USB7325 USB7325高速光电隔离型模入数据采集模块技术说明书 1.概述 USB7325光电隔离型模入数据采集模块适用于提供了USB接口的PC系列微机，具有真正的热插拔、 即插即用(PnP)功能。其操作系统可选用目前流行的Windows系列、高稳定性的Unix等多种操作系统 以及专业数据采集分析系统LabVIEW等软件环境。在硬件的安装上非常简单，使用时只需将USB7325的 USB接口插入计算机内任何一个SB接口插座中，其模入、I/0信号、脉冲输入及脉冲输出信号均由模块 上的双排针插头与外部信号源及设备连接。 模入部分，用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式，其A/D转换启动方式可以选用程控触发、 外部触发两种方式。A/D转换后的数据结果通过先进先出存储器(FIFO)缓存后由USB总线读出。本模块 的模入部分可以直接与我公司研制的PS-O10B/PS-O11B等前端信号处理板配套使用，方便地对热电偶、 热电阻的微弱信号进行放大，进行温度采集。每块SB7325多功能模入接口卡最多可以连接16块PS-010B/ PS-011B等前端信号处理板，即256路模拟信号输入。 开关量部分，本模块有16路TTL电平的数字量输入和16路数字量输出接口。 计数部分，本模块有3路16位字长的计数/定时器，以及1Mhz的基准时钟。用户可根据需要时使用 计数、定时、测频、脉冲输出等功能。 2.主要技术指标 2.1USB指标： 2.1.1处理器及USB接口芯片：CY7C68013 2.1.2通讯方式： USB接口 2.1.3通讯距离： 小于5米 2.1.4通讯协议： USB2.0 2.2模入部分（标*为出厂标准状态，下同）： 2.2.1输入通道数：单端16路*：双端8路 2.2.2输入信号范围：0~4V,0~5V,0~10V*,±3V,±5V,±10V 2.2.3输入阻抗：≥10M2 2.2.4输入通道选择方式：单通道程序指定/多通道自动扫描 2.2.5A/D转换分辨率：A型12位：B型16位 2.2.6A/D转换器件：ADS7808(A型12位)：ADS7809(A型16位) 2.2.7A/D芯片转换时间：4μS 2.2.8系统最高采集速率：250KHz/S(所有通道总和) 2.2.9A/D采样程控频率：1KHz/5KHz/10KHz/25Kz/50KHz/100KHz/200Kz/250KHz 2.2.10A/D启动方式：程控触发/外部触发 2.2.11A/D转换输出码制：单极性原码 2.2.12FIF0存储器容量：8K×16bit(全满)/4K×16bit(半满) 2.2.13通道切换时间：（模拟开关导通时间+放大器建立时间）≤5μS 2.2.14A/D转换非线性误差：±1LSB(A型)，±2LSB(B型)， 2.3开关量部分 2.3.1输入路数：16路TTL电平 2.3.2输出路数：16路TTL电平 2.4定时/计数器/测频/脉冲输出部分： 2.4.116位字长计数/定时器：3路 2.4.2基准时钟：1Mz,占空比50% 2.5电源功耗：+5V(±10%)≤500mA(自供电，不建议长期使用) +12V(±10%)≤400mA(外供电) +24V(±10%)≤200mA (外供电) -1-
USB7325 - 1 - USB7325 高速光电隔离型模入数据采集模块技术说明书 1. 概述 USB7325 光电隔离型模入数据采集模块适用于提供了 USB 接口的 PC 系列微机，具有真正的热插拔、 即插即用（PnP）功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的 Unix 等多种操作系统 以及专业数据采集分析系统 LabVIEW 等软件环境。在硬件的安装上非常简单，使用时只需将 USB7325 的 USB 接口插入计算机内任何一个 USB 接口插座中，其模入、I／O 信号、脉冲输入及脉冲输出信号均由模块 上的双排针插头与外部信号源及设备连接。 模入部分，用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式，其 A/D 转换启动方式可以选用程控触发、 外部触发两种方式。A/D 转换后的数据结果通过先进先出存储器（FIFO）缓存后由 USB 总线读出。本模块 的模入部分可以直接与我公司研制的 PS-010B/ PS-011B 等前端信号处理板配套使用，方便地对热电偶、 热电阻的微弱信号进行放大，进行温度采集。每块 USB7325 多功能模入接口卡最多可以连接 16 块 PS-010B/ PS-011B 等前端信号处理板，即 256 路模拟信号输入。 开关量部分，本模块有 16 路 TTL 电平的数字量输入和 16 路数字量输出接口。 