EDA 技术基础
PWM 调整LED 亮度
选做试验
电子信息科学与技术
物电学院 2011-06-24
PWM调整LED亮度设计
一．实验任务
学习PWM原理，用V erilog硬件描述语言设计PWM逻辑电路，实现PWM 信号占空比可调，通过按键调整PWM信号的占空比，将此PWM信号输出驱动发光二极管，观察不同占空比时发光二极管的亮度如何变化。
在实验箱上实现按键调整发光二极管亮度，数码管显示PWM信号的占空比。
具体要求：将输入数字信号转化为输出模拟信号，利用脉宽调制来实现
二极管的亮度调节。按下s1（不松手），二极管逐渐变暗，暗到一定程度，突然变亮，再循环，按下s2（不松手），二极管逐渐变亮，亮到一定程度，突然变暗，再循环。
二．方案论证
实验原理图为
三、实验思路
调节时钟脉冲的占空比，输出脉冲频率一定，输出脉冲的占空比越大相当于输出的有效电平越大，可将数字量转化为模拟量。
基于这种思路可先将输入的一定计数周期T（相当于一个常量）的标准时钟脉冲变为一个高低电平占空比不一致的非标准脉冲（包含一个高电平、一个低电平），可用另外一个计数器Q来控制高低电平的占空比，随着Q 的增大高电平的占空比随时间逐渐增大（或减小），而低电平随时间逐渐减小（或增大）。但这个脉冲周期T是一定的。随着T个数的增加便能得到一个高电平的占空比随时间逐渐增大（或减小），而低电平随时间逐渐减小（或增大）的非标准的时钟脉冲。由于时钟脉冲的高低电平的占空比随时间有规律、有方向的变化，这样可实现二极管的亮度缓慢变化。四、实验步骤及代码
99计数器的计数模块代码为
module counter(clk,clr,Q);
input clk,clr;
output [7:0]Q;
reg [7:0]Q;
always @(posedge clk or negedge clr)
begin if(!clr) begin Q=0;end
else begin
if(Q[3:0]==9) begin if(Q[7:4]<9)
begin Q[7:4]=Q[7:4]+1; Q[3:0]=0;end
else begin Q[7:0]=0;end
end
else begin Q[3:0]=Q[3:0]+1;end
end
end
endmodule
而通过按键可调的计数器模块的代码为：
module c9(clk,clr,kup,kdw,Q,clk);
input clr,clk;
input kup,kdw;
output [7:0]Q;
reg [7:0]Q;
wire clka,clkb,clkc,clkd,newclk;
assign clka = clk;
LCELL AA(clka,clkb);
LCELL BB(clkb,clkc);
LCELL CC(clkc,clkd);
LCELL DD(clkd,newclk);
always @(posedge newclk or negedge clr)
begin
if(!clr) begin Q[3:0]=4'H0;Q[7:4]=4'H5;end
else begin
if(kup)begin
if(Q[3:0]==4'H9)
if(Q[7:4]==9) begin
Q[7:4]=4'H0;Q[3:0]=4'H0;end
else begin Q[7:4]=Q[7:4]+4'H1;Q[3:0]=4'H0;end
else Q[3:0]=Q[3:0]+4'H1;
end
else begin Q[3:0]=Q[3:0];Q[7:4]=Q[7:4];end
if(kdw)begin
if(Q[3:0]==4'H0)
if(Q[7:4]==4'H0) begin
Q[7:4]=4'H9;Q[3:0]=4'H9;end
else begin Q[7:4]=Q[7:4]-1;Q[3:0]=4'H9;end
else Q[3:0]=Q[3:0]-4'H1;
end
else begin Q[3:0]=Q[3:0];Q[7:4]=Q[7:4];end
end
end
endmodule
同时要用实验箱上的50MHZ晶体震荡器作为计数器1的输入时钟
代码为
module fenpin2(clk,clr,clko);
input clk,clr;
output clko;
reg [25:0]c;
reg clko;
always @(posedge clk or negedge clr)begin
if(!clr) begin c=26'H0;clko=1'H0;end
else if(c==26'D50_000_000)begin c=26'H0;clko=1'H1;end
else begin c=c+26'D100;clko=1'H0;end
end
endmodule
由于数码关于二极管的频率不一样，因此对他们时钟信号的分频的大小也应不同，因此对二极管的输入时钟也应进行分频，其代码为：
module div_clk(clk,clr,ck0);
input clk,clr;
output ck0;
reg [19:0]c;
always @(posedge clk or negedge clr)begin
if(!clr)c=20'H0;
else c=c+20'H1;
end
assign ck0=c[5];
endmodule
为了使数码管上能显示出占空比，我们还应加一个比较模块，其代码：module compare(a,b,led);
input [7:0]a;
input [7:0]b;
output led;
reg led;
always @(a or b)begin
if(a else led=0; end endmodule 数码管显示模块 module deled(num,a,b,c,d,e,f,g); input [3:0]num; output a,b,c,d,e,f,g; reg a,b,c,d,e,f,g; always @(num)begin case(num) 4'H0 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1111110; 4'H1 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b0110000; 4'H2 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1101101; 4'H3 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1111001; 4'H4 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b0110011; 4'H5 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1011011; 4'H6 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1011111; 4'H7 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1110000; 4'H8 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1111111; 4'H9 :{a,b,c,d,e,f,g} = 7'b1111011; default:{a,b,c,d,e,f,g}=7'b0000000; endcase end endmodule 相应的数码管引脚、二极管引脚及按键的引脚排列图为： 五、实验分析及实验总结 1、由于时钟脉冲的高低电平的占空比随时间有规律、有方向的变化，这样 可实现二极管的亮度缓慢变化。 2、 为了在实验箱上对方波信号占空比进行控制， 我们采用以下方法来实现： N 值由计数器2给出，计数器2的值增加时，占空比增大；计数器2的值减小时，占空比减小。 3、在分频这一模块上要注意一下，开始我只用一个分频，结果这可以实现对二极管是否闪烁的调整，但是这不能对数码管数字变化的快慢进行调整，在这问题上我困惑了好长时间，后来在请教别人的情况下，我加了一个分频模块，把其加在对数码管分频这一块，最终实现了对数码管快慢变化的可调。 4、实验心得：通过做pwm 实验，我对EDA 这门课有了更深一步了了解和认识，虽说有些代码是别人写的，但是只要我们真正搞懂了它的原理并掌握了它，我们一样可以学好它，并把它变成自己的东西。 在时钟频率一定时，计数器从由0开始到计满溢出的周期是一定脉冲宽度可由N 值来控制，当N 值减小时，波形占空比减小，当N
相关主题
文本预览