USB7408(N)光隔離開關(guān)量輸入輸出模塊

1、USB7408(N)光隔離開關(guān)量輸入輸出模塊1.概述： USB7408(N) 模入接口模塊適用于提供了USB 接口的PC系列微機(jī)，具有真正的熱插拔、即插即用（PnP）功能。其操作系統(tǒng)可選用目前流行的 Windows 系列、高穩(wěn)定性的Unix等多種操作系統(tǒng)以及專業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)LabVIEW 等軟件環(huán)境。在硬件的安裝上非常簡(jiǎn)單，使用時(shí)只需將USB7408(N)的USB接口插入計(jì)算機(jī)內(nèi)任何一個(gè)USB接口插座中，信號(hào)電纜從模塊提供的接口直接接入。為方便我公司原有用戶對(duì)產(chǎn)品的升級(jí)換代，開關(guān)量輸入輸出模塊的輸入輸出插座引線定義與PC-6408、PCI8408幾乎完全一樣。本模塊適用于各種開關(guān)信號(hào)的自動(dòng)

2、控制以及計(jì)算機(jī)同數(shù)字儀器的接口?？紤]到在開關(guān)量的輸出中“開關(guān)”瞬態(tài)對(duì)計(jì)算機(jī)干擾十分強(qiáng)烈及現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電的干擾，本模塊采用了光電隔離技術(shù)，使計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)之間全部隔離，提高了計(jì)算機(jī)與本模塊在工作中的抗干擾能力和抗損毀能力。本模塊上的開關(guān)量輸入為16路，輸出為16路，采用兩組分別共地方式。輸出部分可與我公司研制的PS-002繼電器接口板直接配套使用。USB7408N是USB7408的升級(jí)產(chǎn)品，外部接線與USB7408完全相同，只是函數(shù)名稱有略微的區(qū)別，老的用戶只需將原來(lái)的函數(shù)USB7408DI、USB7408DO換為對(duì)應(yīng)的USB7408NDI、USB7408NDO即可。2.主要技術(shù)指標(biāo)：2.1 USB

3、指標(biāo) 處理器芯片： CY7C68013A 通訊方式： USB接口 通訊距離： 小于5米2.1.4 通訊協(xié)議： USB2.1.5通訊最大速率：1M Byte / 秒 ，即 8M bps的波特率 輸入輸出信號(hào)2.2.1 輸入路數(shù)及電氣連接方式：16路共地（共陰）方式。2.2.2 輸入信號(hào)電平范圍：TTL48V(默認(rèn)5V輸入)。2. 輸入信號(hào)電流消耗：5mA每路2. 輸出路數(shù)及電氣連接方式：16路共源（共陽(yáng)）方式。 輸出回路供電要求：TTL48V2. 最大輸出電流：500mA每路，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器。2. 每組信號(hào)之間、各組信號(hào)與模塊之間隔離電平：500V。3.工作原理及操作說(shuō)明：3.1 開關(guān)量輸入部

4、分工作原理：本模塊上的所有16路開關(guān)量輸入信號(hào)狀態(tài)均可以由CPU通過巡檢方式讀出，即CPU通過直接讀取IO口上的數(shù)據(jù)來(lái)判斷輸入信號(hào)的狀態(tài)，其工作原理如圖1所示。 圖1 開關(guān)量輸入部分工作原理由圖1所示，當(dāng)一個(gè)足夠大(TTL48V)的外部電壓信號(hào)經(jīng)過本模塊上的電阻R*(見圖3中4個(gè)1K的組排，每個(gè)阻排4個(gè)電阻，共16個(gè)電阻)限流后驅(qū)動(dòng)光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，使光電三極管導(dǎo)通。反之，當(dāng)外部電壓信號(hào)為零或足夠小時(shí)，計(jì)算機(jī)讀入的即為低電平信號(hào)。電阻R*是一個(gè)限流保護(hù)電阻，焊在焊接排上，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電壓幅度而自行更換( 出廠時(shí)為1K ，見圖3)。 R*的選用原則為：R* （UIN UR I

