基于FPGA的呼吸灯设计

呼吸灯主要是利用PWM的方式，在固定的频率下，通过调整占空比的方式来控制LED灯的亮度的变化，从而实现由暗渐亮再由亮渐暗的过程。

呼吸灯的整个FPGA实现流程主要由四个模块组成，分别是计数器模块，调节值产生模块，计数方向模块以及占空比调节模块组成。

计数器模块：计数器设置为五进制计数器，其输出记为counter；

调节值产生模块：为五进制加减计数器，用以产生占空比调节的比较值，其输出记为compare；

计数方向模块：通过高低电平控制调节值产生模块的计数方向，其输出记为flag；

占空比调节模块：通过比较counter和compare的值来输出不同电平控制LED灯。

counter通过与compare相比较来产生不同的电平，为实现占空比不断变化，即高电平持续时间不断变化，compare需不断变化，但是在一个周期内，compare需固定不变，因此，每当计数器模块溢出一次，compare需随之改变（加1或减1），其方向由flag控制。

（1）若flag=0，counter=4，compare!=3，则加计数；

（2）若flag=0，counter=4，compare=3，则flag置1；

（3）若flag=1，counter=4，compare!=1，则减计数；

（4）若flag=1，counter=4，compare=1，则flag置0.

从最终的实现结果可以看出，输出信号的占空比在不断变化，实现了设计要求。需要注意的是，为了使呼吸灯的实验现象便于观察，需要适当延长计数器的计数周期。