PWM(脉宽调制)——LED特效呼吸灯设计
简述PWM
PWM——脉宽调制信号(Pulse Width Modulation),它利用微处理器的数字输出来实现,是对模拟电路控制的一种非常有效的技术,广泛应用于测量、通信、功率控制与变化等许多领域。
LED特效呼吸灯原理
采用pwm的方式,在固定的频率下,采用占空比的方式来实现LED亮度的变化。占空比为0,LED灯不亮,占空比为100%,则LED灯最亮。所以将占空比从0到100%,再从100%到0不断变化,就可以实现LED灯实现特效呼吸。
设计思路、框图
变亮:当cnt2 < cnt3时为高电平,反之为低电平。
变暗:当cnt2 < cnt3时为低电平,反之为高电平。
先分频出延时为1us的延时电路,作为后面电路的驱动电路,然后是1ms延时和1s延时,会产生两个计数器,刚好是1000倍的关系。
(1)在第一秒时,随着cnt3由0到999逐渐增大,每一个1ms的占空比通过cnt2去调节。当cnt2 < cnt3时为高电平,反之为低电平。 因此,随着cnt3的逐渐增大,高电平的时间逐渐增大,直到100%。
(2)在第二秒时,随着cnt3由0到999逐渐增大,每一个1ms的占空比通过cnt2去调节。当cnt2 < cnt3时为低电平,反之为高电平。 因此,随着cnt3的逐渐增大,高电平的时间逐渐减小,直到0。
设计图如上所示,完后就可以照图施工了,附上部分代码。
//延时1us
always @(posedge mclk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
cnt1 <= 'b0;
else if(cnt1 < STOP_50 - 'b1)
cnt1 <= cnt1 + 'b1;
else
cnt1 <= 'b0;
end
assign delay_1us = (cnt1 == STOP_50 - 'b1)?1'b1:'b0; //延时1ms
always @(posedge mclk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
cnt2 <= 'b0;
else if(delay_1us)
begin
if(cnt2 < STOP_1000 - 'b1)
cnt2 <= cnt2 + 'b1;
else
cnt2 <= 'b0;
end
end
assign delay_1ms = ((delay_1us == 'b1) && (cnt2 == STOP_1000 - 1'b1))?'b1:1'b0; //延时1s
always @(posedge mclk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
cnt3 <= 'b0;
else if(delay_1ms)
begin
if(cnt3 < STOP_1000 - 'b1)
cnt3 <= cnt3 + 'b1;
else
cnt3 <= 'b0;
end end
assign delay_1s = ((delay_1ms == 'b1) && (cnt3 == STOP_1000 - 1'b1))?'b1:1'b0; //state change
always @(posedge mclk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
display_state <= 'b0;
else if(delay_1s)//每一秒切换一次led灯显示状态
display_state <= ~display_state;
else
display_state <= display_state;
end //pwm信号的产生
always @(posedge mclk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
pwm <= 'b0;
else
case(display_state)
'b0: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1'b1:'b0;
'b1: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1'b0:'b1;
default: pwm <= pwm;
endcase
end //位拼接使得输出八位led呼吸灯
assign led_out = {{pwm}};
产生的pwm信号原来是一位的,所以最后要是需要控制多个LED的亮灭,使用一个位拼接运算即可,如最后一行代码所示。
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