【文章內(nèi)容簡介】 WM輸出電平： CMOS? PWM輸出脈寬： 16bit? PWM時(shí)基： 2M或24M? PWM狀態(tài)顯示： LED? FIFO個(gè)數(shù)： 4? 存儲(chǔ)深度： 1K? 0℃ 70℃10. MPS010601信號采集卡硬件接口說明 ? GND: 采集卡底線端口 ? DAx: 模擬信號輸出端口 ? CPx+: 比較器正輸入端口 ? CPx: 比較器負(fù)輸入端口 ? ADx+: 模擬信號差分輸入正端口 ? ADx: 模擬信號差分輸入正端口 ? DX: 數(shù)字信號輸入/輸出端口 ? EXx: 擴(kuò)展端口，其中： EX1:內(nèi)部工作時(shí)鐘輸出 EX2:計(jì)數(shù)器1輸入 EX3:PWM1輸出 EX4:CP1狀態(tài)輸出，CP1+ CP1時(shí)EX4為高電平 EX5:使用外部時(shí)鐘時(shí)為外部時(shí)鐘輸入；使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)為內(nèi)部時(shí)鐘輸出 EX6:計(jì)數(shù)器2輸入 EX7:PWM2輸入 EX8。CP2狀態(tài)輸出，CP2+ CP2時(shí)EX8為高電平 原理2．4．1 數(shù)據(jù)信號采集功能 MPS010601具備多達(dá)八個(gè)通道的電壓信號輸入端口。八個(gè)通道分別由兩路12位高性能ADC和配套的多路開關(guān)組成，兩路ADC進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換。MPS010601提供了三種通道模式：雙通道、四通道和八通道。值得一提的是，在雙通道模式下兩路采樣是同步進(jìn)行的，在一些要求較高的應(yīng)用中有著重要作用。噪聲也是采集卡的一個(gè)重要性能參數(shù)，這里將對MPS010601的精度進(jìn)行一個(gè)簡單的測試。通過把采集卡的差分輸入斷接，可以得到一個(gè)理論上的零電壓信號，但實(shí)際采集中受各種影響總會(huì)有一些噪聲存在。為了進(jìn)一步提高有效分辨率和改善波形，可以軟件中進(jìn)行數(shù)字濾波。MPS010601的綜合應(yīng)用軟件中就集成了平滑濾波的功能。平滑濾波能降低噪聲，但同時(shí)會(huì)減小帶寬，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。2．4．2 信號輸出功能MPS010601具有多達(dá)四路的信號輸出端口，每路最高都可以達(dá)到80Ksps的輸出刷新率，輸出分辨率為12位，并且四路輸出是獨(dú)立和同步的。這些高端的配置可以滿足絕大部分應(yīng)用場合的要求。在軟件配合下，MPS010601可以產(chǎn)生邊界限制以內(nèi)的任意波形。正弦波、方波、三角波、鋸齒波、直流電平自然不在話下，不但頻率、幅值和相位可任意設(shè)置，而且可以人為的向信號中添加噪聲，或是對信號進(jìn)行各種運(yùn)算和處理，更為強(qiáng)大的是，還可以由外部的波形文件中讀取數(shù)據(jù)并輸出，甚至可以用鼠標(biāo)去手工繪制波形。MPS010601提供了比較實(shí)用的信號發(fā)生器軟件，使用該軟件不但可以輸出標(biāo)準(zhǔn)波形（正弦、方波、三角波、鋸齒波、直流），還可以從數(shù)據(jù)文件中讀取的波形或手工繪制的波形。另外，MPS010601具有強(qiáng)大的信號輸出功能，將其靈活使用，通過與其他功能配合，可以實(shí)現(xiàn)很多有價(jià)值的復(fù)合功能。例如，輸出一個(gè)掃頻信號用以激勵(lì)外部裝置，并對響應(yīng)信號進(jìn)行采集，即可實(shí)現(xiàn)掃頻儀的功能；又如，輸出一個(gè)與外部信號相關(guān)的直流（或交流）參考信號，與外部信號組成差分信號進(jìn)行采集，就可以得到外部信號與參考信號相減后的結(jié)果，可藉此消除干擾成分，將信號中的有用信息提取出來；再如，與板卡的比較器功能配合，用輸出電壓作為比較器的參考電壓，可以組成任意電壓比較器等等。2．4．