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Beijing Art Technology
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USB2089
Service Manual
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Beijing Art Technology USB2089 Service Manual

USB2089 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
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、板卡外形尺寸........................................................................................................................................................2
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、跳线器 ...........................................................................................................................................................................................3
四、状态灯 ...........................................................................................................................................................................................4
第一节、AD 模拟量信号输入输出连接器定义 .................................................................................................................5
第二节、数字量信号输入输出连接器定义........................................................................................................................6
第一节、AD 模拟量输入跳线器设置.................................................................................................................................7
一、AD 模拟信号输入单双端方式选择 .............................................................................................................................................7
二、AD 模拟信号输入量程选择 .........................................................................................................................................................7
第二节、DA 模拟量输出跳线器设置.................................................................................................................................7
第一节、AD 模拟量输入的信号连接方式 .........................................................................................................................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、DA 模拟量输出的信号连接方法 .........................................................................................................................9
第三节、DI 数字量输入的信号连接方法...........................................................................................................................9
第四节、DO 数字量输出的信号连接方法 .......................................................................................................................10
第五节、时钟输入输出和触发信号连接方法..................................................................................................................10
第六节、多卡级连的实现方法..........................................................................................................................................10
第一节、AD 模拟量输入数据格式...................................................................................................................................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
第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 ...................................................................................................13
第三节、DA 模拟量输出数据格式...................................................................................................................................14
一、DA 单极性输出时的数据格式 ................................................................................................................................................... 14
二、DA 双极性电压输出的数据格式 ...............................................................................................................................................14
第一节、AD 触发功能的使用方法...................................................................................................................................15
一、AD 内触发功能........................................................................................................................................................................... 15
1
USB2089 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.12
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 ...............................................................................................................17
一、AD 内时钟功能........................................................................................................................................................................... 17
二、AD 外时钟功能........................................................................................................................................................................... 17
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.......................................................................................................................................................................18
第一节、注意事项..............................................................................................................................................................21
第二节、AD 模拟量输入的校准.......................................................................................................................................21
第三节、DA 模拟量输出的校准.......................................................................................................................................21
一、单极性输出的校准......................................................................................................................................................................21
二、双极性输出的校准......................................................................................................................................................................21
第四节、DA 使用说明.......................................................................................................................................................21
第五节、保修 .....................................................................................................................................................................22
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北京阿尔泰科技发展有限公司

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。我公司推出的基 于 PCI 总线、USB 总线等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，获得多家客户的一致好评，是一系列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

USB2089 卡是一种基于 USB 总线的数据采集卡，可直接和计算机的 USB 接口相连，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
总线及制作工艺特点
◆ 板载美国 TI 公司的高性能、低功耗 TMS320VC5509A DSP，主频 144MHz。
◆ USB 总线，支持 USB2.0 Full-Speed 协议，真正实现即插即用
◆ CPLD 接口芯片设计，具有极高的保密性，特别适合 OEM 合作

第二节、AD 模拟量输入功能

◆ 转换器：AD7899-1(兼容 AD7899-2)
◆ 输入量程(InputRange)：AD7899-1：±5V、±10V(板上 A/D 转换器为 AD7899-1) AD7899-2 ：0～5V、0～2.5V (板上 A/D 转换器为 AD7899-2)
◆ 转换精度：14 位
◆ 采样速率(Frequency)：400KHz(2.5uS/点) 分频公式：采样频率 = 主频 / 分频数，其中主频 = 144MHz，16 位分频，分频数的取值范围：
16
最低为 360，最高为 2
◆ 物理通道数：16 单端模拟信号输入/8 双端模拟信号输入
◆ 采样通道数：用户根据软件可选择
◆ 采集方式：连续（异步）与分组(伪同步)采集
◆ 时钟源选项(ClockSource)：板内时钟和板外时钟（软件可选）
◆ 模拟量输入方式：单端模拟输入和双端模拟输入
◆ 存诸器深度：96K 字（点）存储器
◆ 触发模式(TriggerMode)：软件内部触发和硬件外部模拟触发（简称外触发）
◆ 触发类型(TriggerType)：边沿触发和脉冲触发(电平)
◆ 触发方向(TriggerDir)：下降沿触发、上升沿触发；低电平触发、高电平触发
◆ 触发电平：软件可调，触发电平由 AO0 输出实现
◆ 模拟触发电平范围：由 AO0 的输出量程决定
◆ 模拟量触发源（AT R ）输入范围：±15V
◆ 模拟比较器类型：LM311
◆ 模拟比较器比较时间：<2uS
◆ 模拟输入阻抗: 10MΩ
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USB2089 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.12
◆ 模拟输入共模电压范围：<±2V
◆ 程控放大器类型：AD8251(兼容 AD8250)
◆ 程控增益：1、2、4、8（AD8251）或 1、2、5、10（AD8250）倍(不同通道可选不同增益)
◆ 放大器建立时间： 785nS(0.001%)(max)
◆ 放大器增益误差性： 0.05%
◆ 非线性误差：±3LSB(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、DA 模拟量输出功能

