一、概述
USB2013模板是USB总线兼容的数据采集板，可经USB电缆接入计算机，构成实验室、产品质量检验中心、特别是野外测控、医疗设备等领域的数据采集、波形分析和处理系统，也可构成工业生产过程控制监控系统。而且它具有体积小，即插即用等特点，因此是便携式系统用户的最佳选择。
USB2013板上设计有12Bit分辨率的A/D转换器和D/A转换器，提供了16路单端或8路双端的模拟输入通道和4路D/A输出通道，A/D转换器输入信号范围:±5V、±10V、0～10V，D/A转换器输入信号范围: 0～5V、0～10V、±5V、±10V。16路开关量输入，16路开关量输出且均能上电清零。使用本卡时最好通过板卡上EX_VCC插座接上外接电源。如本卡不能正常工作，必须接上外接电源。
使用外接电源时，应先接外接电源，后接USB电缆。拔掉时先拔USB电缆，后拔外接电源。
二、性能和技术指标
2.1、模拟信号输入部分
★模拟通道输入数: 16路单端或8路双端输入
★模拟输入电压范围：±5V、±10V、0～＋10V
★模拟输入阻抗: 100MΩ
★模拟输入共模电压范围：>±2V
★放大器建立时间：2Us
★放大器增益G与电阻RG的运算关系为：　G　＝　1　＋　50KΩ/RG
★放大器增益与电阻RG的对应关系如下表所示：
增益 RG(Ω) 最接近的阻值（1%的精度）RG(Ω)
1 空 空
2 50.00K 49.9K
5 12.50K 12.4K
10 5.556K 5.62K
20 2.632K 2.61K
50 1.02K 1.02K
100 505.1 511
200 251.3 249
500 100.2 100
1000 50.05 49.9
2000 25.01 24.9
5000 10.00 9.88
10000 5.001 4.94

2.2、A/D转换电路部分
　A/D分辨率：12Bit(4096)
非线性误差：±1LSB(最大)
转换时间：10us
系统测量精度：0.1%
2.3、D/A转换电路部分
输出通道数：4路
模拟输出电压范围：0～5V、0～10V、±5V、±10V
D/A分辨率：12Bit(4096)
非线性误差：±1LIB(最大)
D/A输出精度(满量程)：±1LIB
建立时间：10μS(0.01%精度)
输出阻抗：0.2Ω
2.4、开关量输入输出部分
16路数字量输入、16路数字量输出经过50脚扁平电缆插座
XS2引出。
　　　　　　数字端口满足标准TTL电气特性：
输入TTL电平，吸入电流小于0.5毫安。
输出TTL电平，最大下拉电流20mA,上拉电流2.6毫安。
数字量输入最低的高电平：2V
数字量输入最高的低电平：0.8V
数字量输出最低的高电平：3.4V
数字量输入最高的低电平：0.5V
2.5、定时/计数器
定时/计数器： 8253的三个定时/计数器（CLK0、CLK1、CLK2）、门控（GATA0、GATA1、GATA2）及输出（OUT0、OUT1、OUT2）也由XS2引出。
2.6、A/D采样率
A/D采样通过率：100KHz
　　 2.7、外形尺寸
158mm * 117mm
三、工作原理概述
USB2013板主要由模/数转换(A/D)电路、数/模转换(D /A)电路、USB总线接口电路等部分电路的组合，力求满足用户各种用途的需求。
四、主要元件位置图、信号输入插座和开关量管脚定义
4.1 主要元件位置图
图4.1.1为USB2013板的主要跳线位置图， 此位置图上跳线设置为出厂标准设置。设置为：单端输入方式，模拟输入范围±5V，模拟输出范围±5V。
XS1: 模拟信号输入/输出引线插座
XS2：开关量输入/输出及8254接口引线插座
USB－T：USB总线连接插座
RP5：4路DA输出电压零点调整电位器
RP1：DA0输出电压满度调整电位器
RP2：DA1输出电压满度调整电位器
RP3：DA2输出电压满度调整电位器
RP4：DA3输出电压满度调整电位器
RP8：A/D电路单极性零点调整电位器
RP7：A/D电路双极性零点调整电位器
RP6：A/D电路满度调整电位器
XF1、XF5：模拟电压输入单端、双端选择
XF9、XF10：模拟电压输入量程选择
XF7、XF8：D/A输出极性选择
XF1、XF2、XF3、XF4：D/A输出量程选择
4.2 模入信号37芯D型插座XS1的管脚定义
　　　CH00～CH15：16路模拟信号输入通道号
　　　CH00～CH07 ：双端模拟信号输入正端 （ 双端方式时）
CH08～CH15 ：双端模拟信号输入负端 （双端方式时）
DA0～DA1：4路模拟信号输出端
　AGND：模拟地
双端方式时，各通道的对应关系如下表：
原始通道对 对应的采样通道号 原始通道对 对应的采样通道号
CH0,CH8 CH0 CH4,CH12 CH4
CH1,CH9 CH1 CH5,CH13 CH5
CH2,CH10 CH2 CH6,CH14 CH6
CH3,CH11 CH3 CH7,CH15 CH7

