智能 ISA 板卡說明書
一、 產(chǎn)品用途與特點
P51 和 S51 系列智能溫度、電流和電壓——數(shù)字轉(zhuǎn)換微機接口板將溫度傳感器（熱電偶，熱
電阻等）的輸出信號或電流、電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過系統(tǒng)總線（ISA或STD）將數(shù)據(jù)傳送給
主機。在接口板上有89C51單片機管理接口板自動工作。通道的轉(zhuǎn)換，ADC啟動，采集數(shù)據(jù)，參
比端補償（熱電偶），引線電阻補償（熱電阻），數(shù)字校零，線性化和數(shù)據(jù)處理等，均由接口板
上單片機完成。主機僅在需要數(shù)據(jù)時，選中接口板，用約 1 毫秒時間就可能把 8 個通道 16 個
字節(jié)數(shù)據(jù)按順序讀走。讀取的數(shù)據(jù)是已經(jīng)線性化了的溫度的數(shù)字量。技術(shù)人員不需要有關(guān)溫度
檢測專門知識即可使用。大大節(jié)省開發(fā)時間，顯著提高了人機效率。
本產(chǎn)品主要用于PC總線或STD總線計算機的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。主要特點有：
1． 溫度接口板，不用變送器和調(diào)理電路，傳感器直接接到接口板輸入端即可。
2． 輸入加有完善保護電路，輸入開路甚至誤加數(shù)拾伏電壓，也不會損壞器件，可靠性很高。
3． 采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，用晶振產(chǎn)生時鐘使采樣周期是工頻的整數(shù)倍，高抗共模數(shù)據(jù)放大
器（共模抑制比可達(dá)120dB）和軟件濾波程序，抗干擾能力特別強。
4． 采用數(shù)字校零技術(shù)，從根本上消除了放大器和ADC漂移產(chǎn)生的誤差，用計算法和連續(xù)式非線性
A/D轉(zhuǎn)換法對傳感器進(jìn)行非線性校正，穩(wěn)定性好，精度高。
5． 加有監(jiān)視計數(shù)器（看門狗電路），在任何強干擾情況下，單片機均會自啟動，保證不會死
機。
6． 熱電阻板，加有引線電阻補償電路，基本消除了引線電阻引起的誤差。用比率法測量電阻，
消除基準(zhǔn)電源不穩(wěn)定的影響，顯著提高了穩(wěn)定性和精度，在全溫度范圍內(nèi)，精度達(dá)到0.05%，
出廠時校準(zhǔn)精度可達(dá)到0.02%。
7． 熱電偶板，板內(nèi)加有參比端補償電路，參比端補償和數(shù)字校零共用一個電路，由軟件進(jìn)行
處理，補償精度高。參比端溫度傳感器可以安裝在現(xiàn)場，用普通導(dǎo)線代替補償導(dǎo)線，以節(jié)
省經(jīng)費開支。
8． 光電隔離接口板，只需單一5伏電源供電，隔離電源由板內(nèi)自行產(chǎn)生，用戶不用外加電源。變
換器頻率很高，變壓器繞組少，隔離完善，抗干擾能力強。接口板采用全 CMOS 器件，低功耗
設(shè)計，僅消耗70mA電流，此種板可方便用于用戶開發(fā)的單片機系統(tǒng)中。
(cid:139) 請注意：本接口板采用我公司發(fā)明專利，請勿仿制！
二、主要技術(shù)指標(biāo)
- 1 –1． 輸入和范圍
1) 熱電阻：PT100,Cu50,Cu100,熱敏電阻（特殊定制），全溫度范圍
2) 熱電偶：K,S,B,T,E,J,W,R,N，全溫度范圍
3) 電流：4~20mA,0~20mA
4) 電壓：0~5V,1~5V,0~60mV
2． 分辨率
1) 熱電阻：0.0625℃/字
2) 熱電偶：0.125℃/字,S和B也提供0.25℃/字
3) 電流：512碼/mA
4) 電壓：2048碼/V，256碼/mV
3． 精度
優(yōu)于±0.05%
4． 通道
8個通道或4個通道，由跳線選擇
5． 轉(zhuǎn)換時間
濾波方式：2.16S/8通道，1.2S/4通道
無濾波方式：720mS/8通道，400mS/4通道
6． 使用端口
兩個端口：一個狀態(tài)口，一個數(shù)據(jù)口
7． 輸出數(shù)據(jù)
每個通道為16位二進(jìn)制有符號數(shù)原碼，8個通道按順序輸出
8． 外型尺寸
PC總線：190mm×100mm
STD總線：165mm×114mm
9． 電源與功耗
+5伏電源，電流約70mA。隔離電源在板上變換。
三、接口板的工作原理
1．模擬電路及工作原理
智能溫度－數(shù)字轉(zhuǎn)換微機接口板是將溫度傳感器（各種型號的熱電阻、熱電偶等）信號
- 2 -轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度數(shù)字量，經(jīng)過微機總線（ISA 或 STD）傳送給主機。接口板電路原理圖如圖
1所示。
0 SW1～8
ADC 光 P10 P20
模擬 放 和大 7135 電 ～ P13 ～ P27 設(shè)置
7
開關(guān) 基準(zhǔn) 隔
離
I 8NT 90
C51
看門狗
CD4052 TLP P14 P00
（3片） 521 ～
S2
P17 ～
冷 1 INT1
端 TXD P07
RXDWR
+5V -5V Q1 S1 S2 D2 R2 74HC374
D1 Q2
穩(wěn) 壓
比較器 74HC688 Y0 Y1
地址譯碼
斬 波
S1 地址設(shè)置
+5V GND PC總線 A2 ～ A9 IORAENA1 D0 ～ D7
STD總線 A2 ～ A7 RD IORQ
圖1、PC總線（STD總線）接口板原理圖
每塊接口板有8個測量通道，最多可接入8個熱電偶或熱電阻溫度傳感器，內(nèi)部還有一個
系統(tǒng)校零或參比端補償通道，由模擬開關(guān) CD4052 切換分別選中各通道。每個測量通道的輸入
都有完善的保護和濾波電路，誤加幾十伏電壓不會造成接口板的損壞。放大電路采用雙高阻差
動輸入數(shù)據(jù)放大器，共模抑制比能夠達(dá)到120dB，具有很好的抗共模干擾能力。用數(shù)字校零方
式消除系統(tǒng)的時漂和溫漂。
1
A/D轉(zhuǎn)換器采用CMOS4 ADC－ICL7135，該ADC可以給出 40000 個碼，因此所有型號的傳感器
2
都可以在全溫度范圍內(nèi)達(dá)到0.1℃的分辨率。接口板的ADC和單片機之間使用光電隔離器使模
擬電路和數(shù)字電路隔離，模擬電源由接口板上的 DC—DC 變換器提供。為進(jìn)一步降低模擬電路
的功耗，減輕 DC－DC 變換器的負(fù)擔(dān)，隔離電路被設(shè)計成僅在 ADC 轉(zhuǎn)換完的第一個輸出周期瞬
時光耦導(dǎo)通。熱電偶接口板的參比端和校零電路共用，由跳線開關(guān) S2 決定是否加入?yún)⒈榷搜a
償。如果為熱電阻接口板，參比端被設(shè)計成校零電路。板上還有一組8位短路開關(guān)SW1~SW8，
用于選擇傳感器類型和接口板工作方式。