醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)分享

1、真誠(chéng)為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正?？删幊唐骷n程設(shè)計(jì)報(bào)告課題： 醫(yī)院病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè) 系別 指導(dǎo)老師 淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院2014年11月病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的 A)培養(yǎng)理論XXX實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。B）學(xué)習(xí)復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握模擬、數(shù)字電路等知識(shí)解決電子信息方面常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題的能力，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行XXX和自行調(diào)試。C）進(jìn)行基本技術(shù)技能訓(xùn)練，如基本儀器表的使用，常見(jiàn)元器件的識(shí)別、測(cè)量、熟練運(yùn)用的能力，掌握設(shè)技資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真

2、軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等D)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力二、設(shè)計(jì)要求此設(shè)計(jì)是用于醫(yī)院病人的緊急呼叫，其設(shè)計(jì)要求如下：1當(dāng)病人按下呼救信號(hào)按鈕，呼救燈亮，同時(shí)顯示病人編號(hào)，蜂鳴器發(fā)出5秒呼救聲，等待醫(yī)護(hù)人員來(lái)護(hù)理。2按照病人的病情劃分出優(yōu)先級(jí)別，有多個(gè)病人同時(shí)呼救時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級(jí)別的呼救編號(hào)。3當(dāng)醫(yī)護(hù)人員處理完最高級(jí)別呼救后，按下清零鍵，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)先后顯示其他病人編號(hào)。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1.系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是設(shè)計(jì)一個(gè)當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生聲光提示，并顯示病人編號(hào)；然后根據(jù)病人病情進(jìn)行優(yōu)先級(jí)別設(shè)置，當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重優(yōu)先；醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級(jí)別的呼叫后，清除已處理的最高

3、級(jí)別的呼叫信號(hào)，系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)別顯示其他呼叫病人的編號(hào)。由呼叫信號(hào)的鎖存，CD4532優(yōu)先編碼，由744511譯碼顯示和邏輯控制清除幾部分構(gòu)成，其核心在CD4532優(yōu)先編碼器。 方案：病房呼叫系統(tǒng)的邏輯門(mén)電路如圖1.1所示。它由模擬開(kāi)關(guān)、優(yōu)先編碼器、鎖存器、數(shù)碼管、邏輯門(mén)、信號(hào)燈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器組成。模擬病房號(hào)通過(guò)優(yōu)先編碼器顯示優(yōu)先級(jí)最高的病床號(hào)。并且通過(guò)鎖存器儲(chǔ)存起來(lái)，按R鍵將清除已處理的信號(hào)。呼叫顯示模塊5秒呼叫模塊復(fù)位按扭鎖存優(yōu)先顯示模塊病房圖1 病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖由上述圖文說(shuō)明可看出此方案能夠?qū)ψ顑?yōu)先級(jí)別的呼叫信號(hào)進(jìn)行處理，編碼和譯碼，最后顯示出來(lái)。在完成最優(yōu)先級(jí)呼叫信號(hào)的處

4、理之后，可以通過(guò)醫(yī)護(hù)人員手動(dòng)復(fù)位，從而對(duì)其他信號(hào)的處理。工作原理：用D鎖存器鎖存，再用一個(gè)8線-3線優(yōu)先編碼器4532對(duì)病房號(hào)編碼，再用譯碼器4511譯出最高級(jí)的病房號(hào)。當(dāng)有病房號(hào)呼叫時(shí)，通過(guò)譯碼器和邏輯門(mén)觸發(fā)（由555構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器）從而控制蜂鳴器發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。呼叫信號(hào)控制晶閘管從而控制病房報(bào)警燈的關(guān)亮。若有多個(gè)病房同時(shí)呼叫，待醫(yī)護(hù)人員處置好最高級(jí)的病房后，由人工將系統(tǒng)的復(fù)位（手動(dòng)）。呼叫信號(hào)鎖存器譯碼器報(bào)警燈復(fù)位手動(dòng)蜂鳴器邏輯門(mén)電路工作流程圖2、 單元電路設(shè)計(jì)與分析2.1 5秒呼叫模塊利用555集成時(shí)基電路組成脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生定長(zhǎng)時(shí)間的震蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器呼叫。配

