入门课程之呼吸灯设计详细流程

《 呼吸灯 》设计

设计背景：

呼吸灯广泛应用于手机之上，并成为各大品牌新款手机的卖点之一。如果手机里面有未处理的通知，比如说未接来电，未查收的短信等等，呼吸灯就会在控制之下完成由亮到暗的逐渐变化，感觉好像是人在呼吸，起到一个通知提醒的作用。设计原理： 关于呼吸灯设计实现的理论主要是PWM有关知识。PWM（Pluse WidthModulation）脉冲宽度调制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。并广泛应用在从测量、通信、功率控制与变换及 LED 照明等许多领域中。顾名思义，就是占空比可调的信号，那么什么是占空比呢？占空比（Duty Cycle orDuty Ratio），可以解释为，在一脉冲序列中（方波），正脉冲序列的持续时间与脉冲总周期的比值。也可理解为，电路释放能量的有效时间与总释放时间的比值。PWM 是怎样实现调光呢？想要调节 LED 的亮度变化，实则是调节控制流经 LED 的电流。电流增大则 LED 亮度增强，反之减弱。但由于电流为模拟信号，所以这时就用到了 PWM。正如下图所示：

使用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波，脉冲的宽度根据正弦波 a 的幅度变化，幅度高，则脉冲宽，反之。多数负载需要的 PWM 调制频率都高于 10Hz，要想实现呼吸灯的效果，必须提高调制频率，通常调制频率为 1Khz~200Khz 之间。在 LED控制中 PWM 作用于电源部分，脉宽调制的脉冲频率通常大于 100Hz，人眼就不会感到闪烁。这里我们取 PWM 调制频率为 1KHz，PWM 周期为 1ms。脉冲频率一定时，输出脉冲的占空比越大，相当于输出的有效电平越大，随着占空比的不同，LED 的亮度也将不同。如占空比为 0 时，则 LED 不亮，为 100%时，则 LED 最量，我们让占空比从 0~100%变化，再从 100%~0 不断变化，则就可实现呼吸灯效果。本设计呼吸灯的一个周期为 2s，分为占空比增“吸”和占空比减“呼”两种模式，每个为 1s，一个 PWM 周期为 2ms，所以每个模式包含 1000 个 PWM 周期，将每个 PWM 周期分为 1000 份，即每个时间段 2us。

设计架构图：

设计架构

设计代码：

仿真图：

仿真中可以看到点亮 led 等高电平在不停的增高，然后会降低，通过验证我们的设计是正确的。

责任编辑：lq6