基于NI myRIO实验课程系列
来源：未知 更新时间：2019-08-29 作者：XL
基于NI myRIO实验课程系列
产品简介：
基于myRIO的实验课程系列主要包含基础元器件、机电一体化以及嵌入式等相关课程的实验模块系列产品，实验内容为阶梯式设计，从基础教学直至应用设计，为教师提供全面的教学与实验解决方案，同时为学生学习及提高并实现创新提供了良好的开端。
产品特点和优势：
u 产品基于NI myRIO设计。myRIO作为可重配置、可重复使用的教学工具及通用数据采集设备具有完整而强大的性能，可满足各种需求和不同场景下的要求。同时也具有实时应用、FPGA、内置WiFi功能，可在各种应用及控制系统中作为独立主控单元；
u 与计算机连接并利用虚拟仪器LabVIEW进行通讯及编程，具有良好的学习性及快速开发的便捷性等特点；
u 课程设计由简入难，既有基础知识的学习，又提供了实际应用案例的设计入门。让学生在学习实验课程相关知识的同时，对于将不同知识融合入实际应用及创新设计中有了良好的启发；
u 硬件和软件都留有相应扩展接口，可以满足未来课程更新或进阶的设计需求，还有助于教师及学生的二次开发；
课程内容：
基于myRIO的实验课程系列目前包含基础元器件、机电一体化以及嵌入式等不同的实验套包。实验内容包含常用基础元器件、常用传感器、机电控制、人机交互、数据传输等多种内容，即可作为独立的知识点实验课程，也可将其组合设计为实际应用案例。课程提供实验电路及其附属器件，内容涵盖电路模拟，传感器特性以及实际测量等。
基础元器件套包：
实验一：分立元件 LED
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：七段数码管
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：按钮开关
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：拨码开关（DIP开关）
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：继电器
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：电位计
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：热敏电阻
7.1实验设备
7.2实验原理
7.3实验进阶 49
实验八：光敏电阻
8.1实验设备
8.2实验原理
8.3实验进阶 52
实验九：驻极体麦克风
9.1实验设备
9.2实验原理
9.3实验进阶 55
实验十：蜂鸣器/扬声器
10.1实验设备
10.2实验原理
10.3实验进阶 60
实验十一：电机
11.1实验设备
11.2实验原理
11.3实验进阶 64
实验十二：旋转编码器
12.1实验设备
12.2实验原理
12.3实验进阶 68
实验十三：光遮断器
13.1实验设备
13.2实验原理
13.3实验进阶 72
实验十四：霍尔传感器
14.1实验设备
14.2实验原理
14.3实验进阶 76
实验十五：压电传感器
15.1实验设备
15.2实验原理
15.3实验进阶 80
机电一体化套包：
实验一：伺服
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：电机适配器
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：红外测距仪
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：声波传感器
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：加速度计
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：陀螺仪
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：电子罗盘
7.1实验设备
7.2实验原理 49
实验八：光线传感器
8.1实验设备
8.2实验原理 52
嵌入式套包：
实验一：键盘
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：LCD显示屏
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：LED矩阵
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：EEPROM
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：蓝牙模块
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：数字电位计
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：温度传感器
7.1实验设备
7.2实验原理
7.3实验进阶 49
实验八：MEMS麦克风
8.1实验设备
8.2实验原理
8.3实验进阶 52
实验九：H桥电机
9.1实验设备
9.2实验原理
9.3实验进阶 55
实验十：USB闪存
10.1实验设备
10.2实验原理
10.3实验进阶 60
实验十一：摄像头
11.1实验设备
11.2实验原理
11.3实验进阶 64
实验十二：GPS模块
12.1实验设备
12.2实验原理
12.3实验进阶 68
实验十三：RFID模块
13.1实验设备
13.2实验原理
13.3实验进阶 72
典型的LED（红色，绿色，多色，RGB）
学习目标
完成本实验，可掌握如下知识：
1. 可描述LED的基本概念：
a) LED是一种二极管，单向电流导通；
b) LED正向导通电压随颜色不同而不同；
c) 接口电路设计基于DIO输出阻抗和电压源；
d) LED在有些电路中可直接连接至DIO通道；
2. 选择适合的限流电阻（或不适用电阻），选择基于LED种类。
² 两个100Ω电阻串联或两个470Ω并联或一个220Ω电阻
² LED(两脚)
² 面包板
² 跳线（公-母）两根
搭建接口电路：
参考示意图及图1.2所示的面包板布局示意图搭建电路。LED接口电路需要两个接口连接至myRIO MXP 接口B（如图A.1所示）.
