医院病人紧急呼叫系统.doc

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1、目录 第1章 设计总体思路1一、设计要求1二、基本原理1三、系统框图2四、总电路图2第2章 单元电路设计3一、信号锁存电路3二、优先编码电路4三、显示电路6四、逻辑控制电路6五、二进制译码电路7第3章 安装、调试步骤9第4章 故障分析和电路改进10第5章 总结与体会11第6章 附录12第7章 参考文献13第1章 设计总体思路一、设计要求1.当病房病人紧急呼叫时（即按下呼叫按键），在医生值班室会显示当前呼叫病房病情最严重的编号（在此系统编号设定为47号四个，病人病情根据编号依次加重）。2. 根据病人病情设置四个优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先显示。3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，

2、按一次医生控制按键，系统会清除当前最高优先级编号，显示此优先级编号。依此类推系统按优先级别从高到低依次显示其它呼叫病人的编号，当全部处理完后，系统默认显示零。二、基本原理系统由呼叫信号锁存、优先编码、二进制译码、显示及逻辑控制清除等几部分组成。该系统通过四个不同的开关接受不同的病人紧急呼叫信号，并将其对应的信号锁存在所对应的D触发器中，再将这些信号传到型号为74148的8路优先编码中，根据优先级别对锁存信号进行编码，然后将编码输出接到数码管上显示出来。医护人员用另外一个开关通过单稳态触发器、74160以及74138清除已处理完的病人的显示编码，单稳态触发器接到74160的清零端可以实现处理完当

3、前最高级别的呼叫后，显示下一编号，当最高级别再次呼叫时，依然能显示其编码的功能，而74138用来对接收的信号进行译码的，其输出端接到D触发器的清零端进行清零。当对所有的病人信号处理完毕时，数码管上显示为0。三、 系统框图 图1.1 医院病人呼叫系统总体框图四、总电路图通过仿真软件，仿真出电路图如下：图1.2 病人呼叫系统原理图第2章 单元电路设计一、信号锁存电路信号锁存电路用芯片74LS74的D触发器，D触发器的功能是当置数短和清零端接高电平时，CLK来一个上升沿，Q=D。此电路运用四个D触发器，当病人呼叫时，按下开关产生一个上升沿时，D触发器就锁存相对应病人的信号。 其图形如下：图2.1 呼

4、叫信号锁存单元原理图二、优先编码电路优先编码电路用74LS148，其功能是在EI=0电路能正常工作，当芯片0-7中引脚的输入为低电平时，在输出端A2、A1、A0就会产生优先级依次降低的二进制编码。当D触发器Q端接到74LS148的4-7相对应的引脚上，D触发器锁存的信号就传到优先编码其中进行编码，在输出端就产生7至4优先级依次降低的编码。 图2.2 优先编码电路原理图在此次试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把7号触发器的信号接至I7，64号分解接至I6-43。当呼叫信号单元输出信号时，对应的输入会由高电平跳转到低电平，并且与呼叫信号单元对应一致，无论I4-I6出什么信号都只出0 0

5、 0，所以I7的优先级别最高，同理I6，I5，I4的优先级别从高到低依次排列。三、显示电路优先编码器74LS148输出经非门74LS04接到数码管上就可以显示出病人的编码。其中A0接1，A1接3 ，A2接5。 其电路图如下： 图2.3 显示电路原理图四、逻辑控制电路逻辑控制电路运用74LS121单稳态触发器和74LS160计数器，单稳态触发器输入端接高电平输出为低电平，此时为稳态，输入为低电平输出为高电平，此时为暂态；74LS160具有异步清零和同步置数功能。单稳态触发器输出端接74LS160清零端，当医护人员按下开关对74LS160清零，随即单稳态触发器再次暂时对74LS160清零，也就实现

6、医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，显示下一编码，当最高级别再次呼叫时，依然能显示其编码，并且也实现了按优先级别显示编码能依次清除。其电路图如下： 图2.4 逻辑控制电路原理图五、二进制译码电路此电路运用74LS138，74LS138为3线-8线译码器，当E1为高电平，E2和E2为低电平时，输入地址A、B、C，在输出端以低电平译出。其电路图如下: 真值表如下: E3 E1 E2 |C B A | Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7-|-|- X X 1 |X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1 X 0 X |X X X | 1 1 1 1 1 1 1 1-|-|- 0 1

7、0 |0 0 0 | 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 |0 0 1 | 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 |0 1 0 | 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 |0 1 1 | 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 |1 0 0 | 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 |1 0 1 | 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 |1 1 0 | 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 |1 1 1 | 1 1 1 1 1 1 1 0图2.6 二进制译码单元电路原理图 此电路中，当输入端输入信号时，74LS138会根据输入信号给不同的输出端送低电