3 數(shù)字信號的輸入輸出功能 MPS010601具備了8路數(shù)字信號的輸入\輸出（DIO）通道。這8路數(shù)字端口是雙向復(fù)用的，并且與采樣同步刷新，能達(dá)到80Ksps的高速輸入輸出。DIO可以實(shí)現(xiàn)軟件與外部的數(shù)字設(shè)備的通信，是一種常用的功能。DIO分為數(shù)字信號輸入（DI）和數(shù)字信號輸出（DO）兩種。DI是對數(shù)字信號的采集，可用來對數(shù)字信號進(jìn)行偵測。例如，若外部設(shè)備有工作情況的指示信號，就可以用DI來進(jìn)行采集，從而令計(jì)算機(jī)了解外部設(shè)備的工作狀態(tài)；又如，對一些通信總線（如RS232）上的信號進(jìn)行采集，可以獲取總線的活動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步根據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行解讀就能得到通信內(nèi)容；再如，在開發(fā)單片機(jī)等可編程器件時(shí)，可采集IO端口上的電平狀態(tài)作為調(diào)試的參考；等等。DO功能可用來控制外部的開關(guān)器件、數(shù)字器件或邏輯器件。最常見的是控制外部的繼電器，用軟件控制外部電路的通斷；還可以用DO來模擬帶有時(shí)序的邏輯信號，與外部邏輯電路進(jìn)行通信；除此之外還可以用DO來模擬PWM，以獲得靈活的多通道PWM輸出；等等。DIO與MPS010601的其他功能配合，也可實(shí)現(xiàn)很多的復(fù)合功能。比如，很多時(shí)候我們不但希望計(jì)算機(jī)能夠采集信號，而且希望能向外輸出一個(gè)控制信號，組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。一般的數(shù)據(jù)采集卡只具備信號采集功能，用戶就不能實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想。MPS010601的DO則可以實(shí)現(xiàn)這樣的功能。例如莫非電子提供的一款“電壓在線監(jiān)測報(bào)警軟件”中就包含了這樣的功能。該軟件可對八路電壓進(jìn)行監(jiān)測并與設(shè)定的警戒條件進(jìn)行比較，一旦符合就向用戶報(bào)警，同時(shí)會(huì)將報(bào)警信號將從DO向外輸出。例如，用這套系統(tǒng)對如加熱爐進(jìn)行監(jiān)測，一旦設(shè)備超出過熱即立刻通過DO控制繼電器關(guān)掉設(shè)備，溫度恢復(fù)正常后再自動(dòng)重新開始加熱。這期間完全由軟件自動(dòng)完成而不需人工干預(yù)，大幅提高了工作效率。復(fù)雜的閉環(huán)控制往往是在大型設(shè)備的專利，但現(xiàn)在只需一塊采集卡就可以完成，簡單易用而且成本低廉，可見MPS010601的優(yōu)越。2．4．4 比較器、計(jì)數(shù)器及PWM 比較器是指將某個(gè)輸入電壓與參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓高于參考電壓時(shí)對外輸出高電平（即真），反之輸出低電平（即假）。MPS010601具備兩組純硬件實(shí)現(xiàn)的比較器，可以不需要軟件干預(yù)獨(dú)立工作。每個(gè)比較器都具有正負(fù)10mV的滯回電壓，并且具有專門的比較結(jié)果輸出。用戶可以對結(jié)果輸出進(jìn)行采集和分析，也可以直接用來控制外部設(shè)備。比較器與DAC相配合，可以實(shí)現(xiàn)對任意參考電壓的比較。 計(jì)數(shù)器可以對輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并向計(jì)算機(jī)返回已經(jīng)記錄的脈沖個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器可用來記錄開關(guān)接通的次數(shù)，也可以通過光電門采集電機(jī)轉(zhuǎn)速等。