4.3关于XS2开关量输入/输出及8254接口引线插座的管脚定义
DI0～DI15为开关量输入
DO0～DO15为开关量输出
OUT0～OUT2 分别为8253的0、1、2的定时/计数器的信号输出端；
GATE0～GATE2 分别为8253的0、1、2的定时/计数器的门控端；
CLK0～CLK2 分别为8253的0、1、2的定时/计数器的时钟端；
CLK与板卡上的2M晶振相连。
GND：数字地
VCC：+5V
五、短路套设置及数据格式
A/D电路部分：
1、 模拟信号输入方式选择
①

单端输入方式：

XF5

XF6
②
双端输入方式：
XF5

　XF6
2、模拟信号输入量程选择

XF9 XF10
　　模拟量输入范围为±5V的选择图

XF9 XF10
　　　　　 模拟量输入范围为0V～10V的选择图

　　　　　XF9　　　　　　　　XF10　
　　　　　　　模拟量输入范围为±10V时的选择图
　3、AD数据格式：
USB2013通过函数ReadDeviceAD进行16位读操作，将读入A/D转换结果12位数据，其各位定义如下：
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
× × × × AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0

其中：AD0～AD11：为A/D转换结果的12位数据。×：不用。
USB2013板为双极性模拟输入时的结果数据格式如下表所示：
输入 A/D结果编码
正满度 111111111111
正满度－1LSB 111111111110
中间值+1LSB 100000000001
中间值（零点） 100000000000
中间值－1LSB 011111111111
负满度+1LSB 000000000001
负满度 000000000000

USB2013板为单极性模拟输入时的结果数据格式发下表所示：
输入 A/D结果编码
正满度 111111111111
正满度－1LSB 111111111110
零点+1LSB 000000000001
零点 000000000000

例如：在[-5V，+5V]量程下采集2、3、4三个通道的数据，且分别在这三个通道上输入2.5V，0V，-2.5V的直流电压，那么通过ReadDeviceAD函数取得的值分别是十六进制：0c00，0800，0400。
D/A电路部分：
1、 模拟信号输出量程选择
输出范围 XF7 XF8 XF4
(DA0) XF3
(DA1) XF2
(DA2) XF1
（DA3）
0～5V
0～10V
－5V～+5V
-10V～+10V

2、D/A数据格式：
D/A转换数据寄存器
数据位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
数字信号 DA7 DA6 DA5 DA4 DA3 DA2 DA1 DA0
数据位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
数字信号 NC NC NC NC DA11 DA10 DA9 DA8

其中，DA11—DA0为需要进行D/A转换的12 位数据。NC：不用。
USB2016板为双极性电压输出时数据格式如下表所示：
输入 D/A数据编码
正满度 1111 1111 1111
正满度－1LSB 1111 1111 1110
中间值+1LSB 1000 0000 0001
中间值（零点） 1000 0000 0000
中间值－1LSB 0111 1111 1111
负满度+1LSB 0000 0000 0001
负满度 0000 0000 0000

USB2016板为单极性电压输出时的数据格式如下表所示：
输入 A/D结果编码
正满度 1111 1111 1111
正满度－1LSB 1111 1111 1110
零点+1LSB 1000 0000 0001
零点 0000 0000 0000