计数部分，本模块有 3 路 16 位字长的计数/定时器，以及 1Mhz 的基准时钟。用户可根据需要时使用 计数、定时、测频、脉冲输出等功能。 2. 主要技术指标 2.1 USB 指标： 2.1.1 处理器及 USB 接口芯片： CY7C68013 2.1.2 通讯方式： USB 接口 2.1.3 通讯距离： 小于 5 米 2.1.4 通讯协议： USB2.0 2.2 模入部分( 标*为出厂标准状态，下同 ): 2.2.1 输入通道数：单端 16 路 *；双端 8 路 2.2.2 输入信号范围：0～4V，0～5V,0～10V*,±3V, ±5V , ±10V 2.2.3 输入阻抗：≥10MΩ 2.2.4 输入通道选择方式：单通道程序指定/多通道自动扫描 2.2.5 A／D 转换分辨率：A 型 12 位 ；B 型 16 位 2.2.6 A／D 转换器件：ADS7808（A 型 12 位）；ADS7809（A 型 16 位） 2.2.7 A／D 芯片转换时间：4μS 2.2.8 系统最高采集速率：250KHz／S (所有通道总和) 2.2.9 A/D 采样程控频率：1KHz/5KHz/10KHz/25KHz/50KHz/100KHz/200KHz/250KHz 2.2.10 A/D 启动方式：程控触发/外部触发 2.2.11 A／D 转换输出码制：单极性原码 2.2.12 FIFO 存储器容量：8K×16bit（全满）/4K×16bit（半满） 2.2.13 通道切换时间：(模拟开关导通时间＋放大器建立时间) ≤5μS 2.2.14 A／D 转换非线性误差：±1LSB（A 型），±2LSB（B 型）， 2.3 开关量部分 2.3.1 输入路数：16 路 TTL 电平 2.3.2 输出路数：16 路 TTL 电平 2.4 定时/计数器/测频/脉冲输出部分： 2.4.1 16 位字长计数/定时器：3 路 2.4.2 基准时钟：1MHz，占空比 50％ 2.5 电源功耗： + 5V(±10％) ≤ 500mA （自供电，不建议长期使用） +12V(±10％) ≤ 400mA (外供电) +24V(±10％) ≤ 200mA (外供电)
USB7325 2.6使用环境要求：工作温度：10℃~40℃（如需宽温，订购时说明） 相对湿度：40%~80% 存贮温度：-55℃~+85℃ 2.7尺寸： 裸板尺寸： 长×宽=162.9.0mm×102.6mm 外形（模具）尺寸：长×宽×厚=190mm×109mm×36mm 3.工作原理 SB7325高速光隔离模入接口模块主要由多路模拟开关选通电路、高精度放大电路、模数转换电路、 光电隔离及DC/DC电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路、定时/计数器电路和接 口控制逻辑电路、供电电路等部分组成。 3.1模入部分 3.1.1高速多路模拟开关选通电路 本电路由2片ADG508(或同类产品)及跨接选择器JP5组成，用以从16路单端信号或8路双端信号 中选择其中一路，送入后端的放大器电路处理。 3.1.2高速高精度、差分、可编程增益放大器电路 本电路由2片高速高精度放大器AD711(或LF351)及1片高速高精度差分放大器AMP03组成，用以对 通道开关选中的模拟信号进行变换处理，以提供模数转换电路所需要的信号。 3.1.3高速模数转换电路 本模块选用B-B公司的A/D器件ADS7808(12bit)或ADS7809(16bit)作为本卡的模数转换器件。 该器件内部自带采保和精密基准电源。 3.1.4光电隔离及DC/DC电源电路 本卡采用高速光耦对系统总线与模拟信号之间进行光电隔离，以避免相互间的干扰。同时由电源模块 及相关的滤波元件组成DC/DC电源电路。 3.1.5先进先出(FIF0)缓冲存储器电路 本电路用于将A/D转换的数据结果及通道代码进行缓冲存储。并相应的给出“空”，“半满”和“全满” 的标志信号。用户在使用过程中可以随时根据这些标志信号的状态以单次或批量的方式读出A/D转换的结 果。 3.2开关量输入输出电路 本模块提供了16路非隔离的开关量输入、16路非隔离的开关量输出信号通道。使用中需注意对这些 信号的要求应严格符合TTL电平规范。 3.3计数/定时器部分 计数/定时器电路由1片可编程定时/计数器8254芯片和基准时钟电路以及有关的跨接选择器组成。 可为用户提供3个16位字长的计数/定时通道和1MHz、占空比为50%的基准时钟，用户可外接使用三路 计数/定时通道。 3.4接口控制逻辑电路 接口控制逻辑电路用来将SB总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。 3.5供电电路 供电电路由DC/DC芯片LM2675及其外围电路组成外供电电路，以满足USB总线自供电功率的不足。 4.安装及使用注意 本模块的安装十分简便，无需将主机机壳打开，也无需关电。本模块有两种供电方式，即自供电方式 和外供电方式，若选择自供电方式供电，将本模块插入主机的任何一个空余USB接口插座即可：若选择外 -2
