基于Multisim10的LED彩控變換電路的設(shè)計(jì)與仿真

王正

目前的數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)都比較模塊化。EDA技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)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(dòng)設(shè)計(jì)。利用EDA工具，電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。

Multisim10是電子電路設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際儀器儀表完全沒有兩樣。

下面介紹以Multisim10為設(shè)計(jì)平臺(tái)利用雙向通用移動(dòng)寄存器74LS194，LED和字符信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)一個(gè)8×8LED點(diǎn)陣的控制器，實(shí)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(jì)與仿真

彩控變換電路主要由三部分組成：字符信號(hào)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(diǎn)陣LED管的設(shè)置。

1.1 字符信號(hào)發(fā)生器的設(shè)置

字符信號(hào)發(fā)生器（WordGenerator）是一個(gè)能夠產(chǎn)生32路（位）同步邏輯信號(hào)的儀器，又稱為數(shù)字邏輯信號(hào)源，可用于對數(shù)字邏輯電路的測試。字符信號(hào)發(fā)生器可將數(shù)字或二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)送入電路，用來驅(qū)動(dòng)或測試電路。

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

1.2 主控制電路和仿真設(shè)計(jì)結(jié)果

8×8點(diǎn)陣LED彩燈變換控制電路是由字符信號(hào)發(fā)生器，雙向移動(dòng)寄存器和LED點(diǎn)陣組成的電路。

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(shí)鐘上升沿到來時(shí)，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(shí)鐘脈沖輸入端，VCC是接電源，GND是接地。

在此電路中，第一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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)。

8×8點(diǎn)陣LED顯示器共需要64個(gè)發(fā)光二極管組成，且每個(gè)發(fā)光二極管是放置在行線和列線的交叉點(diǎn)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(diǎn)上的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮；若要某一行的發(fā)光二極管都點(diǎn)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(diǎn)亮，則所有的行置高電平，對應(yīng)的列置低電平。

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

（1）逐行滾動(dòng)功能（滾動(dòng)順序?yàn)橛缮系较?，再由下到上）?/p>

①采用并入并出功能實(shí)現(xiàn)逐行滾動(dòng)功能。字符信號(hào)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(hào)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(shí)現(xiàn)逐列滾動(dòng)功能（滾動(dòng)順序?yàn)橛勺蟮接?，再由右到左）。字符信?hào)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(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)滾動(dòng)顯示（滾動(dòng)順序?yàn)榈?行第1列，第1行第2列…第8行第8列）。

2 結(jié)語

利用Multisim10對彩燈變換控制電路各個(gè)單元電路和整體電路進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)仿真完成后再搭建實(shí)際電路，從而減低了成本，提高了設(shè)計(jì)效率。