◆ 转换器：AD5725
◆ 输出量程：0～5V、0~10V、±5V、±10V
◆ 转换精度：12 位
◆ 输出速率：100KHz（10us/点）
◆ 建立时间：10μS(0.01%精度)
◆ 输出通道数：8 路
◆ 非线性误差：±1LIB(最大)
◆ 输出误差(满量程)：±1LIB
◆ 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

◆ 锁存器: 74LVT245
◆ 通道数：8 路
◆ 电气标准: TTL 兼容
◆ 最大吸收电流：小于 0.5 毫安
◆ 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

◆ 驱动器: 74LS273
◆ 通道数：8 路
◆ 电气标准: TTL 兼容
◆ 最大下拉上拉电流：下拉电流 20mA，上拉电流 2.6 mA
◆ 高电平的最低电压：3.4V
◆ 低电平的最高电压：0.5V

第六节、板卡外形尺寸

140mm(长) * 115mm(宽)*18.50mm(高)
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第一节、主要元件布局图

第二章 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：模拟量信号输入输出、触发信号输入、外时钟输入等信号连接器 P1：DI/DO 数字信号输入输出连接器

二、电位器

RP1：模拟量信号输入零点调节 RP3～RP10：AO0～AO7 模拟量信号输出满度调节 RP11：AO0～AO7 模拟量信号双极性输出零点调节

三、跳线器

JP1：模拟量信号输入量程选择 JP2、JP3：模拟电压输入单端、双端选择 JP4～JP11：模拟量信号输出量程选择 JP12、JP13：模拟量信号输出极性选择 JP-ID：板卡设备 ID 设置（Device Identifier）
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USB2089 数据采集卡硬件使用说明书 版本：6.3.12

四、状态灯

power-led：电源指示灯，USB2089加电后，此指示灯应亮 AD work：AD工作状态指示灯，该灯亮，说明AD正在工作 Read: 数据读取指示灯，说明计算机正在读取采集卡存储器中的数据 Half：数据缓冲区“半满”指示灯，该灯亮时，说明存储器已经半满 Overflow：数据缓冲区“全满”指示灯，该灯亮时，说明存储器数据已经溢出
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第三章 信号输入输出连接器

第一节、AD 模拟量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（图片形式）
AI1
AI3
AI5
AI7
AI9
AI11
AI13
AI15
AGND
AO1
AO3
AO5
AO7
AGND
+5V
NC
CLKOUT
CLKIN
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
9
8
7
6
5
4
3
2
1
AI0
AI2
AI4
AI6
AI8
AI10
AI12
AI14
AGND
AO0
AO2
AO4
AO6
ATR
AGND
DGND
DGND
DGND
DGND
关于 37 芯 D 型插头 CN1 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
AI0-AI15 Input AD模拟量输入管脚，分别对应于16个模拟单端通道，当为双端时，其
AI0-AI7分别与AI8-AI15构成信号输入的正负两端，即AI0-AI7接正端，
AI8-AI15接负端。 AO0-AO7 Output AD模拟量输出管脚，分别对应于8个模拟输出单端通道 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，当输入数字触发信号时最好用它作为参考地 CLKOUT Output 内时钟输出 CLKIN Input 外部时钟输入 +5V Output 正5V电压输出（可供本板卡使用，建议不要接负载） ATR Input 模拟量触发输入
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