泛华恒兴 nextboard 说明书

nextboard使用手册
第一部分：nextboard概述
nextboard 是泛华为工科院校师生打造的用于工程教学的实验平台。

平台基于虚拟仪器
技术，配合泛华及第三方自主开发的实验模块，可以完成传感器、电工、模拟电路、
数字电路、通信原理、基础物理、控制原理等实验。

更能让学生自己动手在平台上搭
建电路或自行设计实验及模块，在教与学之外，培养动手和创新的能力。

nextboard通用工程教学实验平台需要连接NI(美国国家仪器) M、X系列数据采集卡使
用。

在面对不同学科实验时，需要另外搭载不同学科的实验模块。

正是由于这种通用
性，使得nextboard适合多学科的教学实验室、创新性实验室建设。

nextboard可以为用户提供五大功能或服务：
具有6个实验模块插槽，可支持nextsense、nextwire等多个系列的实验模块；
提供两块标准尺寸的面包板，用户可自搭实验电路，nextboard会提供一定数量的电子
元件作为附件，辅助用户自搭基础电路；
为NI数据采集卡提供信号路由，可完全替代NI数据采集卡接线盒功能，轻松使用数据
采集卡资源；
为实验模块和自搭电路提供电源，既可用于有源电路供电，也可作为外接设备供电；
可以为客户提供OEM服务，在nextboard机身上印制客户学校logo。

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基本性能指标
模拟插槽数目：4
数字插槽数目：2
每个模拟插槽
•模拟输入通道数：4 (RES)/2 (Diff)
•模拟输出通道数：2 (4个插槽共用)
•数字IO数：2 (static)
每个数字插槽
•数字IO数：7（static）
•脉冲输入通道数：1
•脉冲输出通道数：1
独立电源最大额定电流
•+5V：1.5A
•+15V：0.8A
•-15V：0.8A
•0～+12V：0.5A
•0～-12V：0.5A
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独立电源公差
•+5V：±5%
•±15V：±5%
•±12V：±5%
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第二部分：产品组成
nextboard 1台
说明书U盘1个
上手卡1张
电源适配器1件
紧固螺栓12件
限位螺栓24件
线缆及其他附件1套5
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第三部分：硬件说明
nextboard 共由5个部分组成：
1 实验模块区
2 自搭实验电路区
3 68针接线端子
4 电源区
5 用户自定义logo 区
1.实验模块区
5.用户自定义
logo 3.68针接线端子
4.电源区
2.自搭实验电路区
实验模块
实验模块区共有6个插槽，分别为4个模拟插槽A nalog S lot 1-4，2个数字插槽D igital
S lot 1-2。

数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot和Digital
Slot上。

Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。

Analog Slot提供最多4通道模拟输入。

当使用单端测量方式的时候，4个通道可以独立
使用，信号共地；当使用差分测量方式的时候，4个通道成对组成差分，这时最多可以
使用两个模拟输入通道。

Analog Slot全部4个模拟插槽共用两个模拟输出。

当其中一个插槽中的模拟输出信号发
生改变的时候，其他插槽对应位置的模拟输出信号也会相应发生改变。

需要注意的是，
当有多个实验模块使用到模拟输出通道的时候，要避免同时运行模拟输出，否则将造
成模拟输出资源分配不正常，得到的实验数据也不正确。

因此，在实验前，需要特别
关注所使用的实验模块占用信号资源的情况。

Analog Slot 还提供了两个数字通道，为模拟实验模块扩展功能提供帮助。

这两个数字
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通道既可以做输入，也可以做输出。

输入输出的切换可以通过NI DAQmx软件驱动中的
DAQ Test panel，或者使用nextboard应用程序nextboard assistant中的nextboard调试
面板。

Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。

Digital Slot 提供了最多7个数字通道，这7个数字通道既可以做输入，也可以做输出，
还可以作为脉冲信号的输入输出使用。

输入输出的切换同样可以通过NI DAQmx软件驱
动中的DAQ Test panel，或者使用nextboard应用程序中的nextboard调试面板。

无论是Analog Slot还是Digital Slot都为实验模块提供了数字通讯扩展通道，通讯功能
通过预留的数字输入输出和软件联合实现。

通讯协议通过软件自定义完成。

nextboard
官方预留的通讯协议是i2c协议，用来识别模块类型。

特别注意的是，在使用所有模块之前，都要先区分模块的类型：带有标记的为
模拟实验模块，需要插在Analog Slot 上使用；带有标记的为数字模块，需要查
在Digital Slot 上使用。

如果插错插槽，会导致模块工作不正常，甚至损坏模块。

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插槽占用NI DAQ资源表如下：
自搭实验电路区
nextboard提供了两块SYB-130规格的面包板，能让学生自己动手搭建电路或自行设计
实验及模块。

需要注意的是，面包板并没有任何信号通道连接，如果需要使用到某些资源，必须手
动将信号连接到面包板上。

nextboard产品为用户提供了一些面包板线缆和附件，以帮助使用者在面包板上搭建自
己的实验电路。

附件见下表，部分附件说明参考本实用手册附录部分。

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编号附件名称数
量单位
1 面包板跳线 1 捆
2 拨码开关 2 片
3 数码管 2 片
4 LF353P 1 片
5 TL082 2 片
6 OP07CP 2 片
7 NE555N 2 片
8 PNP 5 片
9 NPN 5 片
10 红外发射器(LED) 2 个
11 红外探测器(光敏晶体管) 2 个
12 金属膜电阻10KΩ10 个
10
13 金属膜电阻22KΩ10 个
14 金属膜电阻33KΩ10 个
15 金属膜电阻47KΩ10 个
16 金属膜电阻68KΩ10 个
17 金属膜电阻82KΩ10 个
18 多圈电位器20KΩ 2 个
19 多圈电位器50KΩ 2 个
20 瓷片电容1nF 5 个
21 瓷片电容10nF 5 个
22 瓷片电容100nF 5 个
23 瓷片电容1uF 5 个
24 发光二极管红 5 个
25 发光二极管绿 5 个11
26 发光二极管黄 5 个
68针接线端子
nextboard上的68pin接线端子依照引脚顺序罗列了68pin NI DAQ数据采集卡的所有硬
件资源。

查找接线端子上对应的引脚注释可以迅速查找到需要的端口。

Tip：68pin端子与输入到每个Slot里的资源是共享的，因此在使用这些资源进行数据采
集时，注意避让实验模块上已经占用的硬件资源。

电源区
nextboard提供了独立于数据采集卡的5V、±15V稳压电源、±12V可调电源。

与数据
采集卡不同的是，这5个电源等级都可以提供比较大的驱动功率，详细指标参见基本
性能指标。

这5个电源等级可以通过nextboard顶端的10pin接线端子接出使用，同时也引入6个
Slot中，为实验模块供电。

5个电源共地。

±12V可调电源的调节旋钮在nextboard的右上角。

当调节旋钮时，接线端子、6个Slot
中的±12V会一起随之改变。

因此，需要避免使用该电源的多个模块同时进行实验。

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第四部分：软面板安装
nextboard是基于NI DAQ数据采集卡的实验平台，因此可以直接使用NI DAQmx驱动程
序对其编程，以完成各种实验内容。

为了满足工程教育中的教学、实验、创新三大方向，同时也为了用户方便使用，泛华
为使用者提供了nextboard软面板，用户可以直接在软面板中完成各种实验内容的学
习，并且可以很方便的使用与调试nextboard上的全部资源。

nextboard软件板基于泛华工程教育产品nextpad软件平台，在安装课程程序前请先安
装nextpad。

软面板安装步骤如下：
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第一步：安装nextpad
打开配套U 盘中的nextpad 安装目录，并双击nextpad installer开始安装nextpad。

