一種基于Multisim 10的LED彩控變換電路設(shè)計與仿真

運(yùn)用Multisim 10仿真軟件，設(shè)計一個8×8點陣LED顯示器。該控制器實現(xiàn)了8×8點陣LED顯示器的設(shè)計，實現(xiàn)逐行滾動顯示，逐列滾動顯示和逐點顯示。結(jié)果表明，利用Multisim 10這種高效的設(shè)計平臺，能夠方便地設(shè)計電路，并用虛擬儀器庫進(jìn)行仿真以及驗證電路是否達(dá)到設(shè)計要求。與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，更省時，低成本和高效率。

0 引言

目前的數(shù)字集成電路的設(shè)計都比較模塊化。EDA技術(shù)是指以計算機(jī)為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計。利用EDA 工具，電子設(shè)計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計、性能分析到設(shè)計出IC版圖或 PCB版圖的整個過程的計算機(jī)上自動處理完成。

Multisim 10是電子電路設(shè)計與仿真工具?？蒲蟹矫嬷饕秒娐贩抡婀ぞ哌M(jìn)行電路設(shè)計與仿真。相對于其他EDA 軟件，它具有更加形象直觀的人機(jī)交互界面，特別是其儀器儀表庫中的各儀器儀表與操作真實實驗中的實際儀器儀表完全沒有兩樣。

LED 電子顯示屏是由半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED 像素點。LED 顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、賓館、證券市場、工業(yè)企業(yè)管理和其他公共場所。

如在廣告牌或娛樂場所，往往把LED 顯示屏設(shè)計成按照一定規(guī)律不斷循環(huán)變化，以獲得良好的觀賞性。

下面介紹以Multisim 10為設(shè)計平臺利用雙向通用移動寄存器74LS194，LED和字符信號發(fā)生器設(shè)計一個8×8 LED點陣的控制器，實現(xiàn)多組發(fā)光二極管按照一定規(guī)律循環(huán)顯示。

1 彩控變換電路設(shè)計與仿真

彩控變換電路主要由三部分組成：字符信號發(fā)生器的設(shè)置，雙向通用移位寄存器組的設(shè)置和8×8點陣LED管的設(shè)置。

1.1 字符信號發(fā)生器的設(shè)置

字符信號發(fā)生器(Word Generator)是一個能夠產(chǎn)生32 路(位)同步邏輯信號的儀器，又稱為數(shù)字邏輯信號源，可用于對數(shù)字邏輯電路的測試。字符信號發(fā)生器可將數(shù)字或二進(jìn)制數(shù)字信號送入電路，用來驅(qū)動或測試電路。

在此電路中，字符信號發(fā)生器的0~7引腳分別對應(yīng)第一個74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;8~15 引腳分別對應(yīng)第二個74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;16~23 引腳分別對應(yīng)第三個74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;24~31引腳分別對應(yīng)第四個74LS194的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1.所以，字符信號信號的變換就是這四個74LS194輸入端的變換。如圖1所示。

1.2 主控制電路和仿真設(shè)計結(jié)果

8×8 點陣LED 彩燈變換控制電路是由字符信號發(fā)生器，雙向移動寄存器和LED 點陣組成的電路。其設(shè)計如圖2所示。

1.2.1 74LS194的邏輯功能及電路設(shè)計過程

74LS194有三種功能：并入并出，左移，右移。其中A~D 為并行輸入端，QA~QD 是并行輸出端，S1、S0是模式控制端，當(dāng)~CLR 為1，時鐘上升沿到來時，若S1S0=11，則并入并出，QD~QA=D~A;若S1S0=10，左移，QD~QA=QC~QASL; 若S1S0=00， 右移， QD~QA=SRQC~QA.SR 右移串行輸入端，SL 為左移串行輸入端，~CLR 為直接無條件清零端，CLR 為時鐘脈沖輸入端，VCC是接電源，GND是接地。

在此電路中，第一個74LS194 的輸出端QA，QB，QC，QD 分別對應(yīng)LED 矩陣的第1 行，第2 行，第3 行，第4行;第二個74LS194的輸出端QA，QB，QC，QD 分別對應(yīng)LED矩陣的第5行，第6行，第7行，第8行;第三個74LS194 的輸出端QA，QB，QC，QD 分別對應(yīng)LED 矩陣的第1列，第2列，第3列，第4列;第四個74LS194的輸出端QA，QB，QC，QD 分別對應(yīng)LED 矩陣的第5列，第6列，第7 列，第8 列。所以，74LS194 的QA，QB，QC，QD值決定了LED發(fā)光二極管的狀態(tài)。

1.2.2 8×8 LED點陣的設(shè)計和工作原理

8×8點陣LED顯示器共需要64個發(fā)光二極管組成，且每個發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點上。

當(dāng)對應(yīng)的某一行置高電平，某一列置低電平，則行線和列線的交叉點上的發(fā)光二極管被點亮;若要某一行的發(fā)光二極管都點亮，則對應(yīng)的行置高電平，所有的列置低電平;若要某一列的發(fā)光二極管都點亮，則所有的行置高電平，對應(yīng)的列置低電平。

1.2.3 仿真結(jié)果

彩燈的變換，主要是通過處理字符信號發(fā)生器的參數(shù)值，控制LED發(fā)光管的亮或滅來實現(xiàn)滾動顯示，其結(jié)果和字符信號發(fā)生器的參數(shù)值如下所述。

(1)逐行滾動功能(滾動順序為由上到下，再由下到上)：

①采用并入并出功能實現(xiàn)逐行滾動功能。字符信號參數(shù)值如表1所示，從上到下，從左到右循環(huán)表示。

②使用并入并出，右移，左移功能。字符信號參數(shù)值如表2所示，從上到下，從左到右循環(huán)表示。

(2)使用并入并出、左移，右移功能實現(xiàn)逐列滾動功能(滾動順序為由左到右，再由右到左)。字符信號參數(shù)值如表3所示，從上到下，從左到右循環(huán)表示。

(3)使用并入并出功能實現(xiàn)逐點滾動顯示(滾動順序為第1行第1列，第1行第2列…第8行第8列)。

字符信號參數(shù)值如表4 所示，從上到下，從左到右循環(huán)表示。

2 結(jié)語

利用Multisim 10對彩燈變換控制電路各個單元電路和整體電路進(jìn)行設(shè)計和仿真，能方便、快捷地搭建電路，并能快速的查找和修改電路。在電路設(shè)計仿真完成后再搭建實際電路，從而減低了成本，提高了設(shè)計效率。