基于Multisim 10的LED彩控变换电路的设计与仿真

　　运用MulTIsim 10仿真软件，设计一个8×8点阵LED显示器。该控制器实现了8×8点阵LED显示器的设计，实现逐行滚动显示，逐列滚动显示和逐点显示。结果表明，利用MulTIsim 10这种高效的设计平台，能够方便地设计电路，并用虚拟仪器库进行仿真以及验证电路是否达到设计要求。与传统的设计方法相比，更省时，低成本和高效率。

　　0 引言

　　目前的数字集成电路的设计都比较模块化。EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA 工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或 PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

　　MulTIsim 10是电子电路设计与仿真工具。科研方面主要利用电路仿真工具进行电路设计与仿真。相对于其他EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与 *** 作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样。

　　LED 电子显示屏是由半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED 像素点。LED 显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于车站、码头、机场、商场、宾馆、证券市场、工业企业管理和其他公共场所。

　　如在广告牌或娱乐场所，往往把LED 显示屏设计成按照一定规律不断循环变化，以获得良好的观赏性。

　　下面介绍以MulTIsim 10为设计平台利用双向通用移动寄存器74LS194，LED和字符信号发生器设计一个8×8 LED点阵的控制器，实现多组发光二极管按照一定规律循环显示。

　　1 彩控变换电路设计与仿真

　　彩控变换电路主要由三部分组成：字符信号发生器的设置，双向通用移位寄存器组的设置和8×8点阵LED管的设置。

　　1.1 字符信号发生器的设置

　　字符信号发生器（Word Generator）是一个能够产生32 路（位）同步逻辑信号的仪器，又称为数字逻辑信号源，可用于对数字逻辑电路的测试。字符信号发生器可将数字或二进制数字信号送入电路，用来驱动或测试电路。

　　在此电路中，字符信号发生器的0~7引脚分别对应第一个74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;8~15 引脚分别对应第二个74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;16~23 引脚分别对应第三个74LS194 的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1;24~31引脚分别对应第四个74LS194的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1.所以，字符信号信号的变换就是这四个74LS194输入端的变换。如图1所示。

　

　　1.2 主控制电路和仿真设计结果

　　8×8 点阵LED 彩灯变换控制电路是由字符信号发生器，双向移动寄存器和LED 点阵组成的电路。其设计如图2所示。

　

　　1.2.1 74LS194的逻辑功能及电路设计过程

　　74LS194有三种功能：并入并出，左移，右移。其中A~D 为并行输入端，QA~QD 是并行输出端，S1、S0是模式控制端，当~CLR 为1，时钟上升沿到来时，若S1S0=11，则并入并出，QD~QA=D~A;若S1S0=10，左移，QD~QA=QC~QASL; 若S1S0=00， 右移， QD~QA=SRQC~QA.SR 右移串行输入端，SL 为左移串行输入端，~CLR 为直接无条件清零端，CLR 为时钟脉冲输入端，VCC是接电源，GND是接地。

　　在此电路中，第一个74LS194 的输出端QA，QB，QC，QD 分别对应LED 矩阵的第1 行，第2 行，第3 行，第4行；第二个74LS194的输出端QA，QB，QC，QD 分别对应LED矩阵的第5行，第6行，第7行，第8行；第三个74LS194 的输出端QA，QB，QC，QD 分别对应LED 矩阵的第1列，第2列，第3列，第4列；第四个74LS194的输出端QA，QB，QC，QD 分别对应LED 矩阵的第5列，第6列，第7 列，第8 列。所以，74LS194 的QA，QB，QC，QD值决定了LED发光二极管的状态。

　　1.2.2 8×8 LED点阵的设计和工作原理

　　8×8点阵LED显示器共需要64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。

　　当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则行线和列线的交叉点上的发光二极管被点亮；若要某一行的发光二极管都点亮，则对应的行置高电平，所有的列置低电平；若要某一列的发光二极管都点亮，则所有的行置高电平，对应的列置低电平。

　　1.2.3 仿真结果

　　彩灯的变换，主要是通过处理字符信号发生器的参数值，控制LED发光管的亮或灭来实现滚动显示，其结果和字符信号发生器的参数值如下所述。

　　（1）逐行滚动功能（滚动顺序为由上到下，再由下到上）：

　　①采用并入并出功能实现逐行滚动功能。字符信号参数值如表1所示，从上到下，从左到右循环表示。

　

　　②使用并入并出，右移，左移功能。字符信号参数值如表2所示，从上到下，从左到右循环表示。

　

　　（2）使用并入并出、左移，右移功能实现逐列滚动功能（滚动顺序为由左到右，再由右到左）。字符信号参数值如表3所示，从上到下，从左到右循环表示。

　

　　（3）使用并入并出功能实现逐点滚动显示（滚动顺序为第1行第1列，第1行第2列…第8行第8列）。

　　字符信号参数值如表4 所示，从上到下，从左到右循环表示。

　

　　2 结语

　　利用Multisim 10对彩灯变换控制电路各个单元电路和整体电路进行设计和仿真，能方便、快捷地搭建电路，并能快速的查找和修改电路。在电路设计仿真完成后再搭建实际电路，从而减低了成本，提高了设计效率。