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译码显示电路以及Multisim仿真

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译码显示电路以及Multisim仿真

编写：樊伟敏

一、显示器件

数码显示器作为一种最常见的显示器件，它的应用领域非常广泛。数码显示器按发光

物质不同可分为下列几类：

(1) LED数码显示器，又称为发光二极管显示器，如LED数码管、显示屏等；

(2) 荧光数码显示器，如荧光数码管、场致发光数字板等；

(3) 液体数码显示器，如LCD液晶显示器、电泳显示器等；

(4) 气体放电数码显示器，如辉光数码管、等离子体显示板等。

不同发光材料所构成的数码显示器如图1所示。

(a)LED (b)荧光 (c)LCD (d)辉光

图1 不同发光材料所构成的数码显示器

在数字电路中LED数码管是最常用的数字显示器件，它一般由八个发光二极管组成，

排列位置如图2所示。A~G为构成数字的笔画段，DP为小数点。LED数码管根据其内部

结构可分为有共阳极和共阴极两种。共阴极数码管的电路结构如图3所示，使用时要求将

共阴极接地（即接参考电平），当A~G端中的某个端接高电平时，所对应的发光二极管导

通，这一数字段就点亮发光。为了限制发光二极管的电流，在使用时需要串联限流电阻。

一般是对每个发光二极管分别接入限流电阻。限流电阻的取值可根据电源电压、发光二极

管的工作电流和正向压降确定。普通发光二极管的正向压降红色约为1.6V，黄色约为1.4V，

蓝色与白色约为2.5V，工作电流为5~10mA；高亮度发光二极管的正向压降红色为

2.0~2.2V，黄色为1.8~2V，绿色为3.0~3.2V，工作电流约为20mA。

图2 LED数码管笔画排列 图3 共阴极数码管的电路结构

二、LED显示译码器

为了使电路输入的二进制代码在LED数码管显示出对应的数字或符号，一般可通过显

示译码器实现。LED显示译码器根据数码管的共阳极和共阴极两种结构可分为低电平输出

有效和高电平输出有效两种。根据显示译码器的电路结构又可分为TTL和CMOS两种。

常用的LED显示译码器如表1所示。 表1 常用的LED显示译码器

型号 功能

74LS47 BCD－7线译码器(OC、15V，驱动共阳LED)

74LS48 BCD－7线译码器(OC、5.5V，驱动共阴LED)

74LS247 BCD－7线译码器(OC、15V，驱动共阳LED)

74LS248 BCD－7线译码器(OC、5.5V，驱动共阴LED)

CD4511(MC14511) BCD－7段译码器(驱动共阴LED)

CD4513(MC14513) BCD－7段译码器(驱动共阴LED)

CD4543(MC14543) BCD－7段译码器(驱动共阳或共阴LED)

CD4544(MC14544) BCD－7段译码器(驱动共阳或共阴LED)

CD4547(MC14547) BCD－7段译码/大电流驱动器(驱动共阴LED) 三、译码显示电路应用

LED译码显示电路的Multisim仿真实例，请注意以下仿真采用的是Multisim Power Pro

Edition Version 10.1.1（10.1.372）版本。

1. 74LS47译码器

74LS47译码器属TTL系列，用于驱动LED共阳极数码管。译码器的A、B、C、D为

BCD码输入端。LT为试灯输入端，当LT=0时译码输出全为0，使数码管显示8，用来检测数码管是否正常。RBI为灭灯输入端，当RBI=0时，可使A、B、C、D全为0时译码输出

全1，数码管不显示数字。RBO/BI为灭零输入/灭零输出端，BI为控制多位数码的灭灯所设置，无论LT与A、B、C、D输入端处于何种状态，只要当BI=0，译码输出全1，数码管不显示数字。RBO与BI公用一个端口，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。