USB7325 - 2 - 2.6 使用环境要求：工作温度：10℃～40℃ (如需宽温,订购时说明) 相对湿度： 40％～80％ 存贮温度：-55℃～+85℃ 2.7 尺寸： 裸板尺寸： 长×宽=162.9.0mm×102.6mm 外形(模具)尺寸：长×宽×厚=190mm×109mm×36mm 3. 工作原理 USB7325 高速光隔离模入接口模块主要由多路模拟开关选通电路、高精度放大电路、模数转换电路、 光电隔离及 DC／DC 电路、先进先出(FIFO)缓冲存储器电路、开关量输入输出电路、定时/计数器电路和接 口控制逻辑电路、供电电路等部分组成。 3.1 模入部分 3.1.1 高速多路模拟开关选通电路 本电路由 2 片 ADG508（或同类产品）及跨接选择器 JP5 组成，用以从 16 路单端信号或 8 路双端信号 中选择其中一路，送入后端的放大器电路处理。 3.1.2 高速高精度、差分、可编程增益放大器电路 本电路由 2 片高速高精度放大器 AD711(或 LF351)及 1 片高速高精度差分放大器 AMP03 组成，用以对 通道开关选中的模拟信号进行变换处理，以提供模数转换电路所需要的信号。 3.1.3 高速模数转换电路 本模块选用 B-B 公司的 A／D 器件 ADS7808（12 bit）或 ADS7809（16 bit）作为本卡的模数转换器件。 该器件内部自带采保和精密基准电源。 3.1.4 光电隔离及 DC／DC 电源电路 本卡采用高速光耦对系统总线与模拟信号之间进行光电隔离，以避免相互间的干扰。同时由电源模块 及相关的滤波元件组成 DC／DC 电源电路。 3.1.5 先进先出（FIFO）缓冲存储器电路 本电路用于将 A/D 转换的数据结果及通道代码进行缓冲存储。并相应的给出“空”，“半满”和“全满” 的标志信号。用户在使用过程中可以随时根据这些标志信号的状态以单次或批量的方式读出 A/D 转换的结 果。 3.2 开关量输入输出电路 本模块提供了 16 路非隔离的开关量输入、16 路非隔离的开关量输出信号通道。使用中需注意对这些 信号的要求应严格符合 TTL 电平规范。 3.3 计数/定时器部分 计数/定时器电路由 1 片可编程定时/计数器 8254 芯片和基准时钟电路以及有关的跨接选择器组成。 可为用户提供 3 个 16 位字长的计数/定时通道和 1MHz、占空比为 50％的基准时钟，用户可外接使用三路 计数/定时通道。 3.4 接口控制逻辑电路 接口控制逻辑电路用来将 USB 总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。 3.5 供电电路 供电电路由 DC/DC 芯片 LM2675 及其外围电路组成外供电电路，以满足 USB 总线自供电功率的不足。 4. 安装及使用注意 本模块的安装十分简便，无需将主机机壳打开，也无需关电。本模块有两种供电方式，即自供电方式 和外供电方式，若选择自供电方式供电，将本模块插入主机的任何一个空余 USB 接口插座即可；若选择外
USB7325 供电方式，必须给模块提供8-40V的直流电源，然后将模块与计算机用USB线连接 本模块采用的模拟开关是COMS电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在打开模块盒或用手触 摸本模块电路板时，应事先将人体所带静电荷对地放掉，同时应避免直接用手接触器件管脚，以免损坏器 件。 本模块SB接口允许从计算机上带电插拔。模块上的跨接选择器，使用中应严格按照说明书进行设置 操作。设置模块跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。 当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道就近对地短接，不要使其悬空，以避免造成通道间串扰 和损坏通道。 为保证安全及采集精度，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。特别是使用双端输入 方式时，为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。 5.使用与操作 5.1主要可调整元件位置及接插件见图1。 ea。。可 厅4 USB-7325A/B 则 甜 1J5 JPIJP2JP3 ■回包 ▣▣UP6 02 2 5 可国 图1主要可调整元件位置图 5.2指示灯D1、D2、D3、D4: D1亮 指示模块5V供电正常 D2亮 指示模块USB工作正常 D3亮 指示模块3.3V供电正常 D4亮 指示模块AD FIF0满溢出（若选择无FIF0的USB7325,此灯状态无意义） 5.3跨接器的使用： 5.3.1A/D量程选择： 本模块由这两个跳线JP1、JP2、JP3、JP4组合实现A/D量程，其使用方法见图2。 -3
