基于Multisim 的速度可调节日彩灯控制电路设计与仿真＊

杨树伟，高 进

（潍坊学院，山东 潍坊 261061）

1 引言

电子设计自动化EDA 技术是现代电子技术和信息技术发展的杰出成果，它的出现极大的提高了电路设计的效率和可操作性。EDA 的工具软件有很多，Multisim 是其中的一种。Multisim 是一种电子电路计算机仿真设计软件，被称为虚拟电子实验室。该软件是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的电路仿真工具，是一个完整的设计工具系统，具有丰富的元件库、强大的分析功能、强大的虚拟仪器仪表功能等特点，广泛应用与电子电路设计与教学实践中。借助此软件，电子工程师可以进行辅助分析，实验中不使用实际中的元器件，调试方便，可缩短产品开发调试周期、节约开发成本，是一种创新型电子设计方向。本文将以Multisim 为工作平台，设计七路速度可调节日彩灯控制电路，并进行仿真，验证设计的正确性。

2 设计方案

表1 七路彩灯输出状态编码表

2.1 设计要求

以双向移位寄存器74LS194为核心设计一速度可调七路节日彩灯循环控制电路。具体要求如下：

（1）在时钟信号的驱动下，七个彩灯可以依次点亮，直至全部点亮；

（2）全部点亮后，七个彩灯再依次熄灭，直至全部熄灭；

（3）循环执行以上两步过程。

（4）彩灯显示频率快慢可调，彩灯用Multisim 器件库中的探测器进行模拟。

由以上的设计要求，我们可以得到节日彩灯控制电路的输出状态编码表见表1。其中1代表对应高电平，彩灯处于“灯亮”状态；0代表对应低电平，彩灯处于“灯灭”状态。

2.2 设计总体框图

根据设计要求，循环彩灯控制电路应该主要包括：时钟电路、驱动控制电路及显示电路。在时钟信号的驱动下，控制彩灯按要求显示，故而节日彩灯控制器设计框图可简单的用图1来表示。

图1 节日彩灯组成框图

3 电路设计

3.1 振荡电路设计

振荡电路主要用来产生时间基准信号，因为节日彩灯对频率要求不高，只要能产生高低电平就可以了。555集成定时器是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛，只需外接少量阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，广泛应用于信号的产生、变换、控制和检测，因此本文利用555定时器构成信号产生电路。因设计要求彩灯显示频率快慢可调，故在多谐振荡器中我们加一滑动变阻器来控制输出信号的占空比，电路设计及产生信号如图2所示。

图2 555定时器组成的振荡电路

3.2 驱动电路设计

分析表1可以发现，随着节拍脉冲，X1X2X3X4X5X6X7七路节日彩灯实现的是7位右移的计数规律。同时可以看出，节拍0至1过程中，右移串行输入端SR 输入的是1；节拍7至8过程中，右移串行输入端SR 输入的是0。从而，在全1或全0状态右移串行输入端SR 输入的数据应为的X7非处理。图3中包含74LS194的引脚排列图，表2是双向移位寄存器的逻辑功能示意图。因为74LS194有四个并行输出端，而设计要求是七路彩灯，所以驱动电路应选用2片74LS194来构成7位双向移位寄存器，其设计如图3。

表2 74LS194逻辑功能示意图

图3 节日彩灯驱动电路

3.2 总体电路设计与仿真

振荡电路、驱动电路完成后，外加探测器模拟输出，可实现设计要求的节日彩灯电路，系统的总体Multisim 仿真电路如图4。点击Simulate菜单下的Run菜单，开始节日彩灯电路的仿真。执行以下操作，可以分别看到：

（1）通过Space键令～CLR 端接地，即低电平。观察到七路彩灯处于熄灭状态。

（2）通过Space键令～CLR 端接电源，即高电平。七路彩灯状态按照表1依次点亮，全亮后再依次熄灭，然后循环1、2步过程。

（3）按下c键，观察到七路彩灯点亮与熄灭的速度增快。

（4）同时按下shift和c键，观察到七路彩灯点亮与熄灭的速度减慢，通过3、4步得到实现的电路速度可调，从而实现了我们的设计要求。

图4 速度可调节日彩灯控制器整体电路

4 结束语

本文利用Multisim 进行节日彩灯电路设计，主要是通过模块化思想，逐步实现设计所需达到的功能要求。将计算机仿真软件Multisim 引入到电子电路设计中，使电子电路的设计、仿真非常方便，节省了开发时间，降低了成本，提高了开发效率，从而提高解决实际问题的能力。

［1］渠云田，田慕琴，高妍.电工电子技术［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［2］黄智伟，李传琦.基于Multisim 2001的电子电路计算机仿真设计与分析［M］.北京：电子工业出版社，2004.

［3］阎石.数字电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［4］张晶，李心广.基于Multisim 的电路设计与仿真［J］.计算机仿真，2005，22（5）：l09-152.