PWM（脈寬調制）——LED特效呼吸燈設計

　　簡述PWM

　　PWM——脈寬調制信號（Pulse Width Modulation），它利用微處理器的數字輸出來實現，是對模擬電路控制的一種非常有效的技術，廣泛應用於測量、通信、功率控制與變化等許多領域。

　　LED特效呼吸燈原理

　　采用pwm的方式，在固定的頻率下，采用占空比的方式來實現LED亮度的變化。占空比為0，LED燈不亮，占空比為100%，則LED燈最亮。所以將占空比從0到100%，再從100%到0不斷變化，就可以實現LED燈實現特效呼吸。

　　設計思路、框圖　　

　　變亮：當cnt2 < cnt3時為高電平，反之為低電平。

　　變暗：當cnt2 < cnt3時為低電平，反之為高電平。

　　先分頻出延時為1us的延時電路，作為后面電路的驅動電路，然后是1ms延時和1s延時，會產生兩個計數器，剛好是1000倍的關系。

　　（1）在第一秒時，隨着cnt3由0到999逐漸增大，每一個1ms的占空比通過cnt2去調節。當cnt2 < cnt3時為高電平，反之為低電平。 因此，隨着cnt3的逐漸增大，高電平的時間逐漸增大，直到100%。

　　（2）在第二秒時，隨着cnt3由0到999逐漸增大，每一個1ms的占空比通過cnt2去調節。當cnt2 < cnt3時為低電平，反之為高電平。 因此，隨着cnt3的逐漸增大，高電平的時間逐漸減小，直到0。

　　設計圖如上所示，完后就可以照圖施工了，附上部分代碼。

    //延時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;
    
    //延時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;
       
       //延時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)//每一秒切換一次led燈顯示狀態
            display_state <= ~display_state;
        else 
            display_state <= display_state;
    end
    
    //pwm信號的產生
    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
    
    //位拼接使得輸出八位led呼吸燈
    assign led_out = {8{pwm}};
    

　　產生的pwm信號原來是一位的，所以最后要是需要控制多個LED的亮滅，使用一個位拼接運算即可，如最后一行代碼所示。

　

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