5、（K）其中 UIN 為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)高電平電壓值，UR 是加在光電耦合器上的電壓值。一般UR 取值為1V左右，I是流過發(fā)光二極管的電流，一般取5 20mA左右。根據(jù)上面的選用原則和使用經(jīng)驗(yàn)，我們推薦的輸入信號(hào)和R*的選擇值見表1： 表1 R*的選擇值 輸入信號(hào)高電平R* 選擇值3V6V1K6V12V12V24V24V48V10K上表中各檔的閾值電壓比較接近各檔的下限值，閾值電壓以下的電平將被認(rèn)為是低電平，所以具有較高的抗噪聲干擾的能力。3.2 開關(guān)量輸出部分工作原理： 本模塊上的16路開關(guān)量輸出回路可用于外部電路的開關(guān)控制，其每路最大輸出電流500mA左右，開關(guān)量輸出部分工作原理如圖2所示。 圖2

6、開關(guān)量輸出部分工作原理輸出驅(qū)動(dòng)器件ULN2803的輸出端允許通過IC 電流500mA,耐壓BVCEO 約為48V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。由于本模塊采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。本模塊工作時(shí)，計(jì)算機(jī)送“1”使驅(qū)動(dòng)器三極管導(dǎo)通，計(jì)算機(jī)送“0”使驅(qū)動(dòng)器三極管截止。所有的開關(guān)量輸出信號(hào)均帶有鎖存功能。當(dāng)CPU對(duì)設(shè)定的一個(gè)IO地址執(zhí)行一次寫操作，就送出了一組（16路）輸出信號(hào)。4.安裝及使用注意：本模塊的安裝十分簡(jiǎn)便，無(wú)需將主機(jī)機(jī)殼打開，也無(wú)需關(guān)電，將本模塊插入主機(jī)的任何一個(gè)空余USB接口插座即可。 為保

7、證人身及設(shè)備安全，應(yīng)確保系統(tǒng)地線（計(jì)算機(jī)及外接設(shè)備接地點(diǎn)）接地良好。為防止外部設(shè)備中較大的電磁干擾，應(yīng)注意對(duì)信號(hào)線進(jìn)行屏蔽處理。如果本模塊連接的外部設(shè)備上加有較高的電壓時(shí)，在安裝或用手觸摸本模塊時(shí)，應(yīng)先將外部設(shè)備的電源關(guān)閉并嚴(yán)禁觸摸本模塊裸板 。5.使用與操作：5.1 主要輸入輸出接口位置圖，見圖3。圖3 主要可調(diào)整元件位置圖注：圖3中的4個(gè)1K的阻排，即為R*開關(guān)量輸入的限流電阻，用戶可酌情更換5.2指示燈(LED)的用途：黃燈亮 指示模塊程序工作正常5.3 輸入輸出插座接口定義： 開關(guān)量輸入部分：本模塊開關(guān)量輸入接口20芯扁平線插座(DI_J1)的信號(hào)定義見表2 。 表2 DI_J1開關(guān)量

8、輸入插座引線定義表插座引腳號(hào)信 號(hào) 定 義插座引腳號(hào)信 號(hào) 定 義1開關(guān)量輸入地2開關(guān)量輸入地3DI14DI25DI36DI47DI58DI69DI710DI811DI912DI1013DI1114DI1215DI1316DI1417DI1518DI1619開關(guān)量輸入地20開關(guān)量輸入地 開關(guān)量輸出部分：本模塊開關(guān)量輸出接口25芯D型插座(DO_J1)的信號(hào)定義見表3 。表3 DO_J1開關(guān)量輸入插座引線定義表插座引腳號(hào)信 號(hào) 定 義插座引腳號(hào)信 號(hào) 定 義1DO114DO22DO315DO43DO516DO64DO717DO85DO918DO106DO1119DO127DO1320DO148D

9、O1521DO169開關(guān)量輸出地22開關(guān)量輸出地10548V電源入23548V電源入11NC（空腳）24NC（空腳）12NC（空腳）25NC（空腳）13NC（空腳）注：開出公共地與開入公共地在本板上沒有直接連接，需要用戶分別外接。5.4 開關(guān)量輸出部分使用方法：本模塊上的開關(guān)量輸出部分與外部器件聯(lián)接時(shí)，可按圖4方法進(jìn)行，使用時(shí)應(yīng)注意將外部548V電源接入本模塊 。 圖4 開關(guān)量輸出部分使用方法6.1軟件安裝: USB7408(N)模塊在硬件安裝完成后還需進(jìn)行軟件安裝，具體安裝步驟如下： 1. 檢查硬件安裝是否正確。 2. 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)將自行檢測(cè)新安裝的硬件，并彈出”添加新硬件向?qū)А睂?duì)話

