Beijing Art Technology PCI8211 Service Manual
PCI8211 数据采集卡
硬件使用说明书
北京阿尔泰科技发展有限公司
产品研发部修订
北京阿尔泰科技发展有限公司
目 录
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、DA 模拟量输出功能.........................................................................................................................2
第四节、DI 数字量输入功能 ..........................................................................................................................2
第五节、DO 数字量输出功能.........................................................................................................................2
第六节、CNT 定时/计数器功能 .....................................................................................................................2
第七节、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 .............................................................................................................................4
四、状态灯 ...............................................................................................................................................5
第三章 信号输入输出连接器..................................................................................................................................6
第一节、信号输入输出连接器定义................................................................................................................6
第二节、DI/DO 数字量信号输入连接器定义................................................................................................7
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
第二节、DA 模拟量输出的信号连接方法.....................................................................................................8
第三节、DI 数字量输入的信号连接方法 ......................................................................................................8
第四节、DO 数字量输出的信号连接方法.....................................................................................................9
第五节、时钟输入输出和触发信号连接方法................................................................................................9
第六节、多卡同步的实现方法........................................................................................................................9
第五章 数据格式、排放顺序及换算关系............................................................................................................12
第一节、
第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 ...............................................................................12
第三节、DA 模拟量输出数据格式及码值换算...........................................................................................13
第六章 AD 功能的使用方法.................................................................................................................................14
第一节、AD 触发功能的使用方法...............................................................................................................14
第二节、AD 内时钟与外时钟功能的使用方法...........................................................................................18
第三节、AD 连续与分组采集功能的使用方法...........................................................................................18
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、关于 AD 数据端口高位空闲部分的定义......................................................................................12
一、单通道 .............................................................................................................................................12
二、多通道 .............................................................................................................................................12
一、DA 单极性模拟量输出数据格式...................................................................................................13
二、DA 双极性电压输出的数据格式...................................................................................................13
一、AD 内触发功能............................................................................................................................... 14
二、AD 外触发功能............................................................................................................................... 14