MPS010601提供了兩路計(jì)數(shù)器，每路計(jì)數(shù)器的硬件最大計(jì)數(shù)值為65535。PWM（脈寬調(diào)制）輸出也是一種常用的功能。PWM以作為快速的開關(guān)切換信號輸出，也可以用在控制電機(jī)轉(zhuǎn)速等方面。MPS010601提供了兩路PWM輸出。PWM的占空比是可控的，用戶只需要通過軟件編程就可以完成配置，得到所需要的PWM輸出。MPS010601為每個(gè)PWM輸出配置了一個(gè)硬件指示燈，指示燈的亮度可以指示占空比的大小，方便用戶觀察。本章小結(jié) 本章節(jié)主要描述了信號采集卡的硬件模塊，先介紹了信號采集卡的組成模塊以及各個(gè)模塊的功能，然后還講述了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所運(yùn)用的MPS010601采集卡的性能、接口說明以及工作原理，為接下來的實(shí)驗(yàn)打好理論基礎(chǔ)。常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第3章 用戶編程（DLL）MPS010601采用DLL（Dynamic Linkable Library，動(dòng)態(tài)鏈接庫）的方式來進(jìn)行編程驅(qū)動(dòng)。DLL的編制與具體的編程語言及編譯器無關(guān)，只要遵循約定的DLL接口規(guī)范和調(diào)用方式，用各種語言編寫的DLL都可以相互調(diào)用。DLL可以方便的在VC、VB、LabVIEW等語言下被調(diào)用，具體方式分別為：VC下調(diào)用DLL typedef void(* FUNC )(void)。 //定義一個(gè)函數(shù)指針 FUNC Func。 //定義一個(gè)函數(shù)指針變量HINSTANCE hDLL=LoadLibrary()。 //加載dllFunc=(FUNC)GetProcAddress(hDll.FuncInDLL)。//找到dll中的函數(shù)Func()。 //調(diào)用dll里的函數(shù) VB下調(diào)用DLL [Public | Private] Declare Function name Lib labname [Alias aliasname][([arglist]) [As type] Publia(可選)用于聲明在所有模塊中的所有過程都可以使用的函數(shù)；Private用于聲明只能在包含該聲明的模塊中使用的函數(shù)。 編程函數(shù)及參數(shù)，內(nèi)部共有四個(gè)驅(qū)動(dòng)函數(shù)，分別為：extern C int SetPara（int SampleRate，int ADChannelNumber，int *ADPGAofChannels，int DIOModal，unsigned short PWM1,unsigned short PWM2,int ExtTrigger,int DeviceNumber） int SetPara:函數(shù)執(zhí)行配置采集卡參數(shù)的功能。若函數(shù)執(zhí)行成功，返回1；執(zhí)行失敗返回0。int SampleRate:采樣率、刷新率等工作時(shí)鐘頻率。此參數(shù)為內(nèi)部時(shí)鐘頻率設(shè)定。參數(shù)取值范圍為500080000，小于5000將被設(shè)置為5000，大于8000將被設(shè)置為80000。若44常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書ExtTrigger = 0，EX1和EX5對外輸出該頻率的時(shí)鐘脈沖；若ExtTrigger = 1，只有EX1輸出時(shí)鐘脈沖。對于AD而言，SampleRate的值為總采樣率值，實(shí)際分配到每個(gè)通道上的采樣率為SampleRate/（ADChannelNumber/ 2)。對于DA和DIO而言，SampleRate就是每個(gè)通道的工作頻率值。int ADChannelNumber：模擬輸入通道數(shù)。