楊樹偉，高 進

（濰坊學院，山東 濰坊 261061）

1 引言

電子設計自動化EDA 技術是現(xiàn)代電子技術和信息技術發(fā)展的杰出成果，它的出現(xiàn)極大的提高了電路設計的效率和可操作性。EDA 的工具軟件有很多，Multisim 是其中的一種。Multisim 是一種電子電路計算機仿真設計軟件，被稱為虛擬電子實驗室。該軟件是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows為基礎的電路仿真工具，是一個完整的設計工具系統(tǒng)，具有豐富的元件庫、強大的分析功能、強大的虛擬儀器儀表功能等特點，廣泛應用與電子電路設計與教學實踐中。借助此軟件，電子工程師可以進行輔助分析，實驗中不使用實際中的元器件，調試方便，可縮短產(chǎn)品開發(fā)調試周期、節(jié)約開發(fā)成本，是一種創(chuàng)新型電子設計方向。本文將以Multisim 為工作平臺，設計七路速度可調節(jié)日彩燈控制電路，并進行仿真，驗證設計的正確性。

2 設計方案

表1 七路彩燈輸出狀態(tài)編碼表

2.1 設計要求

以雙向移位寄存器74LS194為核心設計一速度可調七路節(jié)日彩燈循環(huán)控制電路。具體要求如下：

（1）在時鐘信號的驅動下，七個彩燈可以依次點亮，直至全部點亮；

（2）全部點亮后，七個彩燈再依次熄滅，直至全部熄滅；

（3）循環(huán)執(zhí)行以上兩步過程。

（4）彩燈顯示頻率快慢可調，彩燈用Multisim 器件庫中的探測器進行模擬。

由以上的設計要求，我們可以得到節(jié)日彩燈控制電路的輸出狀態(tài)編碼表見表1。其中1代表對應高電平，彩燈處于“燈亮”狀態(tài)；0代表對應低電平，彩燈處于“燈滅”狀態(tài)。

2.2 設計總體框圖

根據(jù)設計要求，循環(huán)彩燈控制電路應該主要包括：時鐘電路、驅動控制電路及顯示電路。在時鐘信號的驅動下，控制彩燈按要求顯示，故而節(jié)日彩燈控制器設計框圖可簡單的用圖1來表示。

圖1 節(jié)日彩燈組成框圖

3 電路設計

3.1 振蕩電路設計

振蕩電路主要用來產(chǎn)生時間基準信號，因為節(jié)日彩燈對頻率要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了。555集成定時器是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應用十分廣泛，只需外接少量阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，廣泛應用于信號的產(chǎn)生、變換、控制和檢測，因此本文利用555定時器構成信號產(chǎn)生電路。因設計要求彩燈顯示頻率快慢可調，故在多諧振蕩器中我們加一滑動變阻器來控制輸出信號的占空比，電路設計及產(chǎn)生信號如圖2所示。

圖2 555定時器組成的振蕩電路

3.2 驅動電路設計

分析表1可以發(fā)現(xiàn)，隨著節(jié)拍脈沖，X1X2X3X4X5X6X7七路節(jié)日彩燈實現(xiàn)的是7位右移的計數(shù)規(guī)律。同時可以看出，節(jié)拍0至1過程中，右移串行輸入端SR 輸入的是1；節(jié)拍7至8過程中，右移串行輸入端SR 輸入的是0。從而，在全1或全0狀態(tài)右移串行輸入端SR 輸入的數(shù)據(jù)應為的X7非處理。圖3中包含74LS194的引腳排列圖，表2是雙向移位寄存器的邏輯功能示意圖。因為74LS194有四個并行輸出端，而設計要求是七路彩燈，所以驅動電路應選用2片74LS194來構成7位雙向移位寄存器，其設計如圖3。

表2 74LS194邏輯功能示意圖

圖3 節(jié)日彩燈驅動電路

3.2 總體電路設計與仿真

振蕩電路、驅動電路完成后，外加探測器模擬輸出，可實現(xiàn)設計要求的節(jié)日彩燈電路，系統(tǒng)的總體Multisim 仿真電路如圖4。點擊Simulate菜單下的Run菜單，開始節(jié)日彩燈電路的仿真。執(zhí)行以下操作，可以分別看到：

（1）通過Space鍵令～CLR 端接地，即低電平。觀察到七路彩燈處于熄滅狀態(tài)。

（2）通過Space鍵令～CLR 端接電源，即高電平。七路彩燈狀態(tài)按照表1依次點亮，全亮后再依次熄滅，然后循環(huán)1、2步過程。

（3）按下c鍵，觀察到七路彩燈點亮與熄滅的速度增快。

（4）同時按下shift和c鍵，觀察到七路彩燈點亮與熄滅的速度減慢，通過3、4步得到實現(xiàn)的電路速度可調，從而實現(xiàn)了我們的設計要求。

圖4 速度可調節(jié)日彩燈控制器整體電路

4 結束語

本文利用Multisim 進行節(jié)日彩燈電路設計，主要是通過模塊化思想，逐步實現(xiàn)設計所需達到的功能要求。將計算機仿真軟件Multisim 引入到電子電路設計中，使電子電路的設計、仿真非常方便，節(jié)省了開發(fā)時間，降低了成本，提高了開發(fā)效率，從而提高解決實際問題的能力。

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