USB7325 供电方式，必须给模块提供 8-40V 的直流电源，然后将模块与计算机用 USB 线连接。 本模块采用的模拟开关是 COMS 电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在打开模块盒或用手触 摸本模块电路板时，应事先将人体所带静电荷对地放掉，同时应避免直接用手接触器件管脚，以免损坏器 件。 本模块 USB 接口允许从计算机上带电插拔。模块上的跨接选择器，使用中应严格按照说明书进行设置 操作。设置模块跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。 当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道就近对地短接，不要使其悬空，以避免造成通道间串扰 和损坏通道。 为保证安全及采集精度，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。特别是使用双端输入 方式时，为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。 5. 使用与操作 5.1 主要可调整元件位置及接插件见图 1。 图 1 主要可调整元件位置图 5.2 指示灯 D1、D2、D3、D4： D1 亮 指示模块 5V 供电正常 D2 亮 指示模块 USB 工作正常 D3 亮 指示模块 3.3V 供电正常 D4 亮 指示模块 AD FIFO 满溢出(若选择无 FIFO 的 USB7325，此灯状态无意义) 5.3 跨接器的使用： 5.3.1 A／D 量程选择： 本模块由这两个跳线 JP1、JP2、JP3、JP4 组合实现 A/D 量程，其使用方法见图 2。 - 3 -
USB7325 IP2 JP3 JP4 JP1 JP2 JP3 JP4 a.0-4V b.05V JP1 JP2 JP3 JP4 JPI JP3 JP4 c.0~10V d.±3V IP2 JP3 JP4 JP1 JP2 JP3 JP4 e.±5v f.±10V 图2A/D量程选择 5.3.2单端/双端方式选择： JP5为单端/双端方式选择插座，其使用方法见图3。 ooo a.单端输入方式 b.双端输入方式 图3单/双端方式选择 5.3.38254工作方式（计数、定时、脉冲输出）的选择 8254芯片的右下角有一组跨接插座，即JP7一JP11,其作用是为8254的CLK选择不同的脉冲信号源， 以组成不同的工作方式。JP7一JP11的定义下图： O O O JP11 CLK2 C2 8254CLK O O JP10 01 O O O JP9 CLK1 C1 8254CLK O O JP8 00 O O O JP7 CLKO CO 8254CLK 图4JP7一JP11的定义 -4
USB7325 a. 0～4V b. 0～5V c. 0～10V d. ±3V e. ±5V f. ±10V 图 2 A／D 量程选择 5.3.2 单端／双端方式选择: JP5 为单端／双端方式选择插座，其使用方法见图 3。 a. 单端输入方式 b. 双端输入方式 图 3 单／双端方式选择 5.3.3 8254 工作方式（计数、定时、脉冲输出）的选择 8254 芯片的右下角有一组跨接插座，即 JP7—JP11，其作用是为 8254 的 CLK 选择不同的脉冲信号源， 以组成不同的工作方式。JP7—JP11 的定义下图： 图 4 JP7—JP11 的定义 - 4 -
USB7325 Co、C1、C2表示8254芯片的脉冲输入引脚，0o、01、02表示8254芯片的脉冲输出引脚，CLK0、CLK1、 CLK2是外部输入并整形后的现场信号，8254CLK接板上的1Mz内部时钟。比如：用跨接套将C1与8254CLK 短接，那么表示本组8254的第二通道的脉冲输入接到了板上的1Mz内部时钟：用跨接套将C1与0短接， 那么表示本组8254的第二通道的脉冲输入接到了上一通道的脉冲输出，即所谓的级连：用跨接套将C1与 CLK1短接，那么表示本组8254的第二通道的脉冲输入接到了用户外部输入的脉冲信号源上。 5.3.4供电方式选择 本模块通过对JP6跳线，给用户提供两种模块供电选择，如图5： VBUS VCC 5V 图5J6的定义 将VCC针与5V针短接，模块通过P6外供电输入插座取电，用户可从JP6输入8-40V的直流电： 若将VCC针与VBUS针短接，模块从计算机的USB接口取电。 