基于Multisim的彩燈控制系統(tǒng)的仿真

摘要：Multisim是目前各種電子電路輔助分析與設(shè)計(jì)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，該軟件具有模擬和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、分析、仿真功能。提出了一種基于Multisim的四路彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真方法，并在實(shí)際中得到了測(cè)試和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；Multisim；四路彩燈

0 引言
在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電路時(shí)，用Multisim仿真軟件對(duì)控制系統(tǒng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、分析，可使工作大大降低成本、節(jié)省時(shí)間、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文將以Multisim為工作平臺(tái)，以四路彩燈為實(shí)例，介紹控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
利用Multisim設(shè)計(jì)一個(gè)四路彩燈控制器。它要求系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)從初始狀態(tài)按規(guī)定程序完成3個(gè)節(jié)拍的循環(huán)演示。第一節(jié)拍：四路彩燈從左向右逐次漸亮，燈亮?xí)r間1s，共用4s；第二節(jié)拍：四路彩燈從右向左逐次漸滅。共需4s；第三節(jié)拍：四路彩燈同時(shí)亮0．5s后，同時(shí)變暗，進(jìn)行4次，也需4s。
根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示。


其中信號(hào)發(fā)生器采用秒脈沖發(fā)生器。用以提供頻率為1Hz的時(shí)鐘信號(hào)；四進(jìn)制分頻器將1Hz的時(shí)鐘信號(hào)四分頻，產(chǎn)生0．25Hz(即4S)的時(shí)鐘信號(hào)；三進(jìn)制節(jié)拍控制器產(chǎn)生3個(gè)節(jié)拍循環(huán)的控制信號(hào)；節(jié)拍程序執(zhí)行器完成在每個(gè)節(jié)拍下的系統(tǒng)動(dòng)作，即數(shù)據(jù)的左移、右移、清零和送數(shù)功能。可由雙向移位寄存器 74LS194完成；燈光電路完成系統(tǒng)循環(huán)演示，這里采用LED模擬。
1．1 信號(hào)發(fā)生器
信號(hào)發(fā)生器是由555接成多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖信號(hào)。為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，選用1Hz的脈沖信號(hào)源代替信號(hào)發(fā)生器。
1．2 四進(jìn)制分頻器
分頻器可由各種類型的四進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。在此，采用74LS74N中的D觸發(fā)器，連接成圖2所示的四進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器。


圖3為四進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的波形。


1．3 三進(jìn)制節(jié)拍控制器
此系統(tǒng)有3個(gè)不同的工作節(jié)拍，是由狀態(tài)(Q1、Q0)的三種編碼(10、01、11)表示的。選用74LS74N中的D觸發(fā)器和74LS00D中的與非門(mén)構(gòu)成圖4所示的三進(jìn)制計(jì)數(shù)器。