USB数据采集 400K 14位 32路 模拟量电压信号采集 带DIO开关控制功能

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

USB2080 数据采集卡

硬件使用说明书

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产品研发部修订

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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目 录

目 录.......................................................................................................................................................................................1

第一章 功能概述 ......................................................................................................................................................................1 第一节、产品应用................................................................................................................................................................1 第二节、总线及制作工艺特点............................................................................................................................................1 第三节、工作主频................................................................................................................................................................1 第四节、AD 模拟量输入功能.............................................................................................................................................1 第五节、DI 数字量输入功能 ..............................................................................................................................................2 第六节、DO 数字量输出功能.............................................................................................................................................2 第七节、板卡外形尺寸........................................................................................................................................................2 第二章 元件布局图 ..................................................................................................................................................................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、跳线器 ...........................................................................................................................................................................................3 四、状态灯 ...........................................................................................................................................................................................3

第三章 信号输入输出连接器 ..................................................................................................................................................4 第一节、AD 模拟量信号输入连接器定义 .........................................................................................................................4 第二节、DI/DO 数字量信号输入连接器定义....................................................................................................................4 第四章 跳线器设置 ..................................................................................................................................................................6 第一节、AD 模拟量输入跳线器设置 .................................................................................................................................6

一、AD 模拟信号输入单双端方式选择 .............................................................................................................................................6 二、AD 模拟信号输入量程选择 .........................................................................................................................................................6

第二节、DID 物理 ID 号的设置 .........................................................................................................................................6 第五章 各种信号的连接方式 ..................................................................................................................................................8 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、DI 数字量输入的信号连接方式...........................................................................................................................9 第三节、DO 数字量输出的信号连接方式 .........................................................................................................................9 第四节、触发信号的连接方法..........................................................................................................................................10 第六章 数据格式及换算关系 ................................................................................................................................................11 第一节、AD 模拟量输入数据格式 ...................................................................................................................................11

一、AD 双极性模拟量输入的数据格式采用补码方式 ...................................................................................................................11 二、AD 单极性模拟量输入数据格式采用原码方式 .......................................................................................................................11

第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 ...................................................................................................11 第七章 各种功能的使用方法 ................................................................................................................................................13 第一节、AD 触发功能的使用方法 ...................................................................................................................................13

一、AD 内触发功能...........................................................................................................................................................................13 二、AD 外触发功能...........................................................................................................................................................................13

第二节、AD 连续与分组采集功能的使用方法 ...............................................................................................................14

一、AD 连续采集功能.......................................................................................................................................................................14 二、AD 分组采集功能.......................................................................................................................................................................15

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

USB2080 数据采集卡硬件使用说明书 第一节、注意事项..............................................................................................................................................................19 第二节、AD 模拟量输入的校准.......................................................................................................................................19 第三节、保修 .....................................................................................................................................................................19

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第八章 设备的应用注意事项、校准、保修 ........................................................................................................................19

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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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

USB2080 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。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、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

第三节、工作主频

◆ 144MHz

第四节、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 AD7899-2 ：0～5V、0～2.5V ◆ 转换精度：14 位

◆ 采样速率(Frequency)： 138Hz ～ 400KHz

分频数的位数是 20 位，计算公式为：分频数= 144MHz / Frequency，那么分频数的取值范围为：360 ～ 1048576。

◆ 物理通道数：32 通道(单端)和 16 通道(双端) ◆ 采样通道数：软件可选择

◆ 模拟量输入方式：单端模拟输入和双端模拟输入 ◆ 模拟输入阻抗：100M

◆ 模拟输入共模电压范围：<±2V

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

◆ 通道切换方式：首末通道顺序切换

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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◆ 触发方式(TriggerMode)：软件内触发和数字外触发（简称外触发） ◆ 触发类型(TriggerType)：边沿触发和脉冲触发

◆ 触发方向(TriggerDir)：负向触发、正向触发、正负向触发 ◆ 触发电平：无

◆ 数字量触发源（DTR）输入范围：标准 TTL 电平 ◆ 时钟源选项：仅支持板内时钟

◆ 存诸器深度：96K 字（点）存储器

◆ 程控放大器类型：AD8251(兼容 AD8250)