g~a译码输出端，输出为低电平0有效。

74LS47译码器状态表如表2所示，译码显示电路的构成与波形如图2所示。

表2 74LS47译码器状态表

图2 74LS47构成的译码显示电路与波形

2. 74LS48译码器

74LS48译码器的功能与74LS47相同，但其输出为高电平有效，用于驱动LED共阴

极数码管。74LS48译码器状态表如表3所示，译码显示电路的构成与波形如图3所示。

图3 74LS48构成的译码显示电路与波形

表3 74LS48译码器状态表

3. 74LS247译码器

74LS247译码器的功能与74LS47完全相同，用于驱动LED共阳极数码管。74LS247

的译码显示电路与波形如图4所示，由于软件中的74LS247芯片功能有误，需在电路中增

加74LS05反相器才能正常使用。

图4 74LS247构成的译码显示电路与波形

4. 74LS248译码器

74LS248译码器的功能与74LS48完全相同，用于驱动LED共阴极数码管。74LS248

的译码显示电路与波形如图5所示

图5 74LS248构成的译码显示电路与波形

5. CD4511译码器

CD4511属CMOS系列，用于驱动LED共阴极数码管。译码器的A、B、C、D为BCD

码输入端。LE为锁定控制端，当LE=0时允许译码输出，LE=1时译码器实现锁定保持状

态，使输出状态锁定在上一个LE=0时的数值。BI为灭零输入端，又称为消隐输入端，当BI=0时，无论其它输入端处于何种状态，数码管不显示数字。LT为试灯输入端，当BI=1，LT=0

