0 引言
    在設(shè)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(shè)計,、仿真、分析,，可使工作大大降低成本,、節(jié)省時間、提高設(shè)計質(zhì)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(shè)計與仿真的過程,。

1 系統(tǒng)的設(shè)計
    利用Multisim設(shè)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?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：四路彩燈同時亮0．5s后，同時變暗,，進行4次,，也需4s。
    根據(jù)系統(tǒng)要求,，設(shè)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(chǎn)生0．25Hz(即4S)的時鐘信號；三進制節(jié)拍控制器產(chǎn)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(chǎn)生1Hz的脈沖信號,。為了簡化電路設(shè)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(gòu)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(gòu)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(chǎn)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(dāng)S1=0，S0=0時電路保持原來的狀態(tài)：當(dāng)S1=0,，SO=1時,，數(shù)據(jù)從右移輸入端SR送入寄存器,；當(dāng)s1=1，S0=0時,，數(shù)據(jù)從左移輸入端SL送入寄存器,；當(dāng)S1=1，S0=1 時,，數(shù)據(jù)從DCBA并行輸入端預(yù)置數(shù),。


    本設(shè)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(yīng)燈依次點亮,；
    ·QD,、QC、QB,、QA依次為0,，相應(yīng)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(wù),，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(diào)試
    Multisim仿真軟件對電路的調(diào)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(diào)試時不能正常工作，經(jīng)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(jīng)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(jié)束語
    借助Multisim仿真軟件展開設(shè)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(fù)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(shè)計達到了四路彩燈控制的目的。