XC-1203  12位16路A/D  12位4路D/A 

16路开关量输入  16路开关量输出 

多功能综合板说明书

一、概述

XC-1203板是为PC104工业计算机设计的一种多功能综合接口板。板上有12位单端16路模拟量输入A/D、4路12位独立模拟量电压输出D/A、16路TTL电平开关量输入、16路TTL电平开关量输出等多项功能。本板适用于各种工业现场的数据测量及控制，集成度高，功能强大，可靠性好，数据采集稳定，且价格低廉，深受用户欢迎。符合PC104总线标准，占用连续8个I/O地址。A/D转换芯片采用高性能的AD774芯片，D/A芯片采用BB7625。A/D  D/A有多量程输入输出， 给用户使用带来极大的方便。板卡采用4层印制板，表贴芯片，从而进一步提高了可靠性。模拟量芯片采用系统电源，用户无须外接电源。

XC-1203模拟量输入输出及脉冲信号由J1 26芯IDC型头接入接出，通过改变跳线器就可选择A/D  D/A不同的电压输入输出范围。16路开关量输入输出信号由J2  40 芯IDC接头与现场连接，输入输出为TTL电平。本板占用8个I/O端口地址。

XC-1203具有极高的性能价格比，深受用户欢迎。出厂时提供DOS下的测试程序和源程序代码（TC3）。并提供两年的质保服务。

要求用户从PC104总线上提供+5V、±12V系统电源。

二、技术指标

1、A/D

▪ 输入通道：单端16路

▪ 转换时间：10μS/100KHz

▪ A/D转换分辨率：12位，AD774

▪ 输入量程：

单极性：0～5V，0～10V*

双极性：±2.5V，±5V，±10V

▪ 输入阻抗：＞10MΩ

▪ 转换误差：＜0.20％

▪ 输出码制：

单极性为二进制原码

双极性为二进制偏移码 

▪ 工作方式：软件查询

▪ 最大差动输入值：20V

▪ 由J1  26芯IDC型头接入    

▪  I/O地址：190H～191H *

2、D/A

▪ 输出通道：独立4 路

▪ 输出信号范围：0～5V；0～10V*；±5V；±10V

▪ 输出阻抗：≤2Ω

▪ D/A转换器件：DAC7625

▪ D/A转换分辨率：12位

▪ D/A转换码制：二进制原码（单极性）

二进制偏移码（双极性）

▪ D/A转换时间：≤1uS

▪ D/A转换综合误差：

电压方式：≤0.2﹪ FSR

电流方式：≤1﹪ FSR

▪ 电压输出方式负载能力：5mA/每路

▪ 由J1  26芯IDC型头接出

▪ I/O地址：194～197H*

3、DI/DO

▪ 16路TTL电平开关量输入，输入范围：0～5V

▪ 16路TTL电平开关量输出，输出范围：0～5V

▪ 输出带锁存，输出电流≤2mA

▪ 由J2  40芯IDC插座接入接出

▪ I/O地址：192～193H*

4．尺寸大小：符合标准的PC104总线尺寸

5．功耗：≤350mA，系统电源供电，要求有：+5V，±12V

注：打“*”为出厂配制

三、工作原理

1、工作原理简述

XC-1203板主要由A/D、D/A转换、开关量输入/输出、地址译码及逻辑控制等几大部分组成。

（1）A/D 转换

▪ 16路输入信号由DG506(多选数据开关)进行通道切换

▪ 通道选择由数据位D0～D3来决定

▪ 通道选通地址是：BASE+0(BASE：板选基地址，以下同)

▪ 运算放大器OP07接收来自DG506的电压信号

▪ A/D转换工作由AD774完成，转换时间为10μS

▪ 启动A/D转换地址是：BASE+1

▪ 零点和增益由电位器P1、P1、P2调整

▪ 输入模拟量为单端共地电压信号

▪ A/D输出的12位数据格式为：

LSB：低八位数据

HSB：高4位数据

表1  A/D转换数据格式（X为有效位）

▪ 读A/D转换高4位数据地址和转换状态是：BASE+1

▪ 读A/D转换低8位数据和转换状态地址是：BASE+0

▪ 在启动AD774进行转换后，可用下列方式之一判断

AD774转换是否结束。

①由于AD774转换时间基本上是固定的，所以用程序空循环等待10μS后，便可读取A/D的数据

②当启动AD774转换后，读取基地址+1 的数据，判断HSB  STA位是否为零，为1(其它位为上次数据值)表示AD774正在转换；为0表示AD774转换结束。可先读取本次转换的低8位数据，后读取高4位数据。

