0 引言
在設計控制系統(tǒng)電路時，用Multisim仿真軟件對控制系統(tǒng)電路進行設計,、仿真,、分析，可使工作大大降低成本,、節(jié)省時間,、提高設計質量。本文將以Multisim為工作平臺,，以四路彩燈為實例,，介紹控制系統(tǒng)的設計與仿真的過程。
1 系統(tǒng)的設計
利用Multisim設計一個四路彩燈控制器,。它要求系統(tǒng)啟動后自動從初始狀態(tài)按規(guī)定程序完成3個節(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,，燈亮時間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：四路彩燈同時亮0．5s后,，同時變暗,，進行4次，也需4s,。
根據(jù)系統(tǒng)要求,，設計系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示。
其中信號發(fā)生器采用秒脈沖發(fā)生器,。用以提供頻率為1Hz的時鐘信號,；四進制分頻器將1Hz的時鐘信號四分頻，產生0．25Hz(即4S)的時鐘信號,；三進制節(jié)拍控制器產生3個節(jié)拍循環(huán)的控制信號,；節(jié)拍程序執(zhí)行器完成在每個節(jié)拍下的系統(tǒng)動作，即數(shù)據(jù)的左移,、右移,、清零和送數(shù)功能?？捎呻p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 信號發(fā)生器
信號發(fā)生器是由555接成多諧振蕩器產生1Hz的脈沖信號。為了簡化電路設計,，選用1Hz的脈沖信號源代替信號發(fā)生器,。
1．2 四進制分頻器
分頻器可由各種類型的四進制計數(shù)器構成。在此,，采用74LS74N中的D觸發(fā)器,，連接成圖2所示的四進制異步減法計數(shù)器。
圖3為四進制異步減法計數(shù)器的波形,。
1．3 三進制節(jié)拍控制器
此系統(tǒng)有3個不同的工作節(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中的與非門構成圖4所示的三進制計數(shù)器,。
1．4 節(jié)拍程序控制器
雙相移位寄存器是74LSl94,，是產生移動燈光信號的核心器件,。圖5是74LS194的邏輯圖和功能表。該寄存器由4個RS觸發(fā)器及它們的輸入控制電路組成,。具有并行寄存,、左移寄存、右移寄存和保持四種工作模式,。*****為清零端,，低電平有效；CLK為上升沿觸發(fā),，SL,、SR分別為左移和右移串行輸入端；SO,、S1為兩個控制輸入端,，它們的狀態(tài)組合可以完成保持、右移,、左移,、并行輸入四種控制功能。當S1=0,，S0=0時電路保持原來的狀態(tài)：當S1=0,，SO=1時，數(shù)據(jù)從右移輸入端SR送入寄存器,；當s1=1,，S0=0時，數(shù)據(jù)從左移輸入端SL送入寄存器,；當S1=1,，S0=1 時，數(shù)據(jù)從DCBA并行輸入端預置數(shù),。
本設計利用74LS194寄存器來控制燈進行四個節(jié)拍的循環(huán)工作：
·QD,、QC、QB,、QA依次為1,，相應燈依次點亮；
·QD,、QC,、QB、QA依次為0,，相應燈依次熄滅,；
·QD、QC,、QB,、QA同時為1,，四燈同時點亮；
·QD,、QC,、QB、QA同時為O,，四燈同時熄滅,。
為了完成節(jié)拍程序執(zhí)行器任務，必須使S1,、SO,、CLK的時序與輸入信號時序相配合。
2 系統(tǒng)仿真
創(chuàng)建仿真原理圖如圖6所示,。
2．1 仿真調試
Multisim仿真軟件對電路的調試非常方便,，可以隨時更改元件、修改參數(shù),、測量數(shù)據(jù),、觀察波形。本系統(tǒng)調試時不能正常工作,，經示波器觀察后發(fā)現(xiàn),，信號有毛刺，加電阻和電容后系統(tǒng)正常工作,；CLK經反相器反相后加載,，可起到延時作用；節(jié)拍程序執(zhí)行器用于完成每個節(jié)拍下的系統(tǒng)動作,，即數(shù)據(jù)的左移,、右移、清零和送數(shù)功能,，QD,、QC,、QB,、QA直接推動X1、X2,、X3,、X4完成系統(tǒng)循環(huán)演示。
3 結束語
借助Multisim仿真軟件展開設計,，既可以驗證理論計算的正確性,，減少電路器件參數(shù)拼湊的麻煩，也簡化了反復實驗的過程,；還可以降低實驗成本,，大大縮短研制周期,。實踐證明，本設計達到了四路彩燈控制的目的,。