如
果之前已经安装过nextpad，则可以省略这一步骤。

第二步加载软件
打开nextpad，点击配置按钮，如下图：
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在配置界面中选择“加载” ，如下图：
成。

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17 第三步：运行nextboard应用程序
在nextpad 主界面中选择nextboard图标，双击进入应用程序。

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第五部分：软面板操作说明
nextboard 软面板如下图所示，分为功能按钮和显示区域。

功能按钮分别为：主页、模块分布、课程列表、nextboard 调试面板。

按钮说明
主页
：点击初始化所有课程，并重新识别模块分布状态。

当有新模块插入或者模块插
槽更换时，可以点击主页按钮。

显示区域
功能按钮
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Tip ：模块识别功能开始时将有继电器弹片吸合的声音，等待继电器响起后再点击其他
功能按钮。

若按下主页按钮后没有吸合音，请查看数据采集卡是否选择正确以及线缆是否正确连
接。

模块分布
：点击查看模块分布图。

当nextboard 上没有任何模块插入时，状态如下图。

左侧
6个灰色框图分别对应于nextboard 硬件的实验模块区，Analog Slot 以及Digital Slot 的
位置和nextboard 上插槽分布相同。

信息栏显示当前插槽信息，例，将鼠标移动到Analog Slot 1上，可以看到Analog Slot
的可用资源列表：
Analog Slot 1共有4个模拟采集通道，分别对应于数据采集卡（DAQ 资源）的AI2、AI10、
插槽
信息栏
AI3、AI11。

四个通道的在nextboard上68针接线端子的位置分别为65、61、30、63。

Analog Slot 1-4以及Digital Slot 1-2的资源分配如下：
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当插槽上有实验模块占用时，模块分布图将显示实验模块简图，将鼠标移动到简图上，
可以在信息栏上看到该实验模块的相关信息。

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点击实验模块简图可以进入该实验。

Tip：开始课程后可以通过模块分布图打开其他课程
课程（列表）
的所有基于nextboard的实验课程，如下图。

点击前进、后退按钮或者移动水平滚动条
显示余下课程。

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课程列表中，彩色简图表示当前课程在nextboard 上有实验模块插上，。

灰色简图代表nextpad 平台上加载了该课程，但该课程模块没有插在nextboard 上。

点击彩色简图可以进入实验。

当有课程打开的情况下，点击课程（列表）按钮，将显示当前进行的课程。

Tip ：当有课程打开时，课程（列表）按钮始终为灰色。

前进
后退
课程列表
水平滚动条
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nextboard 调试面板
：点击打开nextboard 调试面板，如下图。

面板包含十个功能按钮以及六个插槽的硬件资源。

功能按钮
硬件资源
功能按钮说明
：点击开始，面板将采集当前DAQ卡所有输入端口的数据、开始输出端口的数据输出。

点击后该按钮切换成停止按钮，部分功能按钮被禁用，如下图：
：点击将通道序号显示为nextboard模式，即不关心通道具体对应的数据采集卡名称，只按照资源排列顺序对通道进行命名。

如下图所示：
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所示：
板。

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图：
27
再次点击按钮关闭功能面板，面板说明见下页。

：点击Digital Slot 1-2按钮可以打开数字插槽对应的功能面板。

如下图：
再次点击按钮关闭功能面板，面板说明见下页。

硬件资源说明
硬件资源分布面板上共有六个框图：AS1-AS4（A naglog S lot），DS1-DS2（D igital S lot）。

分别对应于nextboard面板上的六个插槽。

框图罗列出该槽拥有的数据采集卡硬件资
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源。

Analog Slot
如下图所示，每个模拟插槽（带有图样的插槽）都独立拥有四个模拟输入通道
AI0-AI3，共用两个模拟输出通道AO0、AO1，独立拥有两个数字输入/输出通道。