10、框,在“添加新硬件向?qū)А睂?duì)話框出現(xiàn)時(shí)，點(diǎn)擊“下一步”按鈕。 3. 選中“顯示指定位置的所有驅(qū)動(dòng)程序的列表.”單選鈕，點(diǎn)擊“下一步”按鈕。 4. 點(diǎn)擊“下一步”。 5. 點(diǎn)擊“從軟盤安裝”按鈕，彈出“從磁盤安裝”對(duì)話框。 6. 點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕，選擇“”所在的目錄（光盤USB7000Usb7kC），點(diǎn)擊“確定”按鈕。 7. 回到“添加新硬件向?qū)А?，點(diǎn)擊“下一步”按鈕。 8. 點(diǎn)擊“完成”按鈕，第一塊模塊安裝完成。 9重啟計(jì)算機(jī)，安裝第二塊USB7408(N)模塊。當(dāng)要安裝多塊模塊時(shí)，應(yīng)先安裝第一塊模塊，軟件安裝中會(huì)出現(xiàn)上述19的步驟，按以上步驟操作安裝好后關(guān)機(jī)。在安裝第二塊模塊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)

11、安裝，不再經(jīng)過上述19的步驟,只是模塊的索引值不同。索引值是USB板模塊使用時(shí)非常重要的參數(shù)，USB7000系列模塊是靠索引值來(lái)區(qū)分的。一般情況下，第一塊安裝的模塊的索引值為0，以后安裝的模塊索引值自動(dòng)依次加1。用戶通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（Usb7kC.dll）中的OpenUSB7kC函數(shù)，將USB模塊的索引值賦給此函數(shù)，即可操作相應(yīng)的USB模塊（詳細(xì)過程請(qǐng)見后面的“函數(shù)介紹”）。6.2測(cè)試程序說(shuō)明： 本程序(光盤USB7000Usb7kC7408測(cè)試程序7408test_vb7408test.exe)是為專門編寫的一個(gè)測(cè)試工具，它可以對(duì)采集模塊的所有功能進(jìn)行測(cè)試。如圖5所示：圖 5 USB740

12、8(N)測(cè)試程序6.2.1 選擇板模塊運(yùn)行“數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)試程序”，點(diǎn)擊“選擇板模塊”菜單，在彈出的對(duì)話框中，輸入所要操作板模塊索引值，然后即可在程序的界面中進(jìn)行選中的模塊的測(cè)試（倘若計(jì)算機(jī)中只有一塊模塊，可略過這步，本程序默認(rèn)對(duì)索引值為0的板模塊測(cè)試）。如圖6所示：圖 6選擇板模塊點(diǎn)擊“退出”菜單，可退出測(cè)試。本程序界面根據(jù)各功能的不同，分為以下幾個(gè)部分：6.2.2 開關(guān)量測(cè)試：該部分程序既可測(cè)試開關(guān)量輸出，亦可測(cè)試開關(guān)量輸入。如圖5所示,在測(cè)試界面的“開關(guān)量測(cè)試”功能塊，“輸入狀態(tài)”后面的16個(gè)燈，從左至右（通道1至通道16）依次指示了開關(guān)量輸入通道的通斷狀態(tài)。該功能是自動(dòng)的，無(wú)需用戶參與

13、。點(diǎn)擊“輸出測(cè)試”后面的燈，可進(jìn)行開關(guān)量的輸出測(cè)試。同樣，16個(gè)燈從左至右依次對(duì)應(yīng)著通道1至通道16這16個(gè)開關(guān)量輸出通道。6.3函數(shù)介紹：Usb7kC.dll是為USB7000 系列數(shù)據(jù)采集模塊配制的工作在中西文Windows 95982000/NT環(huán)境下的一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，它所封裝的函數(shù)可以被其它應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用。用戶可以用任何一種可以使用 DLL 鏈接庫(kù)的編程工具來(lái)編寫。所列函數(shù)的說(shuō)明格式為 C+ 應(yīng)用程序中調(diào)用 DLL 庫(kù)函數(shù)時(shí)的常用格式，無(wú)論使用哪一種開發(fā)工具，務(wù)必請(qǐng)注意數(shù)據(jù)格式的匹配及函數(shù)的返回類型。為了將對(duì)模塊的操作簡(jiǎn)單化。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) ()中所有的函數(shù)的參數(shù)均通過一個(gè)結(jié)構(gòu)體

