EDA課程設計12人病房呼叫系統(tǒng)

1、燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： 病房呼叫系統(tǒng) 學院（系）： _ 年級專業(yè)： _ 學 號： _ 學生姓名： _ 指導教師：_ 教師職稱： _ 燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：電子實驗中心 學 號學生姓名專業(yè)（班級）設計題目病房呼叫系統(tǒng)設計技術參數(shù) 用2個數(shù)碼管顯示呼叫病房的號碼 沒信號呼叫時顯示0；有多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號 用12個撥碼開關設置功能鍵，1號優(yōu)先級最高，1-12號優(yōu)先級依次降低 用指示燈指示對應的病房有呼叫, 同時蜂鳴器響4秒設計要求 用數(shù)碼管顯示呼叫的病房號 具有復位功能 用蜂

2、鳴器實現(xiàn)蜂鳴工作量學會使用Max+PlusII軟件和實驗箱；獨立完成電路設計，編程下載、連接電路和調試；參加答辯并書寫任務書。工作計劃1. 了解EDA的基本知識，學習使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務書，開始電路設計；2. 學習使用實驗箱，繼續(xù)電路設計；3. 完成電路設計；4. 編程下載、連接電路、調試和驗收；5. 答辯并書寫任務書。參考資料指導教師簽字基層教學單位主任簽字年 月 日 目 錄第1章 摘要1第2章 引言2 第3章 設計思路及基本原理3第4章 實驗電路設計及運算5 4.1 信號輸入電路設計5 4.2 LED燈控制電路設計8 4.3 數(shù)碼管顯示電路設計 104.4 蜂鳴器電路設計

3、 12 4.5 總電路圖設計第5章 波形仿真 14第6章 管腳鎖定 16總結 17參考文獻 18第一章 摘要 本次課程設計的題目是病房呼叫系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很高的實際應用性，設計要求有可操作性，呼叫系統(tǒng)對醫(yī)院有著非常重要的作用，特別是那些住院病人，醫(yī)院的護理人員無法一一時刻看護在病人身邊。安裝呼叫器可以減輕醫(yī)院看護人員一定的工作量，同時可以間接的反映出醫(yī)院提供給病人的服務質量，。安裝病房呼叫系統(tǒng)，可以快速的顯示出需要幫助的病房號，以便于醫(yī)生或者護士能迅速到達，從而給予及時的救治或看護。病房呼叫系統(tǒng)的邏輯性很強，對現(xiàn)代醫(yī)院來說有著非常重要的意義。該設計系統(tǒng)可以細分成四個板塊，包括信號輸入板塊，LE

4、D燈顯示板塊，數(shù)碼管顯示板塊以及蜂鳴器板塊。需要用到的芯片及裝置有：12個撥碼開關，12只LED顯示燈，2只數(shù)碼管，蜂鳴器1個，74148兩片，74154一片，74161一片以及多種門電路和時鐘信號發(fā)生器。通過設計的實驗系統(tǒng)，需要幫助的醫(yī)院病人按下?lián)艽a開關，看護人員處對應病房號的LED會發(fā)亮，數(shù)碼管會顯示病房號，同時蜂鳴器會響4秒已達到提醒的目的。第二章 引言本次課程設計的病房呼叫系統(tǒng)由撥碼開關，LED燈，數(shù)碼管，蜂鳴器四大部分組成。所設計的12個撥碼開關即輸入端具有高低優(yōu)先級之分，1號輸入端優(yōu)先級最高，按順序優(yōu)先級依次降低，12號輸入端優(yōu)先級最低，可實現(xiàn)的功能為：無信號輸入時數(shù)碼管顯示0，L

5、ED燈不亮，蜂鳴器不發(fā)聲。當有單個病房呼叫時數(shù)碼管顯示病房號，對應的LED燈發(fā)亮，同時蜂鳴器響4秒。當有多個病房同時呼叫時，數(shù)碼管顯示優(yōu)先級最高的病房號，對應優(yōu)先級最好的LED燈發(fā)亮，蜂鳴器響4秒。實際應用情況如下，沒有病房呼叫時數(shù)碼管顯示0，LED燈不亮，蜂鳴器不發(fā)聲；若4號病房病人某一時刻單獨按下?lián)艽a開關，對應的數(shù)碼管顯示為4,4號LED燈發(fā)亮，按下的瞬間蜂鳴器開始發(fā)聲，4秒后停止。若有多個病房病人同時按下?lián)艽a開關，如2，7,10病房的病人請求幫助，數(shù)碼管會顯示優(yōu)先級最高的二號，2號LED燈發(fā)亮，蜂鳴器發(fā)聲4秒。第三章 設計思路及基本原理本次課程設計的題目為病房呼叫系統(tǒng)，根據(jù)設計的要求和技

