NI myDAQ 在电子电路工程实践教育中的应用

李梦军

（常州市广播电视大学，江苏 常州213001）

NI myDAQ 在电子电路工程实践教育中的应用

李梦军

（常州市广播电视大学，江苏 常州213001）

针对电子电路相关课程中工程实践教育面临的问题，结合具体实例介绍了NI新推出的便携式教学设备．NI myDAQ专为课堂和实验室之外的实验而设计，可以让学生随时随地进行工程实践．该实践创新平台不仅有助于提高学生的工程实践能力，让学生从书本理论过渡到工程实践，而且有利于学生工程创新意识的培养．

NI myDAQ；工程实践教育；创新；LabVIEW

0 引 言

目前，中国的工程教育在规模上已居世界首位，但质量不高、应用性不强［1］．工程教育中，实践是非常重要的环节［2］，然而工程教学上依然存在着理论与实际应用脱节、学生缺乏动手实践能力等问题．值得注意的是，近年来中国工程教育理念已由之前注重培养学生的理论知识转到培养学生动手实践的能力，即工程实践教育的培养上．此外，工程实践教育还面临着如何尽快地从书本理论过渡到工程实践的困难．实验是进行工程实践教育的有效途径，然而传统实验室与课堂教学限制了学生工程实践的机会．电子电路相关课程的工程实践教育同样面临着上述困难．

NI myDAQ专为实验室外的实验而设计，其完全由USB供电的便携性和一体化设计的紧凑性，帮助学生可以随时随地进行工程实践，只要能使用电脑的地方就可使用它，是开展工程实践的理想工具．

1 NI myDAQ简介

NI myDAQ是美国国家仪器有限公司 （National Instruments，简称NI）新近推出的一个便携式教学设备，如图1所示．该设备采用德州仪器提供的模拟电路芯片，具有2差分模拟输入与2通道模拟输出、8个数字输入与数字输出接口、3．5mm音频输入与输出接口以及＋5／＋15／－15V电源输出等功能，且内置的数字万用表可用于电压、电流以及电阻的测量，其USB供电特性最大程度地提升了便携性．NI myDAQ通过提供基于电脑使用的8种软件仪器帮助学生扩大自己进行动手实践工程创新的范围，这些仪器包括示波器、数字万用表、任意波形发生器、波特图仪、动态信号分析仪、函数发生器、数字读和数字写．

与LabVIEW以及Multisim的结合应用，可以拓展NI myDAQ的功能与特性．该教学设备鼓励学生利用自己的时间独立探究电路，让学生可以自由地在任何时间、任何场合尝试工程实验，并且可以很好地融入到现有的课程体系中，通过不断地实践与巩固提升学生对于工程概念的理解．

图1 NI myDAQ

2 应用实例

NI myDAQ专为学生量身定制，学生无需跑到实验室使用设备，便可在家里、在宿舍、在任何地方与自己的电脑连接开展工程实践，为学生工程创新带来了前所未有的便利和实时．下面以跑马灯控制为例介绍其在学生工程实验中的应用．

由电子学的基本理论，我们知道二极管具有电流的单向导电性，即电流朝一个方向上导通，反方向时二极管阻断．二极管的这个简单的开关特性可产生许多有趣的电路．现在用8个LED来模拟霓虹灯实现跑马灯的控制效果：8个LED从上往下依次点亮，并循环．实验所需的元器件有8只5mm LED、8个330Ω电阻和导线．

2．1 测试二极管并验证极性

二极管是一种极性元器件，在使用前可以用NI myDAQ的软件仪器数字万用表来测试极性．选择DMM启动数字万用表软面板，单击选择二极管．将待检测的LED两只管脚分别接到NI my－DAQ内置万用表的HI端和COM端．当LED发光时，说明二极管有电流通过，而且可以读出电压值，如图2所示．此时数字万用表HI端的探针接的为LED的正极，COM端则接的为LED的负极．如果LED不发光，说明二极管不导通，此时数字万用表HI端的探针接的为LED的负极，COM端则接的为LED正负极．

2．2 使用软件仪器的手动控制

即插即用的软件仪器是用LabVIEW编制的应用软件［3］．在面包板上连接好8个LED构成的跑马灯电路，接线如图3所示．8个LED分别由8位数字I／O （DIO）控制．NI myDAQ的DIO＜0～7＞分别连接到8只LED的正极，面包板上LED的负极串联上限流电阻，接到NI myDAQ的数字地 （DGND）．

打开软件仪器数字写 （Digital Writer）（见图4），当开关位设置为为高电频HI时，对应的LED应该是亮的．那么就可以使用这些开关手动控制8个LED来实现跑马灯的效果．

2．3 结合LabVIEW软件的自动控制

LabVIEW程序通常由前面板和背面板组成：前面板为程序界面放置控制控件和显示控件，背面板用来编写程序框图［4］．在LabVIEW软件前面板上，创建一个控件来对应显示8个LED灯的亮和灭，如图5所示．除此之外，还添加了滑条控件来控制LED闪烁移动的快慢、方向切换开关进行移位方向的转换控制．

LabVIEW程序框图如图6、图7所示．

图2 二极管测试

图4 数字写界面

图5 跑马灯设计前面板

图6 条件结构的框图标识符为真时程序框图

图7 条件结构的框图标识符为假时程序框图

3 结 语

NI myDAQ将工程实践教育拓展到课堂和实验室之外，让学生有更多的机会实践并体验真实的电路和硬件，使每个学生都能随时随地实践工程创新．该动手实践平台，不仅能帮助学生掌握理论知识，更好地将理论联系实际，而且有利于学生电路设计、工程概念兴趣的培养．

该实践创新平台与实验室硬件平台的结合，有助于实践电路工程思想和创新动手能力的全面提升．再配以丰富的外围扩展支持，NI myDAQ能够让学生将多个学科的工程知识相互综合，并付诸实践．

［1］ 阳荣威．我国高等工程教育存在的问题及改革的战略选择 ［J］．教育与职业，2010，（21）：5－8

［2］ 李培根．未来工程教育中的实践意识 ［J］．高等工程教育研究，2010，（06）：6－8

［3］ 杨智，袁媛，贾延江．虚拟仪器教学实验简明教程：基于LabVIEW的NI ELVIS［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2008：3－5

［4］ 江建军，刘继光．LabVIEW程序设计教程 ［M］．北京：电子工业出版社，2008：3－29

Application of NI myDAQ in Practical Education of Electronic Circuit Engineering

LI Meng－jun
（Changzhou Radio and TV University，Changzhou 213001，Jiangsu，China）

Based on the existing problems of electronic circuit engineering curriculums in practical education，this paper introduces the portable teaching equipment newly launched by NI，with specific examples．NI myDAQ is specially designed for experiments outside classroom and laboratory，thus students can carry out the engineering practice whenever and wherever possible．This innovation platform for practice is conductive to improve the engineering practical ability of students，and it can also make students accomplish the transition from theoretical knowledge on books to engineering practices．And moreover，it is beneficial to students to develop the engineering innovative consciousness．

NI myDAQ；practical education of engineering；innovation；LabVIEW

TP 368．39

A

1673－1492 （2011）06－0029－03

来稿日期：2011－10－27

李梦军（1976－），男，江苏徐州人，讲师，硕士，研究方向为虚拟仪器技术在教学中的应用、远程实验．

刘守义 英文编辑：刘彦哲］