时译码输出全为0，数码管显示8，用来检测数码管是否正常。g~a为译码输出端，输出

为高电平1有效。

CD4511译码器状态表如表4所示，译码显示电路与波形如图6所示。

表4 CD4511译码器状态表

图6 CD4511构成的译码显示电路与波形

6. CD4543译码器

CD4543译码器可构成共阴极或共阳极译码显示电路。译码器的A、B、C、D为BCD

码输入端。LD数据控制端，当LD=l时，数据传输至输出端；当LD=0时，数据被锁存。

BI为灭零输入端，又称为消隐输入端，当BI=1时显示消隐；当BI=0时显示器正常显示。

Ph共阴极或共阳极译码控制端，Ph=1用于驱动共阳LED数码管，Ph=0用于驱动共阴LED

数码管。CD4543译码器状态表如表5所示，用于驱动LED共阴极数码管的显示电路与波

形如图7所示，用于驱动LED共阳极数码管的显示电路与波形如图8所示

表5 CD4543译码器状态表

图7 CD4543构成的共阴极译码显示电路与波形

图8 CD4543构成的共阳极译码显示电路与波形

7. CD4544译码器

CD4544译码器也可构成共阴极或共阳极译码显示电路。译码器的A、B、C、D为BCD

码输入端。LD数据控制端，当LD=l时，数据传输至输出端；当LD=0时，数据被锁存。

BI为灭零输入端，又称为消隐输入端，当BI=1时显示消隐；当BI=0时显示器正常显示。

Ph共阴极或共阳极译码控制端，Ph=1用于驱动共阳LED数码管，Ph=0用于驱动共阴LED

数码管。RBI为灭灯输入端，当RBI=1时，数码管不显示数字。RBO为灭灯输出端，

。CD4544译码器状态表如表6所示，用于驱动LED共阴极数码管的显

示电路与波形如图9所示，用于驱动LED共阳极数码管的显示电路与波形如图10所示

表6 CD4544译码器状态表

图9 CD4544构成的共阴极译码显示电路与波形

图10 CD4544构成的共阳极译码显示电路与波形

8. 74LS48构成的共阳极译码显示电路

用74LS48译码器与上拉电阻、反相器可构成共阳极译码显示电路，其电路与波形如

图11所示

图11 用74LS48与上拉电阻、反相器构成的共阳极译码显示电路与波形

四、LED数码管的静态显示与动态扫描显示

LED数码管的显示方式有静态显示和动态扫描显示两种办法。静态显示方式是各位

LED数码管同时显示字符，即每一位数码管都有各自独立的译码器，显示字符时，相应显

示段的亮与暗为恒定不变，其主要优点是显示稳定，具有较高的显示亮度；动态扫描显示

是LED数码管按位轮流显示字符，电路仅用一个译码器，各位数码管的相同显示段和小数

点并联在一起后接到译码器的输出端，利用数码管的公共极（共阳极或共阴极）控制该数

码管的显示状态。即在动态扫描显示时，分时轮流控制各个数码管的公共端，使各位数码

管轮流显示，在一定的扫描频率下，利用视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，可看到

一组稳定的显示数据。扫描周期一般取几个ms为宜。

1. 静态显示方式

静态显示可方便地获得高亮度显示，但其占用的硬件资源较多。由74LS161构成的六

十进制计数器LED数码管静态显示电路如图12所示。

图12 74LS161构成的六十进制计数器LED数码管静态显示电路

2. 动态扫描显示方式

动态扫描显示所占用的硬件资源较少，特别适用于单片机、可编程逻辑器件等电路中

使用。为了获得高亮度的显示需要调整LED数码管的限流电阻、点亮时间和间隔时间等参

数。动态扫描显示电路除了译码器、LED数码管外，还需包括数据缓冲、扫描脉冲信号、

选通信号等环节。

如图13所示的LED数码管动态扫描显示电路，它由74LS48共阴极译码器、74LS157

四2选1同相输出数据选择器、74LS139双2-4线译码器/多路转换器等器件构成，当低位

LSD输入1000、高位MSD输入0010时，显示28。74LS157的器件功能如表7所示，74LS139

的器件功能如表8所示。低位LSD显示8时的状态如图14所示，高位MSD显示2时的

状态如图15所示。

图13 LED数码管动态扫描显示电路 表7 74LS157四2选1同相输出数据选择器功能表

表8 74LS139双2-4线译码器/多路转换器功能表

图14 低位LSD显示8时的状态 图15 高位MSD显示2时的状态

另一种6位LED数码管动态扫描显示电路如图16所示，它由74LS47共阳极译码器、

74LS244八同相三态缓冲器/线驱动器、74LS92 2/6分频异步加法计数器、74LS138 3/8线

译码器等器件构成。74LS92输出6进制数，然后经74LS138轮流输出的低电平作为74LS244

的是能信号和LED数码管共阳极控制信号。74LS92 2/6分频异步加法计数器模式选择如表

9所示，74LS138 3/8线译码器功能如表10所示，74LS244八同相三态缓冲器/线驱动器功

能如表11所示。

表9 74LS92 2/6分频异步加法计数器模式选择表

合集下载

实验十、基于multisim数字电路仿真实验

实验十、基于multisim数字电路仿真实验

1

南昌大学实验报告

学生姓名：罗 族 学 号: 6103413001 专业班级： 生医131班

实验类型： □ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：

实验十、基于Multisim数字电路仿真实验

一、实验目的

1、 掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，如数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。

2、 进一步了解Multisim仿真软件基本操作和分析方法。

二、实验原理

输入 输出

A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1

0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

从逻辑分析仪中可以得出74LS138的八个输出端每次输出时，只有一个为低电平，其余为高电平。字发生器三个输出端信号以‘000-111’二进制循环输入到138的三个输入端ABC。通过74LS138的真值表可以得出每次八个输出端只有一个低电平，其余七个输出高电平，该结果与逻辑分析仪的显示结果一致，从而通过数字信号发生器与逻辑分析仪可测试得出74LS138译码器逻辑功能

三、实验设备

Multisim虚拟仪器中的74Ls138，字发生器，逻辑分析仪。

四、实验内容

用数字信号发生器和逻辑分析仪测试仪74LS138译码器逻辑功能

2

自拟实验步骤，记录实验结果并进行整理分析。

五、实验步骤

1．按设计好的电路连接电路，如图1所示

图 1

Multisim电路设计与仿真第7章数字电路仿真

Multisim电路设计与仿真第7章数字电路仿真

第7章 Multisim 12在数字电路中的应用和仿真

本章主要介绍Multisim 12中在数字电路中的应用和仿真。首先进行分立元件特性测试与仿真，然后介绍组合逻辑与时序逻辑电路的分析与仿真，最后介绍555定时器与数/模、模/数转换部分的分析与仿真。

7.1分立元件特性测试与仿真

数字电路中逻辑变量有0和1两种取值，对应电子开关的断开和闭合。构成电子开关的基本元件有二极管、三极管和MOS管。理想开关的开关特性有两种：

（1）静态特性。断开时，开关两端的电压不管多大，等效电阻ROFF=∞，电流IOFF = 0；闭合时，不管流过其中的电流多大，等效电阻RON = 0，电压UAK = 0。

