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三色灯颜色和亮度控制 [2016/06/22 17:58] anran [相关文档] |
三色灯颜色和亮度控制 [2016/06/29 16:34] (当前版本) anran [仿真结果] |
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| 行 13: | 行 13: | ||
| ====工作原理==== | ====工作原理==== | ||
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| - | 这里三色灯是由光学三基色（红绿蓝）三种颜色的LED灯组合而成。 | + | 这里三色灯是在一个物理封装里面，有R（红）、G（绿）、B（兰）三种颜色的LED灯，这三个灯非常靠近，从远处看可以当作一个三色的发光点。 |
| {{ :三基色合成.jpg |三基色合成}} | {{ :三基色合成.jpg |三基色合成}} | ||
| - | 根据红绿蓝三色的不同组合可以合成不同颜色的光，例如红色和绿色组合可以产生黄色的光，绿色和蓝色组合可以产生青色的光，相同颜色不同亮度组合也会产生不同的光等等，如图。 | + | 根据红、绿、蓝三色的不同组合可以合成不同颜色的光，例如红色和绿色组合可以产生黄色的光，绿色和蓝色组合可以产生青色的光，相同颜色不同亮度组合也会产生不同的光等等，如图。 |
| 本实验中我们实现三基色的固定组合，最终输出产生图中的红色、绿色、蓝色、黄色、青色、品红、白色7中颜色，然后根据PWM的原理调节LED灯颜色的亮度，使用PWM，给LED灯上施加数字信号，通过调整数字信号的占空比（调整占空比 = 调整有效值）来控制LED灯的亮度。 | 本实验中我们实现三基色的固定组合，最终输出产生图中的红色、绿色、蓝色、黄色、青色、品红、白色7中颜色，然后根据PWM的原理调节LED灯颜色的亮度，使用PWM，给LED灯上施加数字信号，通过调整数字信号的占空比（调整占空比 = 调整有效值）来控制LED灯的亮度。 | ||
| 行 34: | 行 34: | ||
| {{ ::rgb_led.jpg |RGB三色灯硬件连接}} | {{ ::rgb_led.jpg |RGB三色灯硬件连接}} | ||
| + | |||
| + | 注意：R、G、B三种颜色的LED的限流电阻的阻值是不同的，主要是因为达到同样的亮度，每种颜色的LED灯所需要的电流是不同的。 | ||
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| + | 小脚丫开发板上有两组RGB三色灯，在本实验中我们采用其中的一组做实验。 | ||
| ====代码设计==== | ====代码设计==== | ||
| 行 57: | 行 61: | ||
| <code verilog> | <code verilog> | ||
| - | //Debounce for key_color | + | //Debounce for key |
| - | Debounce Debounce_color(.clk(clk_in),.rst_n(rst_n_in),.key_n(key_color),.key_pulse(color_pulse)); | + | wire [2:0] key_pulse; |
| + | Debounce1 Debounce_uut | ||
| + | ( | ||
| + | .clk(clk_in), | ||
| + | .rst_n(rst_n_in), | ||
| + | .key_n({key_color,key_up,key_down}), | ||
| + | .key_pulse(key_pulse) | ||
| + | ); | ||
| - | //Debounce for key_up | + | wire color_pulse = key_pulse[2]; |
| - | Debounce Debounce_up(.clk(clk_in),.rst_n(rst_n_in),.key_n(key_up),.key_pulse(up_pulse)); | + | wire up_pulse = key_pulse[1]; |
| - | + | wire down_pulse = key_pulse[0]; | |
| - | //Debounce for key_down | + | |
| - | Debounce Debounce_down(.clk(clk_in),.rst_n(rst_n_in),.key_n(key_down),.key_pulse(down_pulse)); | + | |
| </code> | </code> | ||
| 行 91: | 行 100: | ||
| </code> | </code> | ||
| - | 调用PWM功能模块，实现亮度的调节，具体原理见[[脉冲发生器]]和[呼吸灯]]实验，产生PWM信号Lightness_out，然后根据PWM控制亮度，如下： | + | 调用PWM功能模块，实现亮度的调节，具体原理见[[脉冲发生器]]和[[呼吸灯]]实验，为了保证三色灯在单色（红、绿、蓝）、双色合成（黄、青、品红）和三色合成（白）之间切换时亮度相同，单色切换为双色合成色时，需要将双色合成时每种基色的亮度减半，单色切换为三色合成色时需要将三色合成时每种基色亮度降为33%，亮度与占空比相关。例如红色时我们调节控制信号占空比为60%，输出黄色时其中的红色和绿色的控制信号占空比都为30%，输出白色时其中的红绿蓝三色的控制信号占空比都为20%，使用脉宽不变，改变脉冲周期的方法实现 |
| + | |||
| + | <code verilog> | ||
| + | localparam CYCLE_ONE = 5; | ||
| + | localparam CYCLE_TWO = 10; | ||
| + | localparam CYCLE_THREE = 15; | ||
| + | |||
| + | reg [3:0] cycle; | ||
| + | //Control duty cycle | ||
| + | always @(color) begin | ||
| + | case(color) | ||
| + | 3'b110: cycle = CYCLE_ONE; | ||
| + | 3'b101: cycle = CYCLE_ONE; | ||
| + | 3'b011: cycle = CYCLE_ONE; | ||
| + | 3'b100: cycle = CYCLE_TWO; | ||
| + | 3'b010: cycle = CYCLE_TWO; | ||
| + | 3'b001: cycle = CYCLE_TWO; | ||
| + | 3'b000: cycle = CYCLE_THREE; | ||
| + | 3'b111: cycle = CYCLE_THREE; | ||
| + | default: cycle = CYCLE_ONE; | ||
| + | endcase | ||
| + | end | ||
| + | </code> | ||
| + | |||
| + | 我们采用产生PWM信号Lightness_out，然后根据PWM控制亮度，如下： | ||
| <code verilog> | <code verilog> | ||
| 行 105: | 行 138: | ||
| ====仿真结果==== | ====仿真结果==== | ||
| + | {{:红色.jpg?180 |红色}} | ||
| + | {{:绿色.jpg?180 |绿色}} | ||
| + | |||
| + | {{:蓝色.jpg?180 |蓝色}} | ||
| + | |||
| + | {{:黄色.jpg?180 |黄色}} | ||
| + | |||
| + | {{:青色.jpg?180 |青色}} | ||
| + | |||
| + | {{:品红.jpg?180 |品红}} | ||
| + | |||
| + | {{:白色.jpg?180|白色}} | ||
| ====资源报告==== | ====资源报告==== | ||
| ^ 资源 | 数量 | 比例 | 说明 | | ^ 资源 | 数量 | 比例 | 说明 | | ||
| - | ^ LUTs | 59 | 3% | | | + | ^ LUTs | 77 | 2% | | |
| - | ^ 寄存器 | 78 | 2% | | | + | ^ 寄存器 | 43 | 1% | | |
| ^ 存储器 | 0 | 0% | | | ^ 存储器 | 0 | 0% | | | ||
| ^ IO管脚 | 8 | | | | ^ IO管脚 | 8 | | | | ||
| 行 131: | 行 176: | ||
| ^ **文件名称** | **功能** | | ^ **文件名称** | **功能** | | ||
| - | + | ^ **[[Color_led.v]]** | **三色灯，顶层模块** | | |
| + | ^ **[[Debounce1.v]]** | **按键消抖模块** | | ||
| + | ^ **[[Lightness.v]]** | **PWM亮度调节模块** | | ||