六、模拟输入信号的连接方式
6．1 单端输入方式：
USB2013板均可按图4.1连接成模拟电压单端输入方式，16路模拟输入信号连接到CH00～CH15端，其公共地连接到AGND端。
单端输入方式，主要应用在噪声干扰不高的场合
6．2双端输入方式：
USB2013板可按图3.2连接成模拟电压双端输入方式，可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。8路模拟输入信号正端接到IN00+～IN7+端，其模拟输入信号负端接到IN00-～IN7-端，并在距离XS1插座近处，在IN00-～IN07-端与AGND端各接一只几十KΩ至几百KΩ的电阻（当现场信号源内阻小于100Ω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100Ω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。
双端输入方式，主要应用在噪声干扰高的场合
七、使用方法
1、用USB电缆将USB2013板与主机连接起来，若发光二极管亮，则表示USB2013板电源已接通。
2、时主机屏幕上会显示检测到artUSB2013设备，接着让您安装驱动程序，您须插入本公司提供的安装盘。详细的安装过程请见本公司软件说明书的USB部分。
3、安装完毕后，打开USB2013操作系统，即可检测设备是否正常工作。
注：其硬件参数配置请参考软件说明书中USB部分的结构USB_PARA中的介绍。
八、应用注意事项
在公司售出的产品包装中，用户将会找到这本说明书和USB2013板，同时还有产品质保卡。产品质保卡请用户务必妥善保存，当该产品出现问题需要维修时，请用户将产品质保卡同产品一起，寄回本公司，以便我们能尽快的帮用户解决问题。
在使用USB2013板时，应注意以下问题：
①USB2013板正面的IC芯片不要用手去摸，防止芯片受到静电的危害。
②用户务必注意电源的开关顺序，使用时要求先开主机电源，后开信号源的电源；先关主机电源，后关信号源的电源。
九、校准
USB2013板出厂时已经校准，只有当用户使用一段时间后，或者用户认为需要时才做校准。
准备一块5位半精度以上数字电压表，安装好USB2013，打开主机电源，预热15分种。
A/D校准
1、 模拟输入的任两个通道，比如CH0、CH1通道，将CH0通道输入接0伏电压,CH1接正满度电压4997.56毫伏或9997.56毫伏(依AD量程而定)。
2、 如果AD输入是双极性，调整电位器RP7，使读回的A/D转换结果在7FFH和800H 之间
变化。如果AD是单极性,调整电位器RP8，使读回的AD数据在000H～001H之间变化。
3、如果AD量程为-5～+5V,将模拟输入通道CH1的输入接+4997.56mV，如果AD量程为0～10V则将CH0的输入接9997.56V,调整电位器RP6，使读回的A/D转换结果在FFEH～FFFH之间变化。
4、重复2）、 3）步骤，直到满足要求为止。
D/A校准
　（一） 双极性输出的校准：
1） 将数字电压表的地线与37芯D型插头XS1中的任意模拟地(AGND)相接,电压表的输入端与需要校准的DA通道相连接。
2） 在Windows下运行USB2013测试程序，选择菜单文件操作下的D/A输出检测，根据需要校准的通道选择相应的手动单点输出。
3） 将D/A输出设置为2048，通过调整电位器RP5，使相应的D/A输出
为0.000V。
4） 将D/A输出设置为4095，通过调整电位器RP1～RP4，使相应的D/A输出为5.000或10.000V。
5） 重复以上3)、4）步骤，直到满足要求为止。
（二） 单极性输出的校准
1） 将数字电压表的地线与37芯D型插头XS1中的任意模拟地(AGND)相接,电压表的输
入端与需要校准的DA通道相连接。
2） 在Windows下运行USB2013测试程序，选择菜单文件操作下的D/A输出检测，根据
需要校准的通道选择相应的手动单点输出。
3） 将D/A输出设置为0，通过调整电位器RP5，使相应的D/A输出为0.000V。
4) 将D/A输出设置为4095，通过调整电位器RP1～RP4，使相应的D/A输出为5.000或
10.000V。
5) 重复以上3)、4）步骤，直到满足要求为止。
十、保修
USB2013自出厂之日起，两年内，凡用户遵守运输，贮存和使用规则，而质量低于产品标准者公司免费修理。