（2）动态特性。开通时间ton=0，关断时间toff = 0。

客观世界中并没有理想开关。乒乓开关、继电器、接触器等的静态特性十分接近理想开关，但动态特性很差，无法满足数字电路一秒钟开关几百万次乃至数千万次的需要。二极管、三极管和MOS管做为开关使用时，其静态特性不如机械开关，但动态特性很好。本节主要介绍二极管和三极管的开关特性测试与仿真。

7.1.1二极管开关特性测试与仿真

二极管在正偏导通时的导通压降，硅材料约0.7V，锗材料约为0.3V，导通电阻约为几欧姆或几十欧姆，类似关闭合；反向截止时反向饱和电流极小、反向电阻很大（约几百千欧）类似开关断开。

1.使用伏安特性图示仪观察二极管伏安特性曲线

图7-1 用伏安特性分析仪观察二极管伏安特性曲线

在Multisim环境下，单击元器件库栏按钮，在弹出的窗口中，“Datebase”栏选择 “Master Datebase”，“Group”栏选择“DIODE”，“Component”栏选择“1N4001”，其它选择默认，把二极管“1N4001”放置在工作区。再单击仪器仪表库中（IV analyzer，伏安特性分析仪）按钮，放置在工作区。鼠标左键双击伏安特性分析仪，打开设置窗口，“Component”栏选择“Diode”，可在设置窗口右下角看到二极管符号，即要求外部接线时，左侧端口接“P”区，中间端口接“N”区。单击仿真按钮，可观察二极管伏安特性如图7-1所示。由图7-1可知，二极管“1N4001”的导通电压越为0.895V。

74LS138D译码器真值表仿真以及逻辑分析_数字电子电路分析与应用_[共2页]

74LS138D译码器真值表仿真以及逻辑分析_数字电子电路分析与应用_[共2页]

附录 Multisim软件介绍及应用实例

– 211 – 2．连接电路 将元件之间用导线连接好，并连接好仪器，得到附图1.5.3所示电路。

附图1.5.3 8421码转余3码电路图 3．仿真结果分析 附图1.5.3中可以看出，输入为“0000”，输出为“0011”，其他的状态可以单击开关来改变输入的值，从而得到对应的输出余3码值，依次如表8.5.1所示，同学们可以依次验证。

附表1.5.1 8421转余3码真值表 输入ABCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

输出X1X2X3X4 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

1.5.2 74LS138D译码器真值表仿真以及逻辑分析

74LS138D译码器真值表的仿真测试可用图1.5.4来实现，即输入部分用单刀双掷开关来改变输入信号的高、低电平，输出用指示灯的亮和灭来指示高低电平的状态，就可看哪个通道处在译码状态。若该通道就输出低电平（唯一性），该通道对应的输出指示灯就会亮。也可以调用虚拟仪器工具栏中的字函数信号发生器XWG1和逻辑分析仪XLA2，组成译码器的仿真电路。字函数信号发生器（Word Generator）是一个最多能产生32位同步数字信号的多路逻辑信号源，也称为数字逻辑信号源。逻辑分析仪（Logic Analyzer）用于数字逻辑信号的高速采集和时序分析。 1．元件清单、仪器和选取途径 集成3-8译码器74LS138N：Place TTL→74LS→74LS138D。 电源和地：Place Sources→VCC；Place Sources→DGND。 字函数信号发生器：单击虚拟仪器图标即可。 逻辑分析仪：单击虚拟仪器图标即可。

基于multisim的电子秒表仿真设计报告

基于multisim的电子秒表仿真设计报告

X课程设计报告

- I - 目 录

1.设计任务 ....................................................... 1

2.设计原理及方案 ................................................. 2

2.1 设计方案 .................................................... 2

2.2 设计原理 .................................................... 2

3.设计步骤和结果 ................................................. 3

3.1振荡器 ...................................................... 3

3.2 计数器 ...................................................... 3

3.3控制电路 .................................................... 4

4.总电路图 ....................................................... 5

5.课程设计总结 ................................................... 6

6.设计体会 ....................................................... 7

参考文献 ......................................................... 8

数字电子技术课程设计报告

- 1 - 1.设计任务