1.正极→B/+3.3V (pin 33)
2. LED控制→ B/DIO0 (pin 11)
面包板示意图及连接至myRIO示意
运行实例VI：
l 在文件夹Discrete LED demo中打开Discrete LED demo.lvproj
l 展开项目的结构，在myRIO-1900中双击打开Main.vi
l 确认NI myRIO连接至电脑
l 点击运行按钮，运行VI。（或使用快捷键Ctrl+R）
运行后可看到“Deployment Process”窗口，显示项目的编译下载至myRIO，然后VI运行。
注：也可点选“Close on successful completion”，编译下载完成后，VI会自动运行。
预期结果：
示意图中使用的是一个220Ω限流电路，用户也可使用两个100欧姆电阻串联或两个470Ω电阻并联实现。起步包中的透明塑封LED可有多重颜色，用户可尝试使用多种LED选择适合自己的颜色。
LED分离原件亮或灭应与程序前面板的数字出状态保持一致。点击enable blinker按钮可以切换LED的开关状态，点击该按钮手动调节DO输出状态。提供的示意图所搭建的接口电路是管电流模式，故当DO状态为low，LED点亮，该电路可称为0V导通LED接口电路。
点击Stop按钮停止VI运行，重置NI myRIO。重置后，所有的DIO端口切换至DI模式。
故障排除：
若没有看到预期结果，请参考如下几点：
l MyRIO上电源显示LED是否点亮；
l 工具栏的黑色运行按钮表示程序正在运行；
l LED方向是否正确：LED是单向导通的，拔出LED，反方向插入面包板电路中
l 电阻值是否正确：使用接近220Ω的电阻；
观看视频Discrete LED Interfacing Theory*，学习LED基础知识，了解两种接口电路（源电流及漏电流）。
观看视频LED Current Management*，学习起步包中各种二极管的电压-电流特性（标准的、超亮的、RGB），学习LED两种接口电路的基本原理（源电流及漏电流），以及如何选择限流电阻。
LabVIEW编程：
打开视频Digital Output Express VI*，学习如何使用myRIO DO端口，包括单通道输出，多通道输出，连接类型。
*观看视频路径http://www.niclass.cn/course/17
1. 在前面板添加一个控件，用于调整闪烁频率，单位Hz；闪烁频率变成可微调。
2. 控制两个相邻的LED闪烁，模拟铁路交通灯工作场景。
3. 控制RGB类型LED闪烁绿色和蓝色，使用与铁路交通灯同样的的LV程序。RGB LED的引脚定义如图1.3所示。使用源电流接口电路。
4. 使用PWM Express VI创建一个脉冲宽度可调的DO输出程序，实现LED亮度可调。设定Frequency为1000Hz的常量，创建一个可调节占空比的pointer slide 数值控件，选择对数（logarithmic）显示。增加程序实现低电平导通灌电流LED接口电路（可在前面板增加布尔控件用于灌电流和拉电流电路的切换）
产品简介：
基于myRIO的实验课程系列主要包含基础元器件、机电一体化以及嵌入式等相关课程的实验模块系列产品，实验内容为阶梯式设计，从基础教学直至应用设计，为教师提供全面的教学与实验解决方案，同时为学生学习及提高并实现创新提供了良好的开端。
产品特点和优势：
u 产品基于NI myRIO设计。myRIO作为可重配置、可重复使用的教学工具及通用数据采集设备具有完整而强大的性能，可满足各种需求和不同场景下的要求。同时也具有实时应用、FPGA、内置WiFi功能，可在各种应用及控制系统中作为独立主控单元；
u 与计算机连接并利用虚拟仪器LabVIEW进行通讯及编程，具有良好的学习性及快速开发的便捷性等特点；
u 课程设计由简入难，既有基础知识的学习，又提供了实际应用案例的设计入门。让学生在学习实验课程相关知识的同时，对于将不同知识融合入实际应用及创新设计中有了良好的启发；
u 硬件和软件都留有相应扩展接口，可以满足未来课程更新或进阶的设计需求，还有助于教师及学生的二次开发；
课程内容：
基于myRIO的实验课程系列目前包含基础元器件、机电一体化以及嵌入式等不同的实验套包。实验内容包含常用基础元器件、常用传感器、机电控制、人机交互、数据传输等多种内容，即可作为独立的知识点实验课程，也可将其组合设计为实际应用案例。课程提供实验电路及其附属器件，内容涵盖电路模拟，传感器特性以及实际测量等。
基础元器件套包：
实验一：分立元件 LED
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：七段数码管
