NI myDAQ在电子电路工程实践教育中的应用

2012-12-07李梦军

山东电力高等专科学校学报 2012年1期

李梦军

常州市广播电视大学江苏常州 213001

0 引言

目前我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，近年来我国工程教育理念已由之前注重培养学生的理论知识转到对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。

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 myDAQ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。

图2 二极管测试

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）。