基于Multisim的彩燈控制系統的仿真

摘要：Multisim是目前各種電子電路輔助分析與設計軟件中最優秀的軟件之一，該軟件具有模擬和數字電路的設計、分析、仿真功能。提出了一種基于Multisim的四路彩燈控制系統設計與仿真方法，并在實際中得到了測試和應用。
關鍵詞：控制系統；Multisim；四路彩燈

0 引言
在設計控制系統電路時，用Multisim仿真軟件對控制系統電路進行設計、仿真、分析，可使工作大大降低成本、節省時間、提高設計質量。本文將以Multisim為工作平臺，以四路彩燈為實例，介紹控制系統的設計與仿真的過程。

1 系統的設計
利用Multisim設計一個四路彩燈控制器。它要求系統啟動后自動從初始狀態按規定程序完成3個節拍的循環演示。第一節拍：四路彩燈從左向右逐次漸亮，燈亮時間1s，共用4s；第二節拍：四路彩燈從右向左逐次漸滅。共需4s；第三節拍：四路彩燈同時亮0．5s后，同時變暗，進行4次，也需4s。
根據系統要求，設計系統硬件框圖如圖l所示。


其中信號發生器采用秒脈沖發生器。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；三進制節拍控制器產生3個節拍循環的控制信號；節拍程序執行器完成在每個節拍下的系統動作，即數據的左移、右移、清零和送數功能。可由雙向移位寄存器 74LS194完成；燈光電路完成系統循環演示，這里采用LED模擬。
1．1 信號發生器
信號發生器是由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器構成。在此，采用74LS74N中的D觸發器，連接成圖2所示的四進制異步減法計數器。


圖3為四進制異步減法計數器的波形。


1．3 三進制節拍控制器
此系統有3個不同的工作節拍，是由狀態(Q1、Q0)的三種編碼(10、01、11)表示的。選用74LS74N中的D觸發器和74LS00D中的與非門構成圖4所示的三進制計數器。