ADChannelNumber=2，AD1與AD5分別被設(shè)置為兩路模擬信號輸入，并且為同步采集，其余ADx口無效；ADChannelNumber=4,ADADADAD6被設(shè)置四路模擬信號輸入，AD1與AD5同步，AD2和AD6同步，相鄰?fù)ǖ罏榍袚Q掃描模式，其余ADx口無效；ADChannelNumber=8，所有通道被設(shè)置為八路模擬信號輸入，AD1與AD5同步，AD2與AD6同步，AD3與AD7同步，AD4與AD8同步，相鄰?fù)ǖ罏榍袚Q掃描模式。若給出的ADChannelNumber參數(shù)值小于4，則自動(dòng)配置為2；若給出的值大于4而小于8，則自動(dòng)配置為4；若給出的值大于8，則自動(dòng)配置為8。int *ADPGAofChannels：模擬端口增益輸入配置。int DIOModal：數(shù)字I/O模式端口配置。unsigned short PWM1:PWM1輸出占空比設(shè)置。PWM1取值范圍065535，其值越大占空比越高。注：若SampleRate大于等于50000，PWM1時(shí)基為24M，PWM1輸出為16bit循環(huán)模式；若SampleRate小于50000，PWM1時(shí)基為2M，PWM1輸出為8bit循環(huán)模式（PWM1的高8位有效）。一般情況下建議使用16位循環(huán)模式。unsigned short PWM2:PWM2輸出占空比設(shè)置。PWM2取值范圍065535，其值越大占空比越高。注：若SampleRate大于等于50000，PWM2時(shí)基為24M，PWM2輸出為16bit循環(huán)模式；若SampleRate小于50000，PWM2時(shí)基為2M，PWM2輸出為8bit循環(huán)模式（PWM2的高8位有效）。一般情況下建議使用16位循環(huán)模式。int ExtTrigger：外部時(shí)鐘觸發(fā)使能。ExtTrigger = 0，使用內(nèi)部時(shí)鐘觸發(fā)采集和輸出；ExtTrigger為其他值時(shí)使用外部時(shí)鐘觸發(fā)。一般情況下建議使用內(nèi)部時(shí)鐘。若使用內(nèi)部時(shí)鐘，則內(nèi)部時(shí)鐘將從EX1與EX5輸出；若使用外部時(shí)鐘，則外部時(shí)鐘從EX5輸入，同時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘從EX1輸出。可通過該功能同步多塊采集卡進(jìn)行同步采集來擴(kuò)展通道數(shù)。Int DeviceNumber：操作所針對的設(shè)備號。 ?extern C int DataIn（float *VoltgaIn1，float *VoltgaIn2，unsigned char*D1，int SampleNumber,int DeviceNumber）float *VoltgaIn1:第一組模擬信號輸入（AD1AD4）的數(shù)據(jù)。VoltgaIn1所指向的數(shù)組大小應(yīng)大于SampleNumber的大小。float *VoltgaIn2:第二組模擬信號輸入（AD5AD8）的數(shù)據(jù)。VoltgaIn2為一個(gè)一維數(shù)組，其每個(gè)元素代表一個(gè)采樣點(diǎn)的電壓值。如VoltgaIn2[i]=,。若采集卡工作在2通道模擬輸入模式下，則VoltgaIn2中的元素代表AD5采集到的數(shù)據(jù)；若采集卡工作在4通道模擬輸入模式下，則VoltgaIn2中的第一個(gè)元素代表AD5采集到的數(shù)據(jù)，第二個(gè)元素代表AD6，第三個(gè)元素代表AD5，第四個(gè)元素代表AD6??????以此類推；若采集卡工作在8通道模擬輸入模式下，則VoltgaIn1中的第一個(gè)元素代表AD5采集到的數(shù)據(jù)，第二個(gè)元素代表AD6，第三個(gè)元素代表AD7，第四個(gè)元素代表AD8，第,五個(gè)元素代表AD5??????以此類推。VoltgaIn2所指向的數(shù)組大小應(yīng)大于SampleNumber的大小