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：按钮开关
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：拨码开关（DIP开关）
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：继电器
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：电位计
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：热敏电阻
7.1实验设备
7.2实验原理
7.3实验进阶 49
实验八：光敏电阻
8.1实验设备
8.2实验原理
8.3实验进阶 52
实验九：驻极体麦克风
9.1实验设备
9.2实验原理
9.3实验进阶 55
实验十：蜂鸣器/扬声器
10.1实验设备
10.2实验原理
10.3实验进阶 60
实验十一：电机
11.1实验设备
11.2实验原理
11.3实验进阶 64
实验十二：旋转编码器
12.1实验设备
12.2实验原理
12.3实验进阶 68
实验十三：光遮断器
13.1实验设备
13.2实验原理
13.3实验进阶 72
实验十四：霍尔传感器
14.1实验设备
14.2实验原理
14.3实验进阶 76
实验十五：压电传感器
15.1实验设备
15.2实验原理
15.3实验进阶 80
机电一体化套包：
实验一：伺服
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：电机适配器
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：红外测距仪
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：声波传感器
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：加速度计
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：陀螺仪
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：电子罗盘
7.1实验设备
7.2实验原理 49
实验八：光线传感器
8.1实验设备
8.2实验原理 52
嵌入式套包：
实验一：键盘
1.1实验设备
1.2实验原理
1.3实验进阶 26
实验二：LCD显示屏
2.1实验设备
2.2实验原理
2.3实验进阶 30
实验三：LED矩阵
3.1实验设备
3.2实验原理
3.3实验进阶 33
实验四：EEPROM
4.1实验设备
4.2实验原理
4.3实验进阶 38
实验五：蓝牙模块
5.1实验设备
5.2实验原理
5.3实验进阶 42
实验六：数字电位计
6.1实验设备
6.2实验原理
6.3实验进阶 46
实验七：温度传感器
7.1实验设备
7.2实验原理
7.3实验进阶 49
实验八：MEMS麦克风
8.1实验设备
8.2实验原理
8.3实验进阶 52
实验九：H桥电机
9.1实验设备
9.2实验原理
9.3实验进阶 55
实验十：USB闪存
10.1实验设备
10.2实验原理
10.3实验进阶 60
实验十一：摄像头
11.1实验设备
11.2实验原理
11.3实验进阶 64
实验十二：GPS模块
12.1实验设备
12.2实验原理
12.3实验进阶 68
实验十三：RFID模块
13.1实验设备
13.2实验原理
13.3实验进阶 72
案例：实验一 分立元件 LED
LED或发光二极管，提供简单且基础的系统状态及报错的可视化指示灯。图1.1是典型的LED,右侧的透明LED包含在NI myRIO起步包内。典型的LED（红色，绿色，多色，RGB）
学习目标
完成本实验，可掌握如下知识：
1. 可描述LED的基本概念：
a) LED是一种二极管，单向电流导通；
b) LED正向导通电压随颜色不同而不同；
c) 接口电路设计基于DIO输出阻抗和电压源；
d) LED在有些电路中可直接连接至DIO通道；
2. 选择适合的限流电阻（或不适用电阻），选择基于LED种类。
1.1 实验设备
遵循这些步骤正确的操作分立电子元器件LED，从NI myRIO起步包中选择如下内容：² 两个100Ω电阻串联或两个470Ω并联或一个220Ω电阻
² LED(两脚)
² 面包板
² 跳线（公-母）两根
搭建接口电路：
参考示意图及图1.2所示的面包板布局示意图搭建电路。LED接口电路需要两个接口连接至myRIO MXP 接口B（如图A.1所示）.