6、術參數(shù)，可以初步的將設計電路分為四個板塊，信號輸入電路，LED燈控制電路，數(shù)碼管顯示電路，蜂鳴器電路。實驗設計系統(tǒng)要求具有復位的功能，要想實現(xiàn)可控復位，首先需要在輸入端添加一個復位鍵及控制開關，這里可以使用一個雙二輸入與門實現(xiàn)目的，即只有當輸入端以及控制端同時輸入高電平，與門的輸出端才能出現(xiàn)高電平，以此來實現(xiàn)復位的目的。信號輸入電路中1到12號病房的12個輸入端需要具有優(yōu)先級之分，根據(jù)這一要求和實驗所給的芯片和和元件，選用74148芯片83有限編碼器可以對輸入端實現(xiàn)優(yōu)先級區(qū)分。同時，由于芯片為負邏輯輸出，試驗箱LED燈為共陰極二極管，運用74154芯片416譯碼器轉換出的12個信號需要經過非門

7、才可成為高電平。設計中可通過二進制轉換電路實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。蜂鳴器部分用1個74161構成一個4進制計數(shù)器，通過進位信號取反與清零端相與，實現(xiàn)4進制。第四章 實驗電路設計及計算4.1 信號輸入電路設計信號輸入電路實現(xiàn)1到12號病房呼叫信號的輸入以及控制復位開關的輸入，選用74148 38譯碼器與雙二輸入與門實現(xiàn)目的。74148芯片結構為：芯片左側有0N7N共8個輸入端，EIN為使能端，右側為輸出端。芯片的功能圖為由上圖可知，當使能端為高電平時，輸出均為高電平;當使能端為低電平時，輸入端高電平有效，輸出端為負邏輯輸出。課程設計圖：當輸入端fuwei為低電平時，無論1到12號病房為任何電平，輸出端

8、均為0，只有當fuwei=1時，病房輸入高電平，才能輸出對應的高電平。因此，fuwei端實現(xiàn)了復位和控制的功能。4.2 LED燈控制電路設計該部分電路與信號輸入電路相連，選用的芯片74154結構圖如下：左側有A,B,C,D四個輸入端，G1N,G2N為使能端，經信號電路傳遞的信號進入74154譯碼器可完成譯碼，對應輸出端的O0N-O11N12個端口輸出，分別與12只LED相連，達到目的。芯片功能圖設計電路圖：4.3 數(shù)碼管顯示設計電路上述設計電路可實現(xiàn)二進制數(shù)字轉換功能，ID0ID7為8個進制位，由于實驗中只要求顯示012共13號數(shù)字，因此第5.6.7位始終為零，將其接地至零。IDS1，IDS2

9、為位選，始終給予高電平，確保兩只數(shù)碼管正常工作。上表為根據(jù)實驗要求設計的真值表。輸入輸出數(shù)碼管顯示ABCDID7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0000100000001100100000001020011000000113010000000100401010000010150110000001106011100000111710000000100081001000010019101000010000101011000100011111000001001012110100010011131111000000000IDO=AD+BDID1=AC+ABCDID2=ABID3=ABCID4=

10、ABCD+ABC根據(jù)表達式畫出電路圖。4.4 蜂鳴器電路設計設計要求為，病床有呼叫時，蜂鳴器開始響4s。用74H161 16進制計數(shù)器來控制時間，本次計數(shù)器用1HZ的觸發(fā)脈沖，用1個74H161構成一個4進制計數(shù)器，進位信號取反與清零端信號相與，實現(xiàn)4進制。74161的器件圖和功能表如下：設計圖如下： 如圖，初始狀態(tài)為0000，技術開始后，分別有0001,0010,0100.當計數(shù)到0100時，QC端輸出1，接反后，置數(shù)端置0，蜂鳴器停止。同時，信號反饋到使能端，停止計數(shù)。以此來實現(xiàn)呼叫功能。4.5 總設計電路圖設計第五章 波形仿真根據(jù)上圖可知，時鐘信號的周期為1HZ，控制復位開關為高電平，t