14、（ZT_USBBOARD）來(lái)傳遞?，F(xiàn)將該結(jié)構(gòu)體及USB7000的有關(guān)函數(shù)說(shuō)明如下： struct ZT_USBBOARD long lIndex; /* USB模塊索引值，該值在安裝時(shí)被系統(tǒng)分配*/ HANDLE hHandle; /* USB模塊的操作句柄（只有涉及中斷時(shí)才用）*/ short nCh; /* 通道號(hào)*/ long lData; /*輸入輸出數(shù)據(jù)變量*/ long* plData; /*輸入輸出數(shù)據(jù)指針*/ long lCode; /*設(shè)備控制字，具體含義見函數(shù)說(shuō)明*/ ;6.3.1 設(shè)備操作部分：1w 打開設(shè)備：函數(shù)：long APIENTRY OpenUSB7kC (ZT

15、_USBBOARD* bs) 功能：打開某一中泰研創(chuàng)USB7408(N)模塊 入口有效參數(shù)：lIndex USB模塊索引值 出口返回參數(shù)：hHandle USB模塊的操作句柄（只有涉及中斷時(shí)用） 返回值： 0 打開設(shè)備成功 -1 打開設(shè)備失敗w 關(guān)閉設(shè)備： 函數(shù)：long APIENTRY CloseUSB7kC (ZT_USBBOARD* bs)功能：關(guān)閉某一中泰研創(chuàng)USB7408(N)模塊入口有效參數(shù)：lIndex USB模塊索引值出口返回參數(shù)：無(wú)返回值： 0 關(guān)閉設(shè)備成功 -1 關(guān)閉設(shè)備失敗6.3.2 開關(guān)量部分：w 開關(guān)量輸入： 函數(shù)：long APIENTRY USB7408DI (

16、ZT_USBBOARD* bs) 功能：采集USB7408某一通道開關(guān)量輸入信號(hào)的狀態(tài)。 入口有效參數(shù): lIndex USB模塊索引值 lCode 設(shè)備控制碼： 0單通道操作 1 多通道操作 nCh 通道號(hào)：1-16（單通道模式使用） 出口返回參數(shù)： lData 某一通道讀取值：0或1（單通道操作） 該模塊所有開關(guān)量輸入狀態(tài)值（多通道操作） 返回值： 0 采集成功 -1 采集失敗w 開關(guān)量輸入： 函數(shù)：long APIENTRY USB7408NDI (ZT_USBBOARD* bs) 功能：采集USB7408N某一通道開關(guān)量輸入信號(hào)的狀態(tài)。 入口有效參數(shù): lIndex USB模塊索引值

17、lCode 設(shè)備控制碼： 0單通道操作 1 多通道操作 nCh 通道號(hào)：1-16（單通道模式使用） 出口返回參數(shù)： lData 某一通道讀取值：0或1（單通道操作） 該模塊所有開關(guān)量輸入狀態(tài)值（多通道操作） 返回值： 0 采集成功 -1 采集失敗w 開關(guān)量輸出： 函數(shù)：long APIENTRY USB7408DO (ZT_USBBOARD* bs); 功能：進(jìn)行USB7408某一個(gè)通道的開關(guān)量數(shù)據(jù)輸出操作。 入口有效參數(shù)：lIndex USB模塊索引值 lCode 設(shè)備控制碼：0 單通道操作 1 多通道操作 nCh 通道號(hào)：1-16（單通道模式使用） lData 某一通道輸出設(shè)定值：0或1（單通道操作） 該模塊所有開關(guān)量輸入設(shè)定值（多通道操作） 出口返回參數(shù)：無(wú) 返回值： 0 開關(guān)量數(shù)據(jù)輸出成功 -1 開關(guān)量數(shù)據(jù)輸出失敗w 開關(guān)量輸出： 函數(shù)：long APIENTRY USB7408NDO (ZT_USBBOARD* bs); 功能：進(jìn)行USB7408N某一個(gè)通道的開關(guān)量數(shù)據(jù)輸出操作。 入口有效參數(shù)：lIndex USB模塊索引值 lCode 設(shè)備控制碼：0 單通