电子产品世界

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。

实现原理如上图所示，脉冲信号的周期为T，高电平脉冲宽度为t，占空比为t/T。为了实现PWM脉宽调制，我们需要保持周期T不变，调整高电平脉宽t的时间，从而改变占空比。

• 当t = 0时，占空比为0%，因为我们的LED硬件为低电平点亮，所以为最亮的状态。
• 当t = T时，占空比为100%，LED灯为最暗（熄灭）的状态。

结合呼吸灯的原理，整个呼吸的周期为最亮→最暗→最亮的时间，即t的值的变化：0→T→0逐渐变化，这个时间应该为2s

呼吸灯设计要求呼吸的周期为2s，也就是说LED灯从最亮的状态开始，第一秒时间内逐渐变暗，第二秒的时间内再逐渐变亮，依次进行。

本设计中需要两个计数器cnt1和cnt2，cnt1随系统时钟同步计数（系统时钟上升沿时cnt1自加1）范围为0~T，cnt2随cnt1的周期同步计数（cnt1等于T时，cnt2自加1）范围也是0~T，这样每次cnt1在0~T的计数时，cnt2为一个固定值，相邻cnt1计数周期对应的cnt2的值逐渐增大，我们将cnt1计数0~T的时间作为脉冲周期，cnt2的值作为脉冲宽度，则占空比 = cnt2/T,占空比从0%到100%的时间 = cnt2*cnt1 = T^2 = 1s = 12M个系统时钟，T = 2400，我们定义CNT_NUM = 2400作为两个计数器的计数最大值。

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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
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// File name    : breath_led.v
// Module name  : breath_led
// Author       : STEP// Description  : 
// 
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// Code Revision History : 
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// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
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// Module Function:呼吸灯
module breath_led(clk,rst,led); 	
input clk;             //系统时钟输入
	input rst;             //复位输出
	output led;            //led输出 	
	reg [24:0] cnt1;       //计数器1
	reg [24:0] cnt2;       //计数器2
	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
	//产生计数器cnt1
	always@(posedge clk or negedge rst) 
	begin 
		if(!rst) begin
			cnt1<=13'd0;
			end 
        else if(cnt1>=CNT_NUM-1) 
				cnt1<=1'b0;
		     else 
                cnt1<=cnt1+1'b1; 
		end 	//产生计数器cnt2
	always@(posedge clk or negedge rst) 
	begin 
		if(!rst) begin
			cnt2<=13'd0;
			flag<=1'b0;
			end 
        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(!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
					flag<=1'b1;
				else
					cnt2<=cnt2+1'b1;
				end
			else 
			begin
				if(cnt2<=0)      //当标志位为高时计数器2递减计数
					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
				else 	
					cnt2<=cnt2-1'b1;
				end		 			end
		else 
			cnt2<=cnt2;                //计数器1在计数过程中计数器2保持不变
		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
	assign	led = (cnt1<cnt2)?1'b0:1'b1; 
	endmodule

引脚分配如下：

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：交通灯的设计。