一、AD 内时钟功能............................................................................................................................... 18
二、AD 外时钟功能............................................................................................................................... 18
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PCI8211 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.1.11
一、AD 连续采集功能 .......................................................................................................................... 18
二、AD 分组采集功能 .......................................................................................................................... 18
第七章 CNT 定时/计数器功能............................................................................................................................. 21
第一节、功能概述......................................................................................................................................... 21
第二节、计数器方式..................................................................................................................................... 21
一、简单计数和时间测量功能............................................................................................................. 21
二、缓冲计数和时间测量功能............................................................................................................. 24
第三节、脉冲发生器方式............................................................................................................................. 26
一、脉冲发生器输出类型..................................................................................................................... 26
二、脉冲发生器功能............................................................................................................................. 27
第八章 产品的应用注意事项、校准、保修....................................................................................................... 32
第一节、注意事项......................................................................................................................................... 32
第二节、AD 模拟量输入的校准 .................................................................................................................. 32
第三节、DA 模拟量输出的校准 .................................................................................................................. 32
第四节、保修................................................................................................................................................. 32
附录 A：各种标识、概念的命名约定................................................................................................................. 33
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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 PCI8211 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：LTC1410
◆ 输入量程(InputRange)：±5V、±2.5V
◆ 转换精度：12 位(Bit)
◆ 采样速率(Frequency)：1Hz～1MHz
说明：各通道实际采样速率 = 采样速率 / 采样通道数
◆ 模拟输入通道总数：64 路单端
◆ 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
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 40，最高为 40000000
◆ 通道切换方式：首末通道顺序切换
◆ 数据读取方式：非空和半满查询方式、DMA 方式
◆ 存储器深度： 8K 字（点）FIFO 存储器
◆ 存储器标志：满、非空、半满
◆ 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
◆ 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）：AT R (模拟触发信号)和 DTR(数字触发信号)
◆ 触发源 AT R 输入范围：低于低触发电平(AO0)，高于高触发电平(AO1) (AO1>AO0)
◆ 触发源 DTR 输入范围：标准 TTL 电平
◆ AD 转换时间：≤0.75uS
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PCI8211 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.1.11
◆ 程控放大器类型：AD825
◆ 模拟输入阻抗: 500GΩ
◆ 放大器建立时间：0.08uS
◆ 非线性误差：±1LSB(最大)
◆ 系统测量精度：0.1%
◆ 工作温度范围：0℃ ～ +70℃
◆ 存储温度范围：-40℃ ～ +120℃
第三节、DA 模拟量输出功能
◆ 转换器类型: AD5725
◆ 输出量程：±10V、±5V、0～10V、0～5V
◆ 转换精度：12 位(Bit)
◆ 建立时间：10μS(0.01%精度)
◆ 通道数：4 路
◆ 非线性误差：±1LSB(最大)
◆ 输出误差(满量程)：±1LSB
◆ 工作温度范围：-40℃ ～ +85℃
◆ 存储温度范围：-40℃ ～ +120℃
第四节、DI 数字量输入功能
◆ 通道数：8 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
第五节、DO 数字量输出功能
◆ 通道数：8 路
◆ 电气标准: TTL 兼容
◆ 高电平的最低电压：3.8V
◆ 低电平的最高电压：0.44V
