病床呼叫系統(tǒng)

1、唐 山 學(xué) 院 電子技術(shù) 課 程 設(shè) 計 題 目 病床呼叫系統(tǒng) 系 (部) 機(jī)電工程 班 級 12機(jī)制本四 姓 名 郭福 學(xué) 號 4120105416 指導(dǎo)教師 王志秦 2014 年 12 月 15 日至 12 月 19 日 共 1 周2014年 12 月 19 日出勤情況出勤天數(shù) 缺勤天數(shù)成績評定出勤情況及設(shè)計過程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（30分）說明書（20分）設(shè)計成果（30分）總成績（100分）提問（答辯）問題情況綜合評定 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1引 言41.1設(shè)計背景41.2 本課程設(shè)計任務(wù)及要求：42.電路總體設(shè)計52.1設(shè)計方案52.2.1單元電路工作原理62.2.2譯碼顯

2、示模塊設(shè)計72.2.3 譯碼模塊設(shè)計82.2.4呼叫模塊設(shè)計93軟件簡介1031 Multisim發(fā)展史104芯片簡介114.1 74LS148：114.2 74LS248：114.3555定時器115設(shè)計總結(jié)121引 言1.1設(shè)計背景病房呼叫系統(tǒng)是病人請求值班室醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具，它主要用于協(xié)助醫(yī)院病員在病床上方便的呼叫醫(yī)務(wù)人員，可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病房護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。1.2 本課程設(shè)計任務(wù)及要求：本設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)，當(dāng)病人摁下呼叫按鈕時，如第 1 號病人呼叫時電子數(shù)碼管顯 示。蜂鳴器開始響。 由于蜂鳴器聲音比較 1 號，蜂鳴器發(fā)

3、出刺耳的響聲。本系統(tǒng)的優(yōu)先呼叫功能，當(dāng)優(yōu)先級 較高的病床呼叫時，可以屏蔽其他病床的呼叫，如五號病床的優(yōu)先級最高，當(dāng)一號和二 號病床同時呼叫時，數(shù)碼管只顯示 2 號，系統(tǒng)自動屏蔽了一 號的呼叫，只有當(dāng) 2 號解除警報時具有下一優(yōu)先級的病床才能呼叫，這樣只要把病情嚴(yán)重的病人放在優(yōu)先級較高的 病床，就可以保證病人優(yōu)先得到治療，而且是醫(yī)生有目的的治療，分清主次。本設(shè)計的整個呼叫系統(tǒng)由控制，顯示，報警三部分組成使得病人可以及時的通知醫(yī)生，并且醫(yī)生也能很快的知道哪個床位的病人在求助，本系統(tǒng)還兼具有優(yōu)先呼叫的功能，把病情嚴(yán)重的病人安排在優(yōu)先級較高的病床，則當(dāng)優(yōu)先級較高的病床呼叫時可以屏蔽其他病床的呼叫，從而

4、使得病情嚴(yán)重的病人得到優(yōu)先醫(yī)技術(shù)參數(shù)：1用一個數(shù)碼管顯示呼叫號碼。2沒信號呼叫時顯示0。3用10個撥碼開關(guān)設(shè)置功能鍵5號優(yōu)先級最高，9-0號優(yōu)先級依次降低。4用LED燈指示對應(yīng)的病房有呼叫，有呼叫時蜂鳴器開始響動。設(shè)計要求：1用靜態(tài)數(shù)碼管顯示呼叫的病房號；2用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴。設(shè)計思路根據(jù)實驗要求本次設(shè)計需要相應(yīng)病床呼叫時，數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字，而且輸入信號有優(yōu)先級，故需74LS147的優(yōu)先編碼器需要數(shù)碼管顯示，故其輸出端需要和靜態(tài)顯示數(shù)碼管相連設(shè)計要求對應(yīng)病床的LED燈亮，在LED燈亮的同時蜂鳴器開始響動。具體設(shè)計見病床呼叫系統(tǒng)功能模塊介紹。本病床呼叫系統(tǒng)的功能模塊分為病床呼叫控制轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)

5、顯示模塊，蜂鳴器模塊三部分。通過各個模塊的協(xié)調(diào)作用使得病床呼叫系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)2.電路總體設(shè)計2.1設(shè)計方案多諧檢測病房信號編碼譯碼電路顯示電路多諧震蕩指示電路2.2.1單元電路工作原理優(yōu)先選擇模塊設(shè)計： 根據(jù)設(shè)計要求，數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級別最高病房的呼叫信號，所以我們要對病房呼叫信號進(jìn)行優(yōu)先選擇并輸出。在本設(shè)計中，9號病床為優(yōu)先級最高，然后依次是9,8,7,6,5,4,3,2,1號病床。 在這里，應(yīng)用了8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）進(jìn)行此功能的實現(xiàn)。其輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。 8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表如下所示： 