▪ A/D占用连续2个I/O端口地址

▪ A/D输入信号由J1  26芯IDC型插座接入

（2）D/A转换

XC-1203 板上有1片 DAC7625，该芯片转换时间短，工作稳定，可靠性高。DAC7625 内含有 4 路独立D/A，芯片内部具有上电自动清零电路，可实现单极性清零。控制电路选中哪路D/A，该 D/A 即从数据线上读取数据并启动D/A开始转换，经过运放输出。

XC-1203 电压输出方式较多，每一路D/A转换之后都有输出方式选择电路，这样每一个通道可以同时或分别输出不同或相同的模拟量值（电压或电流），且保持到下次转换之前。电压输出时，不需要外接电源。电压出量程由跳线器JP4～JP10来选择。D/A占用4个连续地址（BASE+4～+7）。读操作为启动D/A转换，写操作为输出数据。

D/A 12位数据格式为：

HSB：高四位数据  

LSB：低八位数据

表2  D/A转换数据格式（X为有效位）

（3）16路TTL开关量输入/输出（DI/DO）

16路TTL开关量输入DI，16路开关量输出DO由J2  40芯IDC接头输入/输出，输出带锁存。读写操作地址BASE+2～BASE+3H。DI/DO八位数据格式是：

表3  DI/O数据格式（X为有效位）

（4）地址译码、逻辑控制

本板连续占用8个I/O地址口，其中地址线 A0～A2由板上的GAL译码器占用，产生板上所需控制口地址，其余地址线 A3～A9 提供给 688 芯片，通过板上拨码开关SW，用户可以在地址 00H～3F0H 之间自由选择本板的8个I/O基地址，以避开和其它I/O设备的地址冲突。出厂为 190-197H。数据输入输出由 74LS245 总控。

2．工作原理框图：（图１）

图1：逻辑方框图

四、使用方法

1．板基地址选择

板基地址由地址线A3～A9决定，通过跳线开关SW进行选择，当短接时，相应位为0，断开时对应位为1。

表4  SW跳线开关设定表（出厂地址：190～197H）

2．I/O端口地址定义

XC-1203 占用8个I/O端口地址(XC-1203板卡的基地址，可自由设定。出厂时定义 Base =190H)，各端口功能定义

如表5：

表5   I /O端口地址功能分配表

3．接口插座定义

J1是26芯IDC型插座，它是16路A/D输入信号、4路D/A输出信号的插座，见表6；J2 为40芯双列直插IDC插座，它是16路DI/DO信号插座，见表7。

J1 管脚说明：

    1）A/D单端信号正端接AD0～AD15，负端接AGND上。

    2）D/A四路电压输出定义为DA0～DA3。

4．跳线器定义

本板由于功能强大，跳线器较多，请用户注意。JP4～JP10跳线器：关于D/A转换；JP1～JP3跳线器：关于A/D转换

（1）A/D转换跳线器：JP1～JP3

XC-1203提供多种输入量程选择，有单极性的0～5V， 0～10V；双极性的±2.5V，±5V，±10V。不同量程的选择由板上跳线器JP1-JP3的决定。JP3为两针跳线器，如下表：

表10：模拟信号输入量程的设置

（2）D/A转换跳线器：JP4～JP10

D/A输出电压（0～5V；0～10V；±5V；±10V），由JP4-JP10选择不同的电压输出。其中JP5、JP6为三针跳线器，JP4、JP7-JP10为两针跳线器，具体的使用如下：