11、=0.5S時，2號，5號，10號病房同時呼叫，由于優(yōu)先級最好的是二號，所以數(shù)碼管顯示的是2號病房，對應的2號LED亮，4.5秒時停止發(fā)聲，符合設計要求和技術參數(shù)。第六章 管腳鎖定1.輸入端管腳鎖定輸入口1-PIN39 輸入口2-PIN40 輸入口3-PIN41 輸入口4-PIN44 輸入口5-PIN45 輸入口6-PIN46 輸入口7-PIN47 輸入口8-PIN53輸入口9PIN90 輸入口10PIN92 輸入口11-PIN87 輸入口12-PIN88輸入口fuweiPIN892. LED等管腳鎖定LED1口PIN12 LED2口PIN13 LED3口PIN14 LED4口PIN15LED5

12、口PIN17 LED6口PIN18 LED7口PIN19 LED8口PIN24LED9口PIN190 LED10口PIN191 LED11口PIN192 LED12口PIN1933. 數(shù)碼顯示管管腳鎖定ID0口PIN127 ID1口PIN128 ID2口PIN131 ID3口PIN132ID4口PIN133 ID5口PIN134 ID6口PIN135 ID7口PIN136IDS1口PIN95 IDS2口PIN944. 蜂鳴器端口管腳鎖定Fengmingqi口PIN38 CLK口PIN114總結 通過這一周的課程設計，我學到了EDA技術的基礎知識，并強化了自我的邏輯構造能力和思維的拓展，這一周期

13、間，自己不斷地查閱，虛心向老師請教，反復的修改和設計，用EDA軟件區(qū)設計硬件，了解了系統(tǒng)到精簡的轉換，對我今后的學習有很大的幫助。接到課程設計課題病房呼叫系統(tǒng)后，第一時間通過網絡，書籍查閱了病房呼叫系統(tǒng)的相關介紹和功能分析，在經過邏輯編譯，化簡，分割等步驟后，使用MAX PLUS軟件對系統(tǒng)進行了初步的設計，連接完成四個板塊后，對整體的原理圖進行了仿真測試，得到仿真圖與要求相符，之后對原理圖進行校正和修改，完善了一些地方的不足，進行過管腳鎖定后，編程下載到試驗箱進行了測試。整個過程實現(xiàn)了課程設計要求和技術參數(shù)?？偟恼f來，病房呼叫系統(tǒng)可以大致概括為一個輸入會產生三種輸出，即數(shù)碼管的顯示，LED燈發(fā)

14、亮以及蜂鳴器的發(fā)聲。整個原理圖也隨之分為四個板塊，用到了74148芯片兩片，74154芯片一片，74161芯片一片，分別實現(xiàn)了信號優(yōu)先級輸入，譯碼器LED燈輸出，以及四進制計數(shù)器的功能。整個系統(tǒng)在沒有信號輸入的情況下，數(shù)碼管顯示零。當有信號輸入時，數(shù)碼管顯示優(yōu)先級最高的病房號以及對應的LED發(fā)亮，蜂鳴器在撥碼開關輸入高電平的瞬間起發(fā)聲四秒。一周的EDA課程設計，讓我對Max Plus II軟件的使用有了基本的掌握，在對題目的分析過程中，對以前所學的知識特別是數(shù)電知識回顧的過程也對EDA有更深層級的理解和領悟。在使用Max Plus II軟件畫電路圖、檢測電路及電路仿真的過程中，對自己將理論知識運用到實際已經形成嚴謹思維都有很大的幫助。通過翻閱相關資料，對組合邏輯電路設計，時序邏輯電路設計有了更進一步的認識。驗箱過程也對自己的動手能力有了一定程度的鍛煉。同時，在課設中遇到了很多問題，通過一個人的努力很難成功，通過上網查詢，同學們的互相幫助才能得到最后的成功。只要努力鉆研，總會解決困難，得到成功。 參考文獻 1.張強 EDA課程設計指導書 2013年9月 2.常丹華 數(shù)字電子技術基礎 電子工業(yè)出版社燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：