其中，四个模拟输入通道可以组合成两对差分通道。

点击下图选择框，可以将AI0、AI1以及AI2、AI3分别组成差分对。

点击下图输入/输出单选框可以切换数字通道的输出、输出状态。

表示当前为输入状态，绿灯亮、灭分别代表了采集到电平的高、低。

表示当前为输出状态，滑块位置高、低分别代表了输出电平的高、低。

点击对应的Analog Slot 功能按钮，打开功能面板。

以Analog Slot 1为例，点击，面
板如下图，功能面板显示了Analog Slot 1的所有模拟通道，以及四个通道采集数据的波形图。

功能面板中模拟输入、输出通道、数字通道的状态、数值与nextbaoard 调试面板中的相同。

差分
输入输出
：点击通道前端的显示框，选择需要观测的通道。

：点击选择AO0、AO1的输出模式，以及频率、幅值。

如下图。

配置完成后，点击nextbaoard 调试面板上的开始采集按钮，波形图将分别显示模
拟输入通道的实时波形数据，以及模拟输出通道的示意波形。

下图显示的模拟输出AO0
为幅值5V频率为1Hz的正弦波。

为了演示，我们在nextboard的68pin绿色接线端子
上，将模拟输入通道AI2连接到了AO0，输入输出波形数据如下：
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Digital Slot
如下图所示，每个数字插槽（带有图样的插槽）都独立拥有七个数字输入/输
出通道D0-D6。

其中四个数字输入输出通道属于同一个计数器的功能端口。

点击下图单选框可以切换数字通道的输出、输出状态。

表示当前为输入状态，绿灯亮、灭分别代表了采集到电平的高、低。

表示当前为输出状态，滑块位置高、低分别代表了输出电平的高、低。

点击显示曲线
输入
输出
点击对应的Digital Slot功能按钮，打开功能面板。

以Digital Slot 1为例，点击
，
弹出面板如下图，功能面板除了显示Digital Slot 1的所有数字通道以外，还增加了计数
器功能项。

功能面板中模拟输入、输出通道、数字通道的状态、数值与nextbaoard调试面板中的
相同。

为了方便使用计数器的四个功能引脚，可以在nextbaoard调试面板的功能按钮中点击
DAQ模式。

启用计数器：勾选计数器功能中的使用，此时可以看到D0-D3的数字输入输出功能
已经被禁用。

Tip: Digital Slot 1中的D0-D3对应数据采集卡的CTR0 SRC、CTR0 GATE、CTR0 AUX、CTR0 OUT。

Digital Slot 2中的D0-D3对应数据采集卡的CTR1 SRC、CTR1 GATE、CTR1 AUX、CTR1 OUT。

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为了方便使用计数器的四个功能引脚，可以在nextbaoard调试面板的功能按钮中点击
DAQ模式。

如下图，D0-D3对应的数据采集端口为P2.0-P2.4，在数据采集卡中也为CTR0 SRC、CTR0
GATE、CTR0 AUX、CTR0 OUT。

计数器输出：在模式中选择脉冲序列生成，输入输出脉冲的频率和占空比，CTR0 OUT 33
端口将输出脉冲（端口位置参考P2.4）。

计数器输入：在模式中选择边沿计数，面板显示初始计数值为0。

点击nextboard
调试面板中的开始按钮后，计数值将显示CTR0 SRC端口输入的脉冲数（端口位置参考
P2.0）。

开始实验
第一步：关闭nextboard电源，插上实验模块，注意模块安装方向。

开启平台电源，此
时可以看到模块左上角电源指示灯亮。

禁止带电插拔模块。

以nextwire20交通灯实验模块为例，模块需要占用数字插槽，安装方向如下：
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第二步：运行nextboard应用程序
在继电器吸合声出现后点击。

面板显示霍尔元件的占用了Digital Slot 1插槽。

如下图
点击交通灯实验简图进入实验界面。

课程界面如下图，按照实验界面中选项卡各页面逐步完成课程。

可以看到实测面板中相关通道名称已经由nextboard assistant自动识别出。

可以直接点
击开始按钮，开始逻辑演示。

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课程要求完成搭建LED控制电路，并完成DIO控制程序。

在nextboard 面包板上按照给出电路图搭建电路。

点击后，在面板上点击DAQ模式，如下图：
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可以看到当前面板的通道名称全部切换为采集卡通道名称。

