Beijing Art Technology PCI8696 Service Manual
PCI8696 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、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
第七节、板卡外形尺寸 ...................................................................................................................................2
第八节、产品安装核对表................................................................................................................................2
第九节、安装指导 ...........................................................................................................................................3
一、软件安装指导 ...................................................................................................................................3
二、硬件安装指导 ...................................................................................................................................3
第二章 元件布局图及简要说明..............................................................................................................................4
第一节、主要元件布局图................................................................................................................................4
第二节、主要元件功能说明............................................................................................................................4
一、信号输入输出连接器........................................................................................................................4
二、电位器 ...............................................................................................................................................4
三、状态灯 ...............................................................................................................................................4
四、物理 ID 拨码开关 .............................................................................................................................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 数字量信号输入连接器定义 ......................................................................................................7
第三节、DO 数字量信号输出连接器定义.....................................................................................................7
第四章 各种信号的连接方法..................................................................................................................................9
第一节、AD 模拟量输入的信号连接方法.....................................................................................................9
一、AD 单端输入连接方式.....................................................................................................................9
二、AD
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...................................................................................................10
第四节、AD 时钟输入输出和触发信号连接方法.......................................................................................10
第五节、CNT 定时/计数器信号连接方法....................................................................................................10
第六节、多卡同步的实现方法......................................................................................................................11
第五章 数据格式、排放顺序及换算关系............................................................................................................13
第一节、AD 模拟量输入数据格式及码值换算...........................................................................................13
一、AD 双极性模拟量输入的数据格式...............................................................................................13
二、AD 单极性模拟量输入数据格式...................................................................................................13
三、关于 AD 数据端口高位空闲部分的定义 ......................................................................................13
第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 ...............................................................................14
一、单通道 .............................................................................................................................................14
二、多通道 .............................................................................................................................................14
第六章 各种功能的使用方法................................................................................................................................15
第一节、AD 触发功能的使用方法...............................................................................................................15
一、AD 内触发功能............................................................................................................................... 15
双端输入连接方式.....................................................................................................................9
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PCI8696 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.17
二、AD 外触发功能.............................................................................................................................. 15
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 .......................................................................................... 17
一、AD 连续采集功能 .......................................................................................................................... 17
二、AD 分组采集功能 .......................................................................................................................... 17
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....................................................................................................... 31
第一节、注意事项......................................................................................................................................... 31
第二节、AD 模拟量输入的校准 .................................................................................................................. 31
第三节、保修................................................................................................................................................. 31
附录 A：各种标识、概念的命名约定................................................................................................................. 32
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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 PCI8696 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：AD7899-1(兼容 AD7899-2)
◆ 输入量程(InputRange)：
板上 A/D 转换器 AD7899-1：±10V、±5V
板上 A/D 转换器 AD7899-2 ：0～5V、0～2.5V
◆ 转换精度：14 位(Bit)
◆ 采样频率(Frequency)：0.01Hz～400KHz
说明：各通道实际采样速率 = 采样速率 / 采样通道数
采样速率可设置的分辨率取决于频率分频器位数宽度。本设备的分频器为 32Bit 宽度，其基准时钟为
40MHz，即实际采样速度分辨率为：40MHz / 2
◆ 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：非空和半满查询方式、DMA 方式
◆ 存诸器深度： 8K 字（点）FIFO 存储器
◆ 存储器标志：非空、半满、溢出
◆ 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 419400us
◆ 组循环次数(LoopsOfGroup)：软件可设置，最小为 1 次，最大为 256 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)
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约等于 0.0093Hz
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PCI8696 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.17
◆ 触发源 DTR 输入范围：标准 TTL 电平
◆ AD 转换时间：<2.2us
◆ 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：10MΩ
◆ 放大器建立时间：785nS(0.001%)(max)
◆ 非线性误差：±2LSB(最大)
◆ 系统测量精度：0.05%
◆ 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：TTL 兼容
◆ 高电平的最低电压：3. 8V
◆ 低电平的最高电压：0.44V
◆ 上电输出：低电平
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
第七节、板卡外形尺寸
131mm(长) * 102mm(宽)*15mm(高)
第八节、产品安装核对表
打开 PCI8696 板卡包装后，你将会发现如下物品：
1、 PCI8696 板卡一个
2、 ART 软件光盘一张，该光盘包括如下内容 ：
a) 本公司所有产品驱动程序，用户可在 PCI 目录下找到 PCI8696 驱动程序；
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b) 用户手册（pdf 格式电子文档）；
第九节、安装指导
一、软件安装指导
在不同操作系统下安装PCI8696板卡的方法一致，在本公司提供的光盘中含有安装程序Setup.exe，用户双
击此安装程序按界面提示即可完成安装。
二、硬件安装指导
在硬件安装前首先关闭系统电源，待板卡固定后开机，开机后系统会自动弹出硬件安装向导，用户可选
择系统自动安装或手动安装。
注意：不可带电插拔板卡。
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PCI8696 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.17
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：模拟量信号输入连接器
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《
二、电位器
RP1：AD 芯片零点调节
RP2：AD 芯片满度调节
以上电位器的详细说明请参考《
三、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
信号输入输出连接器》章节。
产品的应用注意事项、校准、保修》章节。
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四、物理 ID 拨码开关
DID1：设 置 物 理 ID号，当PC机中安装的多块PCI8696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《PCI8696S》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）。
ID0 ID1 ID2 ID3
ON
1234
上图表示“1111”，则表示的物理ID号为15
ID0 ID1 ID2 ID3
ON
1234
上图表示“0111”，则代表的物理ID号为7
ID0 ID1 ID2 ID3
ON
1234
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） 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
OFF（0） OFF（0）
4 4
OFF（0） ON（1） 5 5
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
5
PCI8696 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.17
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）
AI1
AI3
AI5
AI7
AI9
AI11
AI13
AI15
AI17
AI19
AI21
AI23
AI25
AI27
AI29
AI31
DGND
CLKIN/CLK
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
AI0
AI2
AI4
AI6
AI8
AI10
AI12
AI14
AI16
AI18
9
8
7
6
5
4
3
2
1
CLKOUT/OUT
DTR/GATE
AI20
AI22
AI24
AI26
AI28
AI30
AGND
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～AI31 Input AD模拟量输入，分别对应于32个模拟单端通道，参考地为AGND
AGND 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 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，只有允许时钟输出时为板内时钟输出，否则作
为CNT计数器的OUT输出。参考地请使用DGND
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
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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 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)
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-DI15 Input 数字量输入，其参考地请使用本管脚上的DGND
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。
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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PCI8696 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.17
关于20芯插头P2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
DO0-DO15 Output 数字量输出，其参考地请使用本管脚上的DGND
DGND GND 数字地
注明：关于DO数字量信号的输出连接方法请参考《DO数字量输出的信号连接方法》章节。
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