基于Multisim 10的彩控變換電路的設計與仿真

摘 要： 運用Multisim 10仿真軟件，設計一個8×8點陣LED顯示器。該控制器實現了8×8點陣LED顯示器的設計，實現逐行滾動顯示，逐列滾動顯示和逐點顯示。結果表明，利用Multisim 10這種高效的設計平臺，能夠方便地設計電路，并用虛擬儀器庫進行仿真以及驗證電路是否達到設計要求。與傳統的設計方法相比，更省時，低成本和高效率。

關鍵詞： LED顯示器； Multisim 10； 8×8點陣； 仿真軟件

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）22?0124?03

0 引 言

目前的數字集成電路的設計都比較模塊化。EDA技術是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產品的自動設計。利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程的計算機上自動處理完成[1]。

Multisim 10是電子電路設計與仿真工具。科研方面主要利用電路仿真工具進行電路設計與仿真[2]。相對于其他EDA軟件，它具有更加形象直觀的人機交互界面，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[3]。

LED電子顯示屏是由半導體發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，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、賓館、證券市場、工業企業管理和其他公共場所。如在廣告牌或娛樂場所，往往把LED顯示屏設計成按照一定規律不斷循環變化，以獲得良好的觀賞性。

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

1 彩控變換電路設計與仿真

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

1.1 字符信號發生器的設置

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

在此電路中，字符信號發生器的0～7引腳分別對應第一個74LS194的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1；8～15引腳分別對應第二個74LS194的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1；16～23引腳分別對應第三個74LS194的A，B，C，D，SL，SR，S0，S1；24～31引腳分別對應第四個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計結果

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

1.2.1 74LS194的邏輯功能及電路設計過程

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～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發光二極管的狀態。

1.2.2 8×8 LED點陣的設計和工作原理

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

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

1.2.3 仿真結果

彩燈的變換，主要是通過處理字符信號發生器的參數值，控制LED發光管的亮或滅來實現滾動顯示，其結果和字符信號發生器的參數值如下所述。

（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逐行滾動功能。字符信號參數值如表1所示，從上到下，從左到右循環表示。

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

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

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

字符信號參數值如表4所示，從上到下，從左到右循環表示。

2 結 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行設計和仿真，能方便、快捷地搭建電路，并能快速的查找和修改電路。在電路設計仿真完成后再搭建實際電路，從而減低了成本，提高了設計效率。

參考文獻

[1] 王海.基于Multisim 10的電子技術仿真課程設計[J].長春師范學院學報，2013（1）：52?53.

[2] 黃智偉，李傳琦，鄒其洪.基于NI Multisim 10的電子電路計算機仿真設計與分析[M].北京：電子工業出版社，2008.

[3] 鄭兆兆，高靜.數字電子技術實驗教學改革探討[J].實驗科學與技術，2013（2）：109?112.

[4] 聶茹.基于Multisim 10的十字路口交通燈控制器的設計與仿真[J].現代電子技術，2010，33（11）：179?181.

[5] 嚴李強，宋龍，李小.基于Multisim 10.0的路燈智能控制系統設計[J].西藏大學學報：自然科學版，2013（1）：47?50.

[6] 唐贛，吳翔，蘇建峰.Multisim 10Ultiboard 10原理圖仿真與PCB設計[M].北京：電子工業出版社，2008.