基于Multisim的彩灯控制系统的仿真

摘要：Multisim是目前各种电子电路辅助分析与设计软件中最优秀的软件之一，该软件具有模拟和数字电路的设计、分析、仿真功能。提出了一种基于Multisim的四路彩灯控制系统设计与仿真方法，并在实际中得到了测试和应用。
关键词：控制系统；Multisim；四路彩灯

0 引言
在设计控制系统电路时，用Multisim仿真软件对控制系统电路进行设计、仿真、分析，可使工作大大降低成本、节省时间、提高设计质量。本文将以Multisim为工作平台，以四路彩灯为实例，介绍控制系统的设计与仿真的过程。

1 系统的设计
利用Multisim设计一个四路彩灯控制器。它要求系统启动后自动从初始状态按规定程序完成3个节拍的循环演示。第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s，共用4s；第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭。共需4s；第三节拍：四路彩灯同时亮0．5s后，同时变暗，进行4次，也需4s。
根据系统要求，设计系统硬件框图如图l所示。


其中信号发生器采用秒脉冲发生器。用以提供频率为1Hz的时钟信号；四进制分频器将1Hz的时钟信号四分频，产生0．25Hz(即4S)的时钟信号；三进制节拍控制器产生3个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移、清零和送数功能。可由双向移位寄存器 74LS194完成；灯光电路完成系统循环演示，这里采用LED模拟。
1．1 信号发生器
信号发生器是由555接成多谐振荡器产生1Hz的脉冲信号。为了简化电路设计，选用1Hz的脉冲信号源代替信号发生器。
1．2 四进制分频器
分频器可由各种类型的四进制计数器构成。在此，采用74LS74N中的D触发器，连接成图2所示的四进制异步减法计数器。


图3为四进制异步减法计数器的波形。


1．3 三进制节拍控制器
此系统有3个不同的工作节拍，是由状态(Q1、Q0)的三种编码(10、01、11)表示的。选用74LS74N中的D触发器和74LS00D中的与非门构成图4所示的三进制计数器。