基于DDS芯片AD9833的音源發生器設計

3 軟件實現
本設計中，主頻時鐘采用4.194 304 MHz。輸出頻率計算如下：

式中，f₀為輸出頻率，f_MCLK為主頻(4.194 304 MHz)，FREQREG為頻率寄存器設置的頻率字。頻率分辨率為1/64=0.015 625 Hz。
根據上述公式，計算出各音階對應的頻率字參數如表1所示。

控制程序在Keil uv2環境下開發，程序采用匯編語言和C語言混合編程形式實現。實現時序控制部分采用匯編語言，主體部分則采用C語言進行編程。程序主體部分調用時序控制部分時，通過全局字節變量light_o和light_o1傳遞數據。
　　 時序控制部分程序通過模擬SPI接口時序，完成對DDS芯片內部寄存器的設置，具體程序如下(定義部分略)：
to_9833:
setb SCK
clr CS
mov a，light_o
mov r1，#08h
call out_SPI
mov a，light_o1
mov r1，#08h
call out_SPI
setb CS
clr SCK
ret
out_SPI:
RLC A
mov SO，c
clr SCK
setb SCK
djnz r1，out_SPI
ret
程序主體部分中，根據表1將音階數據定義成一個一維數組：
code unsigned int music_table[ ]={0x5268，0x5c80，
0x67d3，0x6e00，0x7b78，0x8a97，0x92d5，0xa4d5，0xb8ff，0xcfa7，0xdc00，0xf6f0，}；
主程序的編程框圖如圖5所示。對AD9833芯片通過寫入控制字的方式進行初始化。程序在主循環中運行。主循環對有效按鍵進行處理，對于有效琴鍵，調用音階函數即可。音階函數如下：
void play_music(unsigned char nn)
{
light_o = 0x20；
light_o1 = 0x00； //設控制字
to_9833()；
v_3.cm_int =music_table[nn]； //查音階表
light_o = 0x40 | (v_3.cm.cm_0 0x3f)；
light_o1 = v_3.cm.cm_1；
to_9833()； //設頻率字
light_o = 0x40；
light_o1 = v_3.cm.cm_0 / 0x40；
to_9833()；
}
如有音階2的琴鍵被按下有效，C語言對調用函數描述為：
play_music(2)；

程序中還包含按鍵處理、顯示、存儲控制等部分，限于篇幅，不再贅述。經實測，本音源發生器產生的各音階頻率與表1設計值一致，頻率誤差0.02%，波形則是“純凈”的正弦波。通過功率放大，驅動揚聲器發聲。
通常不同樂器發音時，均有不同特征的諧波。常規樂器難以實現只有主音、無諧波成分的音階，而通過本文DDS芯片設計的音源器，實現了精準的無諧波成分的音階，有獨特的聽覺效果。可作為基準音階，用于各類樂器的校音。