5.3.5其它调线 其它调线是调试用的，用户不必关心，请按出厂设置保留原状，不要将它们的任意针短接。 5.4输入输出接口定义： 5.4.1模入部分： 本模块26芯扁平电缆插座J2的信号定义见表1，用户可根据需要选择连接信号线（单端）或信号线组 (双端)。为减少信号杂波串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应就近与模拟地短接，这一点在小信号 放大使用时尤其重要。 表1J2模拟输入信号端口定义（括号内表示双端方式） 插座引脚号 信号定义 插座引脚号 信号定义 1 模拟地) 2 模拟地 3 CH1(CH1+) 4 CH2 (CH2+) 5 CH3(CH3+) 6 CH4(CH4+) 7 CH5(CH5+) 8 CH6(CH6+) 9 CH7(CH7+) 10 CH8(CH8+) 11 CH9 (CH1-) 12 CH10(CH2-) 13 CH11(CH3-) 14 CH12(CH4-) 15 CH13(CH5-) 16 CH14(CH6-) 17 CH15(CH7-) 18 CH16(CH8-) 19 模拟地 20 模拟地 21 NC(空脚) 22 NC(空脚) 23 外触发输入地(TG) 24 外触发输入地(TG) 25 外触发输入(ET) 26 外触发输入(ET) 5.4.2接PS-010B/PS-011测温专用接口： 本模块的模入部分可以直接与我公司研制的PS-010B/PS-011B等前端信号处理板配套使用，方便地 对热电偶、热电阻的微弱信号进行放大，进行温度采集。测温专用接口J3接PS-010B/PS-O11B的信号 定义见表2。 表2J3接PS-010B/PS-011测温专用接口定义 .5-
USB7325 C0、C1、C2 表示 8254 芯片的脉冲输入引脚，O0、O1、O2 表示 8254 芯片的脉冲输出引脚，CLK0、CLK1、 CLK2 是外部输入并整形后的现场信号,8254CLK 接板上的 1MHz 内部时钟。比如：用跨接套将 C1与 8254CLK 短接，那么表示本组 8254 的第二通道的脉冲输入接到了板上的 1MHz 内部时钟；用跨接套将 C1与 O0 短接， 那么表示本组 8254 的第二通道的脉冲输入接到了上一通道的脉冲输出，即所谓的级连；用跨接套将 C1与 CLK1 短接，那么表示本组 8254 的第二通道的脉冲输入接到了用户外部输入的脉冲信号源上。 5.3.4 供电方式选择 本模块通过对 JP6 跳线，给用户提供两种模块供电选择，如图 5： 图 5 J6 的定义 将 VCC 针与 5V' 针短接，模块通过 JP6 外供电输入插座取电，用户可从 JP6 输入 8 - 40V 的直流电； 若将 VCC 针与 VBUS 针短接,模块从计算机的 USB 接口取电。 5.3.5 其它调线 其它调线是调试用的，用户不必关心，请按出厂设置保留原状，不要将它们的任意针短接。 5.4 输入输出接口定义： 5.4.1 模入部分： 本模块 26 芯扁平电缆插座 J2 的信号定义见表 1 ，用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组 (双端)。为减少信号杂波串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应就近与模拟地短接，这一点在小信号 放大使用时尤其重要。 表 1 J2 模拟输入信号端口定义(括号内表示双端方式) 插座引脚号 信 号 定 义 插座引脚号 信 号 定 义 1 模拟地） 2 模拟地 3 CH1(CH1+) 4 CH2(CH2+) 5 CH3(CH3+) 6 CH4(CH4+) 7 CH5(CH5+) 8 CH6(CH6+) 9 CH7(CH7+) 10 CH8(CH8+) 11 CH9(CH1-) 12 CH10(CH2-) 13 CH11(CH3-) 14 CH12(CH4-) 15 CH13(CH5-) 16 CH14(CH6-) 17 CH15(CH7-) 18 CH16(CH8-) 19 模拟地 20 模拟地 21 NC（空脚） 22 NC（空脚） 23 外触发输入地(TG) 24 外触发输入地(TG) 25 外触发输入(ET) 26 外触发输入(ET) 5.4.2 接 PS-010B / PS-011 测温专用接口： 本模块的模入部分可以直接与我公司研制的 PS-010B / PS-011B 等前端信号处理板配套使用，方便地 对热电偶、热电阻的微弱信号进行放大，进行温度采集。测温专用接口 J3 接 PS-010B / PS-011B 的信号 定义见表 2。 表 2 J3 接 PS-010B / PS-011 测温专用接口定义 - 5 -