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 <= 6'b0;
        else if(cnt1 < STOP_50 - 1'b1)
            cnt1 <= cnt1 + 1'b1;
        else 
            cnt1 <= 6'b0;
    end
    assign delay_1us = (cnt1 == STOP_50 - 1'b1)?1'b1:1'b0;
    
    //延时1ms
    always @(posedge mclk or negedge rst_n)
    begin
        if(!rst_n)
            cnt2 <= 10'b0;
        else if(delay_1us)
        begin
            if(cnt2 < STOP_1000 - 1'b1)    
                cnt2 <= cnt2 + 1'b1;
            else 
                cnt2 <= 10'b0;
        end
       end
       assign delay_1ms = ((delay_1us == 1'b1) && (cnt2 == STOP_1000 - 1'b1))?1'b1:1'b0;
       
       //延时1s
       always @(posedge mclk or negedge rst_n)
    begin
        if(!rst_n)
            cnt3 <= 10'b0;
        else if(delay_1ms)
        begin
             if(cnt3 < STOP_1000 - 1'b1)
                cnt3 <= cnt3 + 1'b1;
            else 
                cnt3 <= 10'b0;
         end
        
    end
    assign delay_1s = ((delay_1ms == 1'b1) && (cnt3 == STOP_1000 - 1'b1))?1'b1:1'b0;
    
    //state change
    always @(posedge mclk or negedge rst_n)
    begin
        if(!rst_n)
            display_state <= 1'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 <= 1'b0;
        else 
            case(display_state)
                1'b0: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1'b1:1'b0;
                1'b1: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1'b0:1'b1;
                default: pwm <= pwm;
            endcase
    end
    
    //位拼接使得输出八位led呼吸灯
    assign led_out = {8{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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