為0000時，計數(shù)器的計數(shù)值最大。
二、 工作方式
對8254的讀寫操作
方式0-計數(shù)結束中斷
當寫入方式0控制字后，計數(shù)器輸出立即變成低電平，當賦初值后，計數(shù)器馬上開始計數(shù)，并且輸出一直保持低電平，當計數(shù)結束時變成高電平，并且一直保持到重新裝入初值或復位時為止。當控制字中D5D4＝11時，在寫入低字節(jié)后計數(shù)器還不計數(shù)，當寫入高字節(jié)后，計數(shù)器才開始計數(shù)，如果對正在做計數(shù)的計數(shù)器裝入一個新值，則計數(shù)器又從新裝入的計數(shù)值開始，重新作減量計數(shù)。可用門控端GATE控制計數(shù)，當GATE＝0時，禁止計數(shù)，當GATE＝1時，允許計數(shù)。
方式1—可編程單次脈沖方式
該方式要在門控信號GATE作用下工作。當裝入計數(shù)初值N之后，要等GATE由低變高，并保持高時開始計數(shù)，此時輸出OUT變成低電平，當計數(shù)結束時，輸出變成高電平，即輸出單次脈沖的寬度由裝入的計數(shù)初值N來決定。當計數(shù)器減量計數(shù)未到零時，又裝入一個新的計數(shù)值N1，則這個新值，不會影響當前的操作，只有原計數(shù)值減到零且有一個GATE上升沿時，計數(shù)器才從N1開始計數(shù)。如當前操作還未完，又有一次GATE上升沿時，則停止當前計數(shù)，又重新從N1開始計數(shù)，這時輸出單次脈沖就被加寬。
方式2—頻率發(fā)生器方式
在該方式下，計數(shù)器裝入初始值，開始工作后，輸出端將不斷輸出負脈沖，其寬度等于一個時鐘周期，兩負脈沖間的時鐘個數(shù)等于計數(shù)器裝入的初始值。在方式2中門控信號相當于復位信號，當GATE＝0時，立即強迫輸出為高電平，當GATE＝1時，便啟動一次新的計數(shù)周期，這樣可以用一個外部控制邏輯來控制GATE，從而達到同步計數(shù)的作用。當然計數(shù)器也可以用軟件控制GATE而達到同步控制目的。
方式3—方波頻率發(fā)生器方式
與方式2類似，當裝入一個計數(shù)器初值N后，在GATE信號上升沿啟動計數(shù)，定時/計數(shù)器此時作減2計數(shù)，在完成前一半計數(shù)時，輸出一直保持高電平，而在進行后一半計數(shù)時，輸出又變成低電平。若裝入的數(shù)N為奇數(shù)，則在（N＋1）/2個計數(shù)期間，輸出保持高電平。在（N－1）/2個計數(shù)期間，輸出保持低電平。若在一次計數(shù)期間，將一個新的初值裝入計數(shù)器，那么在當前的計數(shù)發(fā)生跳變時，計數(shù)器馬上又按新的計數(shù)開始計數(shù)。
方式4—軟件觸發(fā)選通方式
用控制字設置該方式后，輸出即變?yōu)楦唠娖剑贕ATE＝1時，計數(shù)器一旦裝入初值，便馬上開始計數(shù)，每當計數(shù)結束，便立即在輸出端送出一個寬度等于一個時鐘周期的負脈沖。如果在一次計數(shù)期間，裝入了一個新的計數(shù)值。則在當前的計數(shù)結束，送出負脈沖后，馬上以這個新的計數(shù)開始計數(shù)。在GATE＝0時，禁止計數(shù)，這些均與方式2同，但這不是用GATE的上升沿來啟動計數(shù)的。
方式5—硬件觸發(fā)選通方式
當采用該方式工作時，在GATE信號的上升沿啟動計數(shù)器開始計數(shù)，輸出一直保持高電平，當計數(shù)結束時，輸出一個寬度等于時鐘周期的負脈沖。在此種方式下，GATE是高電平或低電平都不再影響計數(shù)器工作。但計數(shù)操作可用GATE信號的上升沿重新觸發(fā)，便又從原來的初值開始計數(shù)，計數(shù)期間，輸出又一直保持高電平。
在上述六種工作方式中，GATE信號均起作用，現(xiàn)將GATE信號的作用列于表中：
GATE 低電平或下降沿 上升沿 高電平
方式0 禁止計數(shù) 無作用 允許計數(shù)
方式1 無作用 啟動計數(shù)，
下一時鐘后輸出變低 無作用
方式2 禁止計數(shù)并輸出為高 啟動計數(shù) 允許計數(shù)
方式3 禁止計數(shù)并輸出為高 啟動計數(shù) 允許計數(shù)
方式4 禁止計數(shù) 無作用 允許計數(shù)
方式5 無作用 啟動計數(shù) 無作用
注意：8254的每個定時/計數(shù)器在所有操作方式下，均不能設置初值為“１”，否則定時/計數(shù)器將停止計數(shù)及計數(shù)輸出。
