差别
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9._呼吸灯 [2017/03/23 09:27] zhijun [Verilog代码] |
9._呼吸灯 [2019/09/06 11:56] (当前版本) gongyu |
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- | =====呼吸灯===== | + | #### 呼吸灯 |
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本节,我们将通过脉宽调制技术来实现“呼吸灯”,实现LED的亮度由最暗逐渐增加到最亮,再逐渐变暗的过程。 | 本节,我们将通过脉宽调制技术来实现“呼吸灯”,实现LED的亮度由最暗逐渐增加到最亮,再逐渐变暗的过程。 | ||
脉冲宽度调制(PWM:Pulse Width Modulation),简称脉宽调制。它是利用微控制器的数字输出调制实现,是对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等众多领域。 | 脉冲宽度调制(PWM:Pulse Width Modulation),简称脉宽调制。它是利用微控制器的数字输出调制实现,是对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等众多领域。 | ||
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- | ====硬件说明==== | + | |
- | ------- | + | ####硬件说明 |
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呼吸灯的设计较为简单,我们使用12MHz的系统时钟作为高频信号做分频处理,调整占空比实现PWM,通过LED灯LD1指示输出状态。 | 呼吸灯的设计较为简单,我们使用12MHz的系统时钟作为高频信号做分频处理,调整占空比实现PWM,通过LED灯LD1指示输出状态。 | ||
行 26: | 行 31: | ||
{{ ::呼吸灯pwm原理.jpg |PWM呼吸灯原理}} | {{ ::呼吸灯pwm原理.jpg |PWM呼吸灯原理}} | ||
- | ====Verilog代码==== | + | ####Verilog代码 |
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<code verilog> | <code verilog> | ||
行 47: | 行 54: | ||
// Module Function:呼吸灯 | // Module Function:呼吸灯 | ||
module breath_led(clk,rst,led); | module breath_led(clk,rst,led); | ||
- | + | ||
input clk; //系统时钟输入 | input clk; //系统时钟输入 | ||
input rst; //复位输出 | input rst; //复位输出 | ||
output led; //led输出 | output led; //led输出 | ||
- | + | ||
reg [24:0] cnt1; //计数器1 | reg [24:0] cnt1; //计数器1 | ||
reg [24:0] cnt2; //计数器2 | reg [24:0] cnt2; //计数器2 | ||
reg flag; //呼吸灯变亮和变暗的标志位 | reg flag; //呼吸灯变亮和变暗的标志位 | ||
- | + | ||
parameter CNT_NUM = 2400; //计数器的最大值 period = (2400^2)*2 = 24000000 = 2s | parameter CNT_NUM = 2400; //计数器的最大值 period = (2400^2)*2 = 24000000 = 2s | ||
//产生计数器cnt1 | //产生计数器cnt1 | ||
行 62: | 行 69: | ||
cnt1<=13'd0; | cnt1<=13'd0; | ||
end | end | ||
- | else begin | + | else if(cnt1>=CNT_NUM-1) |
- | if(cnt1>=CNT_NUM-1) | + | cnt1<=1'b0; |
- | cnt1<=1'b0; | + | |
else | else | ||
- | cnt1<=cnt1+1'b1; | + | cnt1<=cnt1+1'b1; |
- | end | + | |
end | end | ||
+ | |||
//产生计数器cnt2 | //产生计数器cnt2 | ||
always@(posedge clk or negedge rst) begin | always@(posedge clk or negedge rst) begin | ||
行 76: | 行 81: | ||
flag<=1'b0; | flag<=1'b0; | ||
end | end | ||
- | else begin | + | else if(cnt1==CNT_NUM-1) begin //当计数器1计满时计数器2开始计数加一或减一 |
- | if(cnt1==CNT_NUM-1) begin //当计数器1计满时计数器2开始计数加一或减一 | + | if(!flag) begin //当标志位为0时计数器2递增计数,表示呼吸灯效果由暗变亮 |
- | if(!flag) begin //当标志位为0时计数器2递增计数,表示呼吸灯效果由暗变亮 | + | if(cnt2>=CNT_NUM-1) //计数器2计满时,表示亮度已最大,标志位变高,之后计数器2开始递减 |
- | if(cnt2>=CNT_NUM-1) //计数器2计满时,表示亮度已最大,标志位变高,之后计数器2开始递减 | + | flag<=1'b1; |
- | flag<=1'b1; | + | |
else | else | ||
- | cnt2<=cnt2+1'b1; | + | cnt2<=cnt2+1'b1; |
- | end else begin //当标志位为高时计数器2递减计数 | + | end |
- | if(cnt2<=0) //计数器2级到0,表示亮度已最小,标志位变低,之后计数器2开始递增 | + | else begin |
- | flag<=1'b0; | + | if(cnt2<=0) //当标志位为高时计数器2递减计数 |
- | else | + | flag<=1'b0; //计数器2级到0,表示亮度已最小,标志位变低,之后计数器2开始递增 |
- | cnt2<=cnt2-1'b1; | + | else |
+ | cnt2<=cnt2-1'b1; | ||
+ | end | ||
+ | |||
end | end | ||
- | end | + | else |
- | else cnt2<=cnt2; //计数器1在计数过程中计数器2保持不变 | + | cnt2<=cnt2; //计数器1在计数过程中计数器2保持不变 |
- | end | + | end |
- | end | + | |
//比较计数器1和计数器2的值产生自动调整占空比输出的信号,输出到led产生呼吸灯效果 | //比较计数器1和计数器2的值产生自动调整占空比输出的信号,输出到led产生呼吸灯效果 | ||
- | assign Breath_led = (cnt1<cnt2)?1'b0:1'b1; | + | assign led = (cnt1<cnt2)?1'b0:1'b1; |
- | + | ||
- | endmodule | + | endmodule |
</code> | </code> | ||
+ | |||
+ | ####引脚分配 | ||
+ | |||
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引脚分配如下: | 引脚分配如下: | ||
行 106: | 行 116: | ||
^ 管脚名称 | clk| rst| led| | ^ 管脚名称 | clk| rst| led| | ||
^ FPGA管脚 | C1 | L14 | N13 | | ^ FPGA管脚 | C1 | L14 | N13 | | ||
- | ====仿真结果==== | ||
- | {{:呼吸灯仿真.jpg|呼吸灯仿真}} | ||
- | 配置好以后编译下载程序,可以调整分频器的参数来调整流水灯的速度。 | + | ####小结 |
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- | ====小结==== | + | 脉宽调制是一种值得广大工程师在许多应用设计中使用的有效技术,你也可以根据本节介绍的流水灯程序,实现RGB三色灯的呼吸。在下一小节我们会学习状态机的使用方法:[[10. 交通灯|交通灯的设计]]。 |
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- | 脉宽调制是一种值得广大工程师在许多应用设计中使用的有效技术,在下一小节我们会学习状态机的使用方法:[[10. 交通灯|交通灯的设计]]。 | + |