8、平，此设计中就是利用送出的低电平给信号锁存单元对应的D触发器的清零端，从而达到对输入信号清零的目的。如上图所示，当输入端输入“5”时，Y5输出0，此时就清除了5号病人的呼叫信号；当Y7、Y6、Y5、Y4输出0时分别清除了病人7、6、5、4的呼叫信号。第3章 安装、调试步骤运用仿真软件运行无误后，可以根据仿真图进行安装，首先，在安前一定元器件型号、芯片参数是否正确以及接通芯片检测是否坏掉了，如果坏了或不符合要求，立即更换，否则，有一个元器件是坏的，调试的时候都一定会出错，会给调试带来许多麻烦。其次，元器件布局要整体考虑，元器件所占用的空间位置不合理，接线时可能接触不良导致电路不能正常工作并且也会

9、给维修带来不便，同时，为了减少布线带来的麻烦和提高电路的质量，尽量使芯片之间距离拉近，这样既可以节省导线，又可以降低故障风险。最后，当所有的元器件接完线以后，把电路原理图和实物进行对照，观察是否有未接的线或者多接的线以及明显接错的线，检查之后没有问题，此时电路图已经安装完毕。电路调试，调试是一件非常费力的事，需要足够的耐心和毅力。首先安装之后不要急于通电，电路中可能存在短路现象，认真检查无误后再通电；医院病人紧急呼叫系统有信号锁存电路、优先编码电路、显示电路、逻辑控制电路、二进制译码电路五个单元电路，其次，对五个单元电路调试检测，观察调试结果是否与实际结果相符，如果不相符，检测相应单元电路找出

10、错误进行改正；再次，病人紧急呼叫时，按下开关能在数码管上显示正确的编码则该部分电路正确，当医护人员处理完病人时，按下开关能清除该病人的编码则该部分电路也正确；最后，对整个电路从开始进行一次测试，调试结果和设计要求相符，此时电路就调试成功了。第4章 故障分析和电路改进由于该系统不是很复杂，所用的元器件也比较少，连线也较少，各个元器件功能清晰，所以分析起来比较简单。但是也不免存在问题，把电路接通试电，芯片烧毁，肯定是电路中某处短路，一定要避免这种情况的发生。当病人按下开关，数码管上没有数字显示或者数码管上的数字时不时的跳动，此时电路中的某根线接触不良。医护人员按下开关，不能清除该病人的编号，观察是

11、不是线没接到D触发器的清零端。总之，电路正的绝大多数问题都是自己接线不认真造成的，所以接线时一定要全神贯注，这样接好线后基本上不会有什么问题，但是也不排除元器件损坏的原因。在刚开始设计电路时，用了很多元器件，其实是一个很简单的电路，现在的电路是在后来的仿真中逐渐改进修正。最初设计的时候用了2个74LS74去实现清零的功能，后来换成了一个74LS160就能实现了。另一个改进的地方是用了4个74LS121分别接到D触发器的清零端实现清零，后来改成了1个74LS121接到74LS160清零端实现清零。改进后的电路，少用了许多芯片以及导线，这样降低了电路故障风险，同时也提高了电路的质量。第5章 总结与

12、体会数字电子技术是我们专业的专业基础课，它是我们以后学习其他科目的的基础，通过两周的数电课程设计，我对数电的一些知识理解的更较透彻，并且这次也相当于对数电进行了一次复习，对期末考试也是很有帮助的。这次课程设计，我学到了很多知识，当然，这些知识不全是课本上的，同时，也培养了我的动手能力和解决问题的能力。刚开始课程设计时，老师布置了任务，然后就是通过仿真软件进行仿真，最初只设计了一部分电路，因为对电路的某些单元电路还不太懂，还有就是对有些芯片的功能不是太清楚，后来就到图书馆或者网上查询了一些资料。还有一些没有搞懂的问题，就寻求老师的帮助再继续后面的工作。然后就是连接实物电路，进行调试及答辩。这一系

13、列的过程都是加深对数电知识的理解和检测对数电知识学习和掌握情况。总而言之，在这次数电课程设计中提高了我对理论知识的理解，同时还磨练了我的耐心，培养了我的自学能力和动手能力。经过两周的努力总算把课程设计完成了，这是一个坚苦而又漫长的过程，看到自己的劳动成果还是很高兴的，同时，我基本熟练掌握了仿真软件的运用，在这两周的课程设计过程中，我看到了大家的努力和拼搏，也让我懂得团队合作精神的难能可贵。在这两周的课程设计中，得到了指导老师和同学的帮助，在此表示衷心感谢。总之，这次课程设计让我受益匪浅，在以后的学习中，我会好好珍惜像这样的机会。 第6章 附录元器件清单:名称型号数量双上升沿触发D触发器74LS742六反相器74LS0413线-8线译码器74LS13818线-3线优先编码器74LS1481十进制同步计数器74LS1601单稳态触发器74LS1231显示器8段共阴1单刀双掷开关SW-SPDT5第7章 参考文献数字电子技术基础 周良权编电子技术课程设计指导 彭介华编电子技术基础实验 陈大钦编数字电子技术基础 阎石编13