6、表3.1 8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表 輸入 輸出 除此之外，根據(jù)使能輸出端EO的特性：當(dāng)使能輸入端EI為0時并且74LS148無有效信號輸入時，EO輸出為0；當(dāng)使能輸入端EI為0時并且74LS148為有效信號輸入時，EO輸出為1。利用EO端的輸出來控制數(shù)碼顯示電路的啟動與熄滅復(fù)位，以及555定時器的啟動與復(fù)位。 8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）將輸入的低電平有效信號進(jìn)行優(yōu)先選擇，并且將選擇出的信號傳到譯碼顯示模塊，并且將EO端（由）的輸出信號傳到555定時器（來啟動呼叫模塊）和七段字形譯碼器（74LS47D）來啟動數(shù)碼管

7、顯示電路2.2.2譯碼顯示模塊設(shè)計此模塊由兩小模塊構(gòu)成，即譯碼模塊與數(shù)碼管顯示模塊。先由譯碼模塊將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的四位二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成病床號所對應(yīng)的Z1，Z2,Z3，Z4碼，再將該Z1，Z2，Z3，Z4碼輸入到七段字形譯碼器（74LS248D）并由七段陰極數(shù)碼管顯示病床號數(shù)字。其圖如下：2.2.3 譯碼模塊設(shè)計因為優(yōu)先選擇模塊輸出的三位二進(jìn)制編碼不是所需的病床號碼（在BCD碼上相差1），所以要用譯碼將將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的三位二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成病床號所對應(yīng)的BCD碼。模塊譯碼模塊是由基本邏輯門設(shè)計而成的小規(guī)模邏輯門電路，于是得出輸入輸出真值轉(zhuǎn)換

8、表，如下：Y12Y11Y10Ys1Yex1Y22Y21Y20Ys2Yex2Z3Z2Z1Z0000101111111110011011111111001010111111101011101111111001001011111101110110111111010110101111110011111011111100011101000100111111010011001101110101010010011101011100101111011001000111110110110001011101110100001111011111000002.2.4呼叫模塊設(shè)計利用555集成時基電路組成脈沖啟動型單穩(wěn)

9、態(tài)電路，產(chǎn)生定長時間的方波信號驅(qū)動蜂鳴器呼叫?？蛇m當(dāng)?shù)倪x擇電阻、電容，可將震蕩時間準(zhǔn)確的控制在要求的5秒鐘。 當(dāng)無病房呼叫時，同時74LS148為無有效信號輸入，EO輸出為0傳入555定時器的復(fù)位端。當(dāng)有病房呼叫時，同時74LS148為有效信號輸入，EO輸出為1傳入555定時器的復(fù)位端，使得定時器得以啟動。3軟件簡介31 Multisim發(fā)展史Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，

10、具有豐富的仿真分析能力。 工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路行為進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim發(fā)展簡介： 加拿大EWB （Electrical Workbench） EWB4.0 EWB5.0 EWB6.0 Multisim2001 Multisim 7 Multisim

11、 8 Multisim 9 Multisim 104芯片簡介4.1 74LS148：:為16腳的集成芯片，電源是VCC(16)  GND(8),I0I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。4.2 74LS248：七段譯碼器，輸出高電平有效，適合于共陰極接法的七段數(shù)碼管使用 A3，A2，A1，A0，為 8421BCD 碼輸入，a,b,c,d,e,f,g 為七段數(shù)碼輸出，LT 為試燈輸入信號，用來檢查，數(shù)碼管的好壞，IBR 為滅零輸出信號，用來動態(tài)滅零，IB/QBR 為滅燈輸出信號，該端既可以作輸入也可以作輸出

12、4.3555定時器555定時器是一種多用途的數(shù)字/模擬混合集成電路，具有開關(guān)特性，可以構(gòu)成各種單元脈沖電路。 圖5-4 555 定時器引腳5設(shè)計總結(jié)對于這次的課程設(shè)計我感覺很有挑戰(zhàn)性，不僅要會把圖連接起來更重要的是設(shè)計完成一定的功能，在設(shè)計之初遇到了很多困難，感覺圖形特別麻煩，器件的原理也都序言知道清楚，翻閱了很多資料、與同學(xué)討論并且向老師尋求幫助，攻克了一個個困難，最終完了設(shè)計，雖然不免瑕疵，但也基本上滿足了設(shè)計要求?？傮w來說這次課設(shè)讓我收獲頗多，提高了動手能力，學(xué)到了很多專業(yè)知識，更重要的是讓我了解了設(shè)計項目的不易，遇到困難應(yīng)該迎難而上，有恒心，有毅力，堅持不懈，最后一定會有意想不到的收獲。我非常感謝學(xué)校為我們提供的這次寶貴的實習(xí)機(jī)會，讓我們學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西，還要感謝我的實習(xí)老師，她非常負(fù)責(zé)任，悉心指導(dǎo)每一個同學(xué)的提問，不厭其煩，兢兢業(yè)業(yè)在剛開始進(jìn)行電路設(shè)計時由于不清楚軟件對74LS48的仿真不準(zhǔn)確這一缺陷，在譯碼部分花費了很長的時間。明白這一缺陷之后順利很