表11：模拟信号输出量程的设置

5．A/D转换

▪ 通道选择（写BASE+0）

   板上的通道选择由写基地址+0给出，使用数据线的D0～D3位，单端为0～15，16路，相应的数据对应相应通道号。

   OUT （BASE+0），N；选通第N通道，N为0-15

▪ 启动A/D转换（写BASE+1）

   向地址BASE+1写操作，启动A/D转换

   OUT （BASE+1），0

▪ 读数据高4位，并判断A/D转换是否完成（读BASE+1）

   IN   AH，（BASE+1）

   AH八位二进制数据中，第八位判断A/D转换是否完成：

   =0：A/D转换完成；=1：A/D转换未完成。

   第一至第四位是A/D转换的高四位数据。

▪ 读A/D转换低八位数据（读BASE+0）

   IN  AL，（BASE+0）

   AL中是A/D转换的高八位数据

▪ A/D转换码制及对应关系

   A/D的电压量程为单极性，其对应关系为：

   0～5V： 模拟电压值=数码(12位) × 5 / 4095 （V）

   0～10V：模拟电压值=数码(12位) × 10 / 4095 （V）

   A/D的电压量程为双极性，对应关系为：

   ±2.5V：模拟电压值=数码(12位) ×5 / 4095 - 2.5（V）

   ±5V：  模拟电压值=数码(12位) ×10 / 4095 - 5 （V）

   ±10V： 模拟电压值=数码(12位) ×20 / 4095 -10（V）

▪ 零点及增益调节 

电位器P2、P3用于调整双极性和单极性增益，P1用于调整零点，调整顺序是先调零点，后调增益。每次改变量程后应重新调整零点和增益。

▪ 双极性调节

先调零点：将输入信号正负端接地，运行采集程序，调节P1，使输出结果在07FEH-0801H之间。再调增益：将输入信号接上一个稳定的电压信号(如干电池)，运行采集程序，调节P2使输入信号电压值与对应的显示结果相吻合。建议选择3/4满度或常出现的电压区间内的点来调整增益。

▪ 单极性调节

调零点：将输入信号端接地，运行采集程序，调节P1，显示结果在0000H-0002H之间。调增益P3：方法与双极性调增益方法相同。应注意的是输入信号必须接在正端，负端都接地。单端输入信号为16路，信号的正端接在AD（00～15）上，所有信号的负端接在AGND上。

注：未用的A/D通道不可悬空，应接地。

6．D/A转换

▪ 零点及增益调节

本板出厂前，已按照单极性0～10V输出调整好，一般情况下用户不需要进行调节。如果用户改变了工作方式及范围，可按本节所述方法进行调整。调整时应开机3分钟左右，待各部分电路处于稳定工作状态之后再调整，并选择4 ½位以上的数字万用表。

各电位器功能说明：

P12 为-2.5V基准源输出精度调节；

P4 为D/A0零点调节；P5 为D/A0满度调节；

P6 为D/A1零点调节；P7 为D/A1满度调节；

P8 为D/A2零点调节；P9 为D/A2满度调节；

P10 为D/A3零点调节；P11 为D/A3满度调节；

▪ 模出调整

凡改变模出的工作方式和量程范围后，如果输出结果误差加大时，需对模出进行调整。调整时需要注意，一般情况下不需要调整零点，应该首先进行满度调整。尤其是由0～10V方式改变为0～5V方式时，更应该进行此项调整。待满度调整零点完毕后在观察零点情况并决定是否进行调整。具体调整方式如下：

a.基准源的调整：LM336 基准是为双极性电压方式提供偏移基准的。如果用户采用±5V或±10V方式输出时，可用电压表测量OP07的OUT端（第六脚），调节P12使该脚等于-2.5V。

b.零点调整：在单极性方式或双极性输出方式时，分别测量调整P4、P6、P8、P10使其偏差最小。

c. 电压输出方式满度调整：在零点调整正常情况下，如果满度偏差较大，可分别调整P5、P7、P9、P11，使满度符合要求。

▪ 写D/A转换数据格式

D/A转换二进制写数据格式见下表（‘×’代表任意值）

端口地址D7D6D5D4D3D2D1D0定义

BASE+4DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0低八位数据

BASE+5XXXXDB11DB10DB9DB8高四位数据

▪ D/A转换码制及对应关系

A．单极性方式工作时，写12位数码为二进制原码。其数码与模拟量电压值的对应关系为：

模拟电压值=数码（12位）×RANGE（V）/4095 （V）

说明：0～10V量程时RANGE等于10；

0～5V量程时RANGE等于5V

B．双极性方式工作时，写12位数据时，数码为二进制偏移码。此时12位数码的最高位为符号位，‘0’表示负，‘1’表示正。其数码与模拟电压值之间的对应关系为：

模拟电压值=数码（12位）×RANGE1(V)/4095-RANGE2(V)