1.正极→B/+3.3V (pin 33)
2. LED控制→ B/DIO0 (pin 11)
面包板示意图及连接至myRIO示意
运行实例VI：
l 在文件夹Discrete LED demo中打开Discrete LED demo.lvproj
l 展开项目的结构，在myRIO-1900中双击打开Main.vi
l 确认NI myRIO连接至电脑
l 点击运行按钮，运行VI。（或使用快捷键Ctrl+R）
运行后可看到“Deployment Process”窗口，显示项目的编译下载至myRIO，然后VI运行。
注：也可点选“Close on successful completion”，编译下载完成后，VI会自动运行。
预期结果：
示意图中使用的是一个220Ω限流电路，用户也可使用两个100欧姆电阻串联或两个470Ω电阻并联实现。起步包中的透明塑封LED可有多重颜色，用户可尝试使用多种LED选择适合自己的颜色。
LED分离原件亮或灭应与程序前面板的数字出状态保持一致。点击enable blinker按钮可以切换LED的开关状态，点击该按钮手动调节DO输出状态。提供的示意图所搭建的接口电路是管电流模式，故当DO状态为low，LED点亮，该电路可称为0V导通LED接口电路。
点击Stop按钮停止VI运行，重置NI myRIO。重置后，所有的DIO端口切换至DI模式。
故障排除：
若没有看到预期结果，请参考如下几点：
l MyRIO上电源显示LED是否点亮；
l 工具栏的黑色运行按钮表示程序正在运行；
l LED方向是否正确：LED是单向导通的，拔出LED，反方向插入面包板电路中
l 电阻值是否正确：使用接近220Ω的电阻；
1.2 实验原理
接口电路：观看视频Discrete LED Interfacing Theory*，学习LED基础知识，了解两种接口电路（源电流及漏电流）。
观看视频LED Current Management*，学习起步包中各种二极管的电压-电流特性（标准的、超亮的、RGB），学习LED两种接口电路的基本原理（源电流及漏电流），以及如何选择限流电阻。
LabVIEW编程：
打开视频Digital Output Express VI*，学习如何使用myRIO DO端口，包括单通道输出，多通道输出，连接类型。
*观看视频路径http://www.niclass.cn/course/17
1.3 实验进阶
学习LED Demo Walk-Through* 学习设计分立元件LED范例的设计理论基础，根据如下提示修改结构电路及Main.vi。1. 在前面板添加一个控件，用于调整闪烁频率，单位Hz；闪烁频率变成可微调。
2. 控制两个相邻的LED闪烁，模拟铁路交通灯工作场景。
3. 控制RGB类型LED闪烁绿色和蓝色，使用与铁路交通灯同样的的LV程序。RGB LED的引脚定义如图1.3所示。使用源电流接口电路。
4. 使用PWM Express VI创建一个脉冲宽度可调的DO输出程序，实现LED亮度可调。设定Frequency为1000Hz的常量，创建一个可调节占空比的pointer slide 数值控件，选择对数（logarithmic）显示。增加程序实现低电平导通灌电流LED接口电路（可在前面板增加布尔控件用于灌电流和拉电流电路的切换）
