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。

 1     //延时1us
 2     always @(posedge mclk or negedge rst_n)
 3     begin
 4         if(!rst_n)
 5             cnt1 <= 6‘b0;
 6         else if(cnt1 < STOP_50 - 1‘b1)
 7             cnt1 <= cnt1 + 1‘b1;
 8         else
 9             cnt1 <= 6‘b0;
10     end
11     assign delay_1us = (cnt1 == STOP_50 - 1‘b1)?1‘b1:1‘b0;
12
13     //延时1ms
14     always @(posedge mclk or negedge rst_n)
15     begin
16         if(!rst_n)
17             cnt2 <= 10‘b0;
18         else if(delay_1us)
19         begin
20             if(cnt2 < STOP_1000 - 1‘b1)
21                 cnt2 <= cnt2 + 1‘b1;
22             else
23                 cnt2 <= 10‘b0;
24         end
25        end
26        assign delay_1ms = ((delay_1us == 1‘b1) && (cnt2 == STOP_1000 - 1‘b1))?1‘b1:1‘b0;
27
28        //延时1s
29        always @(posedge mclk or negedge rst_n)
30     begin
31         if(!rst_n)
32             cnt3 <= 10‘b0;
33         else if(delay_1ms)
34         begin
35              if(cnt3 < STOP_1000 - 1‘b1)
36                 cnt3 <= cnt3 + 1‘b1;
37             else
38                 cnt3 <= 10‘b0;
39          end
40
41     end
42     assign delay_1s = ((delay_1ms == 1‘b1) && (cnt3 == STOP_1000 - 1‘b1))?1‘b1:1‘b0;
43
44     //state change
45     always @(posedge mclk or negedge rst_n)
46     begin
47         if(!rst_n)
48             display_state <= 1‘b0;
49         else if(delay_1s)//每一秒切换一次led灯显示状态
50             display_state <= ~display_state;
51         else
52             display_state <= display_state;
53     end
54
55     //pwm信号的产生
56     always @(posedge mclk or negedge rst_n)
57     begin
58         if(!rst_n)
59                 pwm <= 1‘b0;
60         else
61             case(display_state)
62                 1‘b0: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1‘b1:1‘b0;
63                 1‘b1: pwm <= (cnt2 < cnt3)?1‘b0:1‘b1;
64                 default: pwm <= pwm;
65             endcase
66     end
67
68     //位拼接使得输出八位led呼吸灯
69     assign led_out = {8{pwm}};
70     

　　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。