◆ 程控增益：1、2、4、8 倍(AD8251)或 1、2、5、10 倍(AD8250) ◆ 模拟输入阻抗：10M

◆ 放大器建立时间：785nS(0.001%)(max) ◆ 非线性误差：±1LSB(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℃

第五节、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

第六节、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 毫安 ◆ 高电平的最低电压：3.4V ◆ 低电平的最高电压：0.5V

第七节、板卡外形尺寸

115mm(长) * 109mm(宽)

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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第二章 元件布局图

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：模拟信号输入连接插座 P1：开关量输入、输出插座

DID：设备物理ID号拔码开关(ID0对应Bit0位, ID1对应Bit1位,ID2对应Bit2位,依此类推),它主要设置设备的 物理ID号。 二、电位器

RP1：AD模拟量信号输入零点调整 RP3：AD模拟量信号输入满度调整 三、跳线器

JP4、JP5、JP6：模拟电压输入单端、双端选择 JP7：模拟电压输入量程选择 JPW1、JPW2、JPW3：DSP程序加载方式选择(用户不必关心),出厂默认为全部跨接1-2脚 JTAG1、JTAG2：用于烧写逻辑器件的连接器(用户不必关心) 四、状态灯

power-led：电源指示灯，USB2080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

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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第三章 信号输入输出连接器

第一节、AD 模拟量信号输入连接器定义

关于 37 芯 D 型插头 CN1 的管脚定义（图形方式）

关于 37 芯 D 型插头 CN1 的管脚定义（表格方式）

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（TTL开关量输入）

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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关于20芯插头P1的管脚定义（TTL开关量输入）

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

5伏电源输出（最大提供100毫安的电流）

数字信号地，当输出数字信号时最好用它作为参考地

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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第四章 跳线器设置

第一节、AD 模拟量输入跳线器设置 一、AD模拟信号输入单双端方式选择

二、AD模拟信号输入量程选择

AD7899-2

第二节、DID 物理 ID 号的设置

该跳线器用于设置设备的物理 ID 号，它只有低 4 位有效，共计 16 个物理 ID 号可选择。这四个位为 ID3、

ID2时为逻辑“1”，相反方向 OFF 为

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

ON(1) OFF(0)

ID0 OFF(0) ON(1) OFF(0) ON(1) OFF(0) ON(1) OFF(0) ON(1) OFF(0) ON(1) OFF(0) ON(1) OFF(0)

6

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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第五章 各种信号的连接方式

第一节、AD 模拟量输入的信号连接方式

一、AD单端输入连接方式

单端方式是指使用单个通路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。单端方式的实现另外需要借助相关跳线器的设置，请参考《AD模

拟信号输入跳线器设置》章节。

可按下图连接成模拟电压单端输入方式，32路模拟输入信号连接到CH0～CH31端，其公共地连接到AGND

端。

图中的“模拟信号输入连接器”的定义请参考《AD模拟量信号输入连接器定义》章节。

二、AD双端输入连接方式

双端输入方式是指使用正负两个通路实现某个信号的输入，该方式也叫差分输入方式。此种方式主要应用 在干扰较大，通道数相对较少的场合。双单端方式的实现另外需要借助相关跳线器的设置，请参考《AD模拟 信号输入跳线器设置》章节。

在双端输入方式下，其所有AD通道的分配情况如下表：

16路模

拟输入信号正端接到IN00+～IN15+端，其模拟输入信号负端接到IN00-～IN15-端，并在距离CN1插座近处，在 IN00-～IN15-端与AGND端各接一只几十K 至几百K 的电阻（当现场信号源内阻小于100 时，该电阻应为现

场信号源内阻的1000倍；当现场信号源内阻大于100 时，该电阻应为现场信号源内阻的2000倍），为仪表放大 器输入电路提供偏置。

◆14位AD精度,400KS/s采样频率 ◆单端32路/差分16路 模拟量输入◆AD缓存：96K字存储器 ◆板载DSP◆AD量程：±10V、±5V或0～5V、0～2.5V◆程控增益1、10、100、1000或1、2、4、8倍◆数字量触发方式◆数字量输入、输出各8路

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第二节、DI 数字量输入的信号连接方式

第三节、DO 数字量输出的信号连接方式

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第四节、触发信号的连接方法