说明：-10～10V量程时RANGE1=20   RANGE2=10；

-5～5V量程时RANGE1=10   RANGE2=5；

五、windows软件(面向对象编程)

XC-1203的软件包括XC-1203驱动程序，动态连接库及调用例程。

5.1、驱动安装

双击运行批处理win.bat（路径均为：光盘\XC1203\driver），安装非常简单，安装完成后请重启计算机。如果在同一台机器插有我方的两块或多块板卡，驱动也只需要安装一次。但要确保各板卡的地址不要冲突。

5.2、驱动的卸载

双击运行批处理winunstall.bat（路径均为：光盘\XC1203\driver），卸载非常简单，完成后请重启计算机。

5.3、测试程序

提供测试程序为VB编写，可对XC-1203卡的所有功能进行测试。用户可参照例程自行编程。

5.4、函数调用说明

提供动态链接库作为调用接口，它所封装的函数可以在应用程序运行时调用。任意一种可以调用DLL 链接库的编程工具均可进行编程。下列函数为 DLL函数原型，请注意数据格式的匹配及函数的返回类型。

5.5.1 设备操作部分

初始化设备：

函数：int  WINAPI xc1203init()

功能：初始化XC1203卡 

参数：无

返回值： +1  返回+1，表示初始化设备成功

               -1  返回-1，表示初始化设备失败

关闭设备：

函数：void  WINAPI xc1203close()

功能：关闭XC1203卡

参数：无

返回值：无

5.5.2、AD转换函数

函数：int WINAPI xc1203ad(int port,UCHAR adch);//port为首地址

功能：AD转换

参数：port首地址。

参数：adch通道（0-15）。

返回值：0-4095

5.5.3、DA转换函数

函数：void  WINAPI xc1203da(int port,int dadata,UCHAR dach)

功能：DA转换

参数：port首地址。

参数：dadata 要送的数据。

参数：dach通道（0-3）。

无返回值

5.5.4、数字量输入函数

函数：int  WINAPI xc1203di(int port,UCHAR dich)

功能：数字量输入

参数：port首地址。

参数：dich通道（0-1）。

返回值：0-255

5.5.5、数字量输出函数

函数：void  WINAPI xc1203do(int port,int dodata,UCHAR doch)

功能：数字量输出

参数：port首地址。

参数：dodata 要送的数据。

参数：doch通道（0-1）。

无返回值

5.5.6、微秒延时函数

函数：void WINAPI DelayUs(int dly)//微秒延时函数

功能：微秒延时

参数：dly   指定需要延时的微秒数。

无返回值

5.5.7、获得DLL版本号函数

函数：double  WINAPI  xc_GetVersion( )  

//功能：获得DLL版本号,

//返回版本号

5.5.7 直接读写函数

int  WINAPI xcpcread(int port)

void  WINAPI xcpcwrite(int port,int data)

参数意义同上。高级用户可利用这两个函数直接对XC1203进行I/O操作！使用之前也需要先初始化板卡，使用后也要调用关闭函数关闭板卡。

5.8、函数调用注意事项

调用函数的正确顺序为：

1．初始化，注册设备。

2．对板卡进行访问，可进行D/A输出操作。

3．关闭设备。

4.  DLL函数全部是WINAPI调用约定的，即__stdcall接口

在使用各种编程语言时应注意选择，

Visual C++/C++ Builder/Delphi

可以使用两种类型的调用约定。要在函数定义中明确指出__stdcall 还是__cdecl；

Visual Basic/PowerBuilder等语言

应该使用__stdcall调用接口。

六、维修服务

6.1 产品完整性

XC1203产品应包括以下内容，请检查其完整性

1.XC1203卡一块。（贴有出厂日期）

2.40芯、26芯IDC压线头各1个。

3.软件光盘一张（含驱动软件及说明书）。

6.2 维修

本产品自售出之日起两年内，凡用户正确使用下，出现产品质量问题的，免费维修。（出厂日期的贴条撕毁无效）因违反操作规定和要求而造成损坏的，收取元器件成本费和维修费。

6.3 服务

当您购买XC1203之后，软、硬件及其它技术上使用问题均可通过电话或E-mail与我们联系,我们将提供令您满意的服务。

七、PC机端口分布图