由于DS1已经被占用，因此，可以将自搭电路的DIO 端连接到DS2的数字输入输出通道P1.3、P1.4、P2.3、P2.5、P1.7、P2.7、P0.6中任意一个。

查找上述数字输入/输出端口在nextboard 的68pin 绿色接线端子的位置，将DIO 连接到该端口（假设为P1.3口）。

点击，切换P1.3端口滑块的位置，查看面包板上LED
的亮暗情况。

如果无法控制
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LED 灯，请查看连线。

nextboard 支持LabVIEW 程序再开发， 确保电路正确后，点击View 按钮打开交通灯控制程序，完成该程序。

交通灯控制.vi 前面板如下图所示
面板给出了LabVIEW 编程中将用到的所有控件，可以按正常数据采集程序的流程完成VI
编写。

在运行前，注意将通道选择为模块实际连接通道，具体通道与交通灯实验
模块插入的插槽有关。

VI例程如下图所示：
增加实验模块
第一步：关闭nextboard电源，插上新的实验模块（以nextsense05为例），注意模块安
装方向。

开启平台电源。

点击nextboard assistant 中的按钮。

再点击，界面将
显示新加模块。

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第六部分：维护保养
注意事项
1 插拔实验模块前关闭nextboard电源。

2 开始实验前，认真检查模块跳线连接，避免连接错误而导致的输出电压超量程，否
则会损坏数据采集卡。

3 产品在存放或运输过程中不得重压和有剧烈的振动。

4 产品应在本使用说明书规定的环境下使用和储存。

5 产品出现任何问题，请勿自行拆开外壳，应及时与供应商或生产厂家联系。

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常见故障排除：
序号故障现象原因分析排除方法
1 软面板不能正
常安装前期版本没有完
全删除
在安装路径
PANSINO\next\nextpad\Application下查
找实验课程，删除后再安装
2 插上模块后无
法识别1 模块未插紧或
者没有正确插入
检查连接线，或者尝试重新插拔。

2 平台和数据采
集卡之间的线缆
没有连接好
检查连接线，重新插好线缆，拧紧定螺栓
3 数据采集卡没
有正常工作
尝试重启数据采集卡或者更换数据采集
卡
3 采集数据不正
常杜邦线或者传感
器没有正确连接
检查杜邦线盒传感器，确保电路正确
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附录
部分附件说明
3 数码管：共阴数码管，用于数字显示。

4 LF353：JFET运算放大器，常用于通用运算放大电路。

输入失调电压10mV，输入
电压范围-12V-15V。

输入阻抗1012Ω。

共模抑制比100dB 电源抑制比100dB。

每芯片
含2个通路。

详细说明请参考说明书U盘中的LF353P.pdf。

5 TL082：JFET运算放大器，常用于通用运算放大电路。

差分输入电压30V，输入电
压±15V，输入阻抗1012Ω，封装热阻85℃/W ，每芯片含2个通路。

详细说明请参考
说明书U盘中的TL082.pdf。

6 OP07：精密运算放大器，常用于通用运算放大电路。

大信号差分电压放大比400，
增益带宽积0.6MHz，输入阻抗7MΩ，共模抑制比94dB，电源抑制比7μV/V，静态零
电位可调范围±4mV，失调电流1.6nA，每芯片含1个通路。

详细说明请参考说明书U
盘中的OP07CP.pdf。

7 NE555：定时器，NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器及无
稳态多谐振荡器。

，供电电压4.5-18V，供电电流3-10mA，触发电压Vcc=15V时5.6V，
Vcc=5V时2.2V，上升/下降时间100 ns。

详细说明请参考说明书U盘中的NE555N.pdf。

12-17 金属膜电阻：精度1%，功率1/4W
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