基于Multisim10的四路彩灯控制系统设计与仿真.docx
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基于Multisim10的四路彩灯控制系统设计与仿真
《国外电子元器件》2008年第
9期
消费电子
基于
Multisim10的四路彩灯控制系统设计与仿真
连晋平
1,黄军仓
2
(1.肇庆学院,广东肇庆
526061;
2.西安财经学院,陕西西安
710061)
摘要
:
Multisim10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
Multisim10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:
电子电路;控制系统/辅助分析;辅助设计;四路彩灯
中图分类号
:
TP391.72,
TM923文献标识码:
A文章编号:
1006-6977(2008)09-0043-02
Design
and
simulation
on
control
system
of
four
path
lights
based
on
Multisim10
LIAN
Jin-ping1,
HUANG
Jun-cang2
(1.Zhaoqing
University,
Zhaoqing
526061,
China;
2.Xi’an
Finance
&
Economics
College,
Xi’an
710061,China)
Abstract:
Multisim10
is
one
of
the
most
excellent
software
about
analysis
and
design
on
electronic
circuit.It
is
used
to
de-
sign,analyse
and
simulate
digital
circuit
and
analog
circuit.This
paper
puts
forward
a
method
of
simulation
on
control
system
of
four
path
lights
based
on
Multisim10,
which
is
has
been
tested
and
applied
in
practice.
Key
words
:
electronic
circuits;
control
system/assisted
analysis;
aided
design;
four
path
lights
序执行器完成在每个节拍下的系统动作,即数据的左移、右
1引言
移、清零和送数功能,可由双向通用移位寄存器
74LS194完
传统的电子电路与系统设计方法不仅费时费力
效率低
成;显示电路完成系统循环演示,这里采用发光二极管模拟。
周期长
耗材多
而且难以满足电子技术飞速发展的需求。
近
年来,迅速发展并日臻完善的电子设计自动化
[1](EDA)已广
泛用于电子电路
[2]、仿真、集成电路版(PCB)以及可编程器件
等各项工作中。
EDA技术的发展
极大提高了电子电路及
系统设计质量和效率。
通过
NI
Multisim
10.0电路仿真软件和
图
1四路彩灯控制流程图及系统硬件框图
LabVIEW测量软件,设计制作自定义印制电路板的工程师能2.1秒脉冲信号发生器
够非常方便地比较仿真真实数据,规避设计上的反复,减少秒脉冲信号发生器是由石英晶体多谐振荡器构成。
为了
原型错误并缩短产品上市时间。
这里详细论述了使用
Mul-简化电路设计,选用
1
Hz的脉冲信号源代替秒信号发生器。
tisim
10.0设计的四路彩灯控制系统。
2.2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
2系统设计
一块
74LS74N中的两个
D触发器,连接成图
2a所示的四进
利用
Multisim10.0设计一个四路彩灯控制器。
它要求系制异步减法计数器。
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2.3节拍控制器
演示。
第一节拍:
四路彩灯从左向右逐次渐亮,灯亮时间
1s,该系统有
3个不同的工作节拍,是由状态(Q1,Q0)的三
共用
4s;第二节拍:
四路彩灯从右向左逐次渐灭,共需
4s;种编码(10,01,11)表示的。
选用一块
74LS74N中的两个
D触
第三节拍:
四路彩灯同时亮
0.5
s后,同时变暗
进行
4次,也发器和一块
74LS00D中的一个与非门构成图
2b所示的三进
需
4s。
图
1a给出四路彩灯控制系统的控制流程。
制计数器。
驱动方程如下:
根据系统要求
设计系统硬件框图如图
1b所示。
其中脉D1=Q0
(1)
冲源采用秒脉冲发生器,用以提供频率为
1
Hz的时钟信号;D2=(Q1Q0)
(2)
分频器将
1
Hz的时钟信号四分频,产生
0.25
Hz(即
4s)的时表
1和图
3分别给出状态转移表和状态转移图。
由图
3
钟信号;节拍控制器产生
3个节拍循环的控制信号;节拍程可见,该电路能自启动。
收稿日期:
2008-07-18稿件编号:
200807044
作者简介:
连晋平(
1962-),男,青海人,讲师。
研究方向:
计算机科学应用。
-43-
《国外电子元器件》2008年第
9期
图
2两种计数器
2.4节拍程序执行器
移位寄存器
74LS194是四图
3状态转移图
位双向移位寄存器,具有并行寄存、左移寄存、右移寄存和保
持
4种工作模式,由
M1
和
M0
端信号确定
74LS194的工作模
式。
表
2和图
4给出
74LS194的功能表和逻辑图。
其中,CR
为低电平有效的清零端,DSR
为右移串行输入端,DSL
为左移串
行输入端,D3,D2,D1,D0
为并行输入端。
由表
2可知,当
74LS194在
CR为低电平时具有异步清零功能。
在
CR=1,
M1M0=00时,寄存器实现保持(数据)功能;图
4b中,QA
作为寄
存器高位输出,即
QAQBQCQD=Q3Q2Q1Q0,M1M0=01时,寄存器实
现右移功能,在
CP作
用下,数据由高位向
低位移动,右移输入
端
DSR
数据移入
Q3;
M1M0=10时,寄存器实
现左移功能,CP作用
下,数据由低位向高
位移动,左移输入端
DSL
数据移入
Q0;
M1M0=11时,寄存器实现并行输入(预置)功能,并行输入数据
D3D2D1D0
=ABCD寄存到
Q端,时钟上跳后,
Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=ABCD。
采用
74LS194完
成每个节拍下的系统
动作,即数据的左移、
右移、清零和送数功
能,电路如图
5所示。
为了完成节拍程序图
5节拍程序执行器电路
执行器任务,必须使
M1,M0,CP的时序与
CR输
入信号时序相配合。
3系统组装调试
在
Multisim10主界面内
将各单元电路置于
同一界面内
再按各自对应的关系相互连接构成
的四路彩灯控制器的系统总电路,如图
6所示。
-44
图
4四位双向移位寄存器
74194
该系统中
四进制异步减法计数器由
U2A和
U2B构成;节拍
控制器
-移存型三进制计数器由
U3A、U3B、U1A构成;CR的
逻辑功能由
U1A、U1B和
U1C构成。
系统调试时不能正常工
作,经示波器观察发现,信号有毛刺,加
R1和
C1后系统正常工
作者;CP(CLK)经
U1D反向后加载,可起到延时作用,必要时还
可再用两个非门延时;节拍程序执行器
U4(74LS194D)用于完
成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,QA,QB,QC,QD
直接推动
X1,X2,X3,X4完成系统循环演示。
4结语
Multisim10的仿真方法切合实际
所选元件和仪器与实
际应用非常相近
均可直接从屏幕上选取
而且仪器的操作
开关、按键与实际仪器极为相似
改变了传统基于电路板的设
计方法
从而大大缩短了设计时间
节约了开发费用
提高了
效率。
在
TDN-CME实验板上用实际元件按电路图连接后,电
路工作情况与仿真过程一致。
实践证明,Multisim10软件是设
计电子电路的有效工具
是一款值得推荐的
EDA软件。
参考文献
:
[1]包明
.EDA技术与数字系统设计
[M].北京:
北京航空航天大
学出版社
2002.
[2]赵世强
.电子电路
EDA技术[M].西安
:
西安电子科技大学出
版社,2000.
图
6四路彩灯控制器的系统总电路图
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- 关 键 词:
- 基于 Multisim10 四路 彩灯 控制系统 设计 仿真