生，对CPLD器件编程的实现。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，构成的振荡器可以产生不同断续比的信号音，易实现用仿真软件对其输入输出波形的跟踪判断；CPLD（complex programmable logic device)复杂课编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。而本文介绍的是利用单片机来进行电话网信号音发生器的设计。
1.4 信号音设计硬件平台介绍
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。其内部基本机构如图1。
图1
到如今，单片机已经渗透到我们生活当中的各个方面，随着技术的发展，单片机的种类也是琳琅满目，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。本设计用到的是属于通用型里面的80C51单片机。
51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。80C51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种，相比于用CPLD和555定时器产生信号音，80C51单片机有如下特点：
（1）体积小，价格低，性能强大，速度快，用途广，灵活性强，可靠性高。 （2）存储器ROM和RAM是严格分工的。ROM作用程序存储器，只存放程序，常数和数据表格，而RAM用作数据存储器，存放临时数据和变量，这样的设计方案更适用于实时控制系统。配置较大的程序存储空间ROM，将已调试好的程序固化（既对ROM编程，又称烧录或烧写），这样不仅掉电时程序不丢失，还避免了程序被破坏，从而确保了程序的安全性。实时控制仅需容量交较小的RAM，用于存放少量随机数据，这样有利于提高单片机的操作速度。
（3）采用面向控制的指令系统。在实时控制方面，尤其是在位操作方面，单片机有着不俗的表现。
（4）输入/输出（I/O）端口引脚通常设计多种功能，在设计时，究竟使用多功能引脚的哪一种功能，则可以用用户编程确定。
（5）单片机的硬件功能具有广泛的通用性。同一种单片机可以在不同的控制系统中，只是其中配置的软件不同而已。换言之，给单片机固化上不同的软件，便可形成不同的专用智能芯片，有时将这种芯片称为固件（Fireware）。
1.5 KeiluVision集成开发环境介绍
由于80C51单片机不具备自行编程的能力，所以就必须要有与之相对应的开发平台。本设计的开发语言是KeilC51系统下的C语言，开发软件是KeiluVision4.0版本中的KeilC51，下面是开发软件的介绍。
目前市场上KeiluVision4.0的产品有Keil MDK-ARM，Keil C51，Keil C166和Keil C251，KeilC51便是其中的一部分。Keil C51是美国Keil Software公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易
用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。
该软件适合每个阶段的开发人员，不管是专业的还是应用工程师，还是刚学习嵌入式开发的学生，都能很快的上手。Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解，在开发大型软件时更能体现高级语言的优势，这上面同时集成了CPU、ROM、RAM、及TIMER/COUNTER等部件，具有64KB的寻址能力，使用者只需外接少量的借口电路就可以组成单片机应用系统，新一代的80C51单片机集成度更高，在片内集成了更多的功能部件，因此80C51单片机已成为事实上的工业标准，其内部结构如图2。
图2
2 信号音发生器硬件的搭建
2.1 信号音产生原理
信号音的发生既能直接通过硬件电路来生成，也可以通过软件编写来生成，
本设计用的是硬软结合，8种信号音的的频率和波形由keil这款软件来实现，具体程序下面会介绍，利用控制单片机内部的定时器来产生不同频率的方波，驱动一个功率放大器来使喇叭发出不同音节的声音，再利用延迟来控制发音时间的长短，即控制音调中的节拍。大致流程图如下列框图。
单片机 D/A转换器 运算放大器 喇叭 2.2 硬件原理及功能介绍
2.2.1 STC89C51单片机引脚及电路原理图介绍
该单片机采用的是40只引脚双列直插封装(DIP)。40只引脚按功能可分为3类： (1)电源及时钟引脚: Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。 (2)控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET (即RST)。
(3)I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。 1.电源引脚
(1)Vcc(40脚)：+5V电源; (2)Vss(20脚)：接地。 2.时钟引脚
(1)XTAL1(19脚)：如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。 (2)XTAL2(18脚)：接外部晶体的另一端，提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 3.控制引脚
(1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。
(2) ALE/PROG*(30脚)：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。
(3) PSEN* (29脚)：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。
(4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚) EA*为内外程序存储器选择控制端。 EA*=1，访问片内程序存储器，但在PC(程序计数器)值超过0FFFH(对于8051、8751)时，即超出片内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。EA*=0，单片机则只访问外部程序存储器。VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压(例如+21V或+12V)。对89C51，加在VPP脚的编程电压为+12V或+5V。 4.I/O口引脚
(1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线(低8位)及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。
(2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。
(3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线(高8位)复用，可驱动4个LS型TTL负载。
(4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。
设计首先，利用单片机和其他器件材料焊接了一个最小系统，该图为最小系统的原理图，图中10uf的电解电容和10KΩ的电阻加上一个按键，构成一个复位电路，一个12MHz的晶振加上2个30pf的陶瓷电容，构成了一个时钟电路。 当管脚9既RST引脚处收到2us以上的电平信号时，复位电路开始工作，单片机系统就会自动复位，这样保证了在单片机运行出现错误的时候，可以让程序再重头跑一变。复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的 S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用