第六节、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
第七节、其他指标
◆ 板载时钟振荡器: 40MHz
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第一节、主要元件布局图
第二章 元件布局图及简要说明
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：信号输入输出连接器
P1：DI/DO 数字量输入输出连接器
以上连接器的详细说明请参考《
二、电位器
RP1：AD 模拟量信号输入零点调整
RP2：AD 模拟量信号输入满度调整
RP3：DA 模拟量输出-2.5V 基准电压调整
RP4：AO2 模拟量信号输出满度调节
RP5：AO3 模拟量信号输出满度调节
RP6：AO0 模拟量信号输出满度调节
RP7：AO1 模拟量信号输出满度调节
信号输入输出连接器》章节。
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PCI8211 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.1.11
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PCI8211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
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《PCI8211S》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）。
ID0ID1ID2ID3
ON
1234
上图表示“1111”，则表示的物理ID号为15
ID0ID1ID2ID3
ON
1
234
上图表示“0111”，则代表的物理ID号为7
ID0ID1ID2ID3
ON
1
234
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：
ID3 ID2 ID1 ID0 物理ID（Hex） 物理ID（Dec）
OFF（0） OFF（0） OFF（0）
OFF（0） OFF（0） OFF（0）
OFF（0） OFF（0） ON（1）
OFF（0） OFF（0） ON（1）
OFF（0）
ON（1）
OFF（0） ON（1）
OFF（0） OFF（0）
OFF（0） ON（1） 5 5
OFF（0） ON（1） ON（1） OFF（0）
OFF（0） ON（1） ON（1）
ON（1） OFF（0） OFF（0） OFF（0）
ON（1） OFF（0） OFF（0）
ON（1） OFF（0） ON（1） OFF（0）
ON（1） OFF（0） ON（1）
ON（1） ON（1） OFF（0） OFF（0）
ON（1） ON（1） OFF（0）
ON（1） ON（1） ON（1） OFF（0）
ON（1） ON（1） ON（1）
OFF（0） 0 0
ON（1） 1 1
OFF（0） 2 2
ON（1） 3 3
4 4
6 6
ON（1） 7 7
8 8
ON（1） 9 9
A 10
ON（1） B 11
C 12
ON（1） D 13
E 14
ON（1） F 15
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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 78 芯 D 型插头 CN1 的管脚定义（图形方式）
AO0
AO2
AGND
AGND
ATR
AI7
AI9
AI6
AI11
AI5
AI13
AI4
AI15
AI3
AI17
AI2
AI19
AI1
AI21
AI0
AI23
AI63
AI27
AI62
AI31
AI61
AI35
AI60
AI39
AI59
AI43
AI58
AI47
AI57
AI51
AI56
AI55
DGND
CLKIN/CLK
59
78
58
77
57
76
56
75
55
74
54
73
53
72
52
71
51
70
50
69
49
68
48
67
47
66
46
65
45
64
44
63
43
62
42
61
41
60
40
20
39
19
38
18
37
17
36
16
35
15
34
14
33
13
32
12
31
11
30
10
29
9
28
8
27
7
26
6
25
5
24
4
23
3
22
2
21
1
CLKOUT/OUT
AO1
AO3
AGND
AGND
AGND
AI8
AI10
AI12
AI14
AI16
AI18
AI20
AI22
AI24
AI25
AI26
AI28
AI29
AI30
AI32
AI33
AI34
AI36
AI37
AI38
AI40
AI41
AI42
AI44
AI45
AI46
AI48
AI49
AI50
AI52
AI53
AI54
DTR/GATE
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：
AD部分相关管脚定义：
管脚信号名称 管脚特性 管脚功能定义 注释
AI0～AI63 Input AD模拟量输入管脚，分别对应于64个模拟单端通道，当
为双端时，其AI0-AI31分别与AI32-AI63构成信号输入的
正负两端，即AI0-AI31接正端，AI32-AI63接负端。
AO0～AO3 Output DA模拟量输出管脚，对应4个模拟量输出通道。
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AGND GND 模拟信号地，当输入输出模拟信号时最好用它作为参考地
DGND GND 数字信号地，当输入输出数字信号时最好用它作为参考地
CLKIN Input 板外时钟输入，参考地请使用DGND
CLKOUT Output 板内时钟输出，参考地请使用DGND
ATR Input 模拟外触发信号输入，参考地为AGND
DTR Input 数字触发信号输入，参考地请使用DGND
CNT定时/计数器部分相关管脚定义：
管脚信号名称 管脚特性 管脚功能定义 注释
CLK Input 定时/计数器时钟源输入，参考地请使用DGND。当计数时钟使
用外部时钟时，计数时钟的频率范围为不超过20MHz。默认情
况计数时钟为板内时钟LOCAL_CLK，频率范围为620Hz ～
20MHz
OUT Output 定时/计数器输出，只有禁止时钟输出时为计数器OUT输出，否
则作为AD的时钟输出CLKOUT。默认下为计数器OUT输出，参
考地请使用DGND
GATE Input 定时/计数器门控输入，参考地请使用DGND
DGND 数字地，使用定时/计数器时建议使用数字地
第二节、DI/DO 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)
+5V +5V
DI0
DI2 DI3
DI4 DI5
DI6 DI7
DO0 DO1
DO2
DO4 DO5
DO6 DO7
DGND DGND
关于20芯插头P1的管脚定义(表格形式)
管脚信号名称 管脚特性 管脚功能定义
DI0-DI7 Input 数字量输入，其参考地请使用本端口上的DGND
DO0～DO7 Input 数字量输出，其参考地请使用本端口上的DGND
+5V Input +5V电源输入
DGND GND 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。
关于DO数字量信号的输入连接方法请参考《
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
DI1
DO3
DO数字量输出的信号连接方法》章节。
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PCI8211 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.1.11
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
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，64路模拟输入信号连
接到AI0～AI63端，其公共地连接到AGND端。
模
拟
信
号
输
入
端
口
AI0
AI1
AI2
AI63
AGND
被测现场的模拟信号
现场设备
现场设备
第二节、DA 模拟量输出的信号连接方法
信
号
输
入
输
出
连
接
器
AO0
AO1
AO3
AGND
控制现场的模拟信号
现场设备
现场设备
第三节、DI 数字量输入的信号连接方法
开
关
量
输
入
端
口
DI0
DI1
DI2
DI7
DGND
被测现场开关的信号
现场开关设备
现场开关设备
8
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