5、以相應(yīng)參數(shù)的阻容器件，可將震蕩時(shí)間準(zhǔn)確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖如附錄圖2.1圖2 5秒呼叫電路原理此電路由模擬開(kāi)關(guān)、4輸入或非門(mén)集成芯片4002、由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和蜂鳴器組成。模擬開(kāi)關(guān)初始狀態(tài)為全低電平。將模擬開(kāi)關(guān)的所有輸入端經(jīng)與非門(mén)后接入555的觸發(fā)輸入2端。再由555的輸出端3接蜂鳴器。當(dāng)無(wú)病房呼叫時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)全為低電平輸入給邏輯門(mén)，之后輸入555的2端口時(shí)依舊是高電平。由于由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)， 且無(wú)觸發(fā)時(shí)輸出低電平。所以此時(shí)蜂鳴器無(wú)聲音。只要有病房呼叫時(shí)，555的2端將接入低電平，觸發(fā)器被觸發(fā)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)中。其輸出端3輸出5秒的高電平，則蜂鳴器呼

6、叫5秒鐘。呼叫時(shí)間5秒即為單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)時(shí)間。由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)（即輸出高電平時(shí)間）公式算得。Th=RCLn3 =454×103×10×10-6×1.1=5 s這里取470k的標(biāo)準(zhǔn)電阻。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。我們本次設(shè)計(jì)就是用這種設(shè)備來(lái)模擬，它的外形常見(jiàn)的幾種(圖2.2)，一般呈圓柱狀，下面兩針長(zhǎng)短不同，長(zhǎng)的就為正極，短為負(fù)極，我們只要在正負(fù)極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。圖3 常見(jiàn)蜂鳴器555定時(shí)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

7、如下圖所示，其有兩個(gè)比較器 C1和 C2，且它們各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管，輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.3圖4 555定時(shí)器由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們可以得到它的功能表如下所示： 輸入輸出RcV11V12VoTD狀態(tài)0××低導(dǎo)通1>2Vcc/3>Vcc/3低導(dǎo)通1<2Vcc/3>Vcc/3不變不變1<2Vcc/3<Vcc/3高截止1>2Vcc/3<Vcc/3高截止表5 555定時(shí)器功能表2.2 呼叫顯示模塊因?yàn)椴》恐械暮艚虚_(kāi)關(guān)14都是可自動(dòng)彈起

8、的按扭開(kāi)關(guān)，其提供信號(hào)不穩(wěn)定不確定，所以設(shè)計(jì)中只能利用呼叫時(shí)的一個(gè)脈沖信號(hào)，才能保證呼叫的及時(shí)、準(zhǔn)確。利用晶閘管的開(kāi)關(guān)特性，使晶閘管與信號(hào)燈串聯(lián)在電源上，使用呼叫信號(hào)控制相應(yīng)的信號(hào)燈串聯(lián)晶閘管，當(dāng)有病房呼叫信號(hào)來(lái)時(shí)，晶閘管導(dǎo)通使對(duì)應(yīng)的小燈點(diǎn)亮報(bào)警，直到人為復(fù)位清零。其電路原理圖如圖6。圖6信號(hào)燈顯示電路原理當(dāng)無(wú)呼叫時(shí)，呼叫開(kāi)關(guān)都處在低電平，盡管晶閘管的兩端加上了足夠的正向電壓，但由于G端無(wú)觸發(fā)信號(hào)而不能導(dǎo)通，小燈不亮。當(dāng)有呼叫時(shí)，相應(yīng)的模擬開(kāi)關(guān)會(huì)接通高電平，這時(shí)晶閘管兩端有足夠的正向壓降且有足夠的觸發(fā)電壓，滿足導(dǎo)通的條件，管子導(dǎo)通，小燈發(fā)光，報(bào)警。實(shí)驗(yàn)中將12v直流電源與復(fù)位開(kāi)關(guān)、報(bào)警燈以及晶

9、閘管正向連接，利用模擬開(kāi)關(guān)控制晶閘管的打開(kāi)，用復(fù)位開(kāi)關(guān)控制晶閘管的斷開(kāi)，以達(dá)到利用呼叫的不穩(wěn)定信號(hào)，觸發(fā)出穩(wěn)定的報(bào)警輸出，直到人為處理。2.3優(yōu)先顯示模塊用可編程邏輯控制電路，這種方法在應(yīng)用中能非常方便有效的控制，而且對(duì)于以后附加功能的實(shí)現(xiàn)、電路功能的擴(kuò)展很方便，只是需要掌握一定的編碼優(yōu)先位及相應(yīng)電路的應(yīng)用，在熟悉可編程控制電路的應(yīng)用的情況下也是可行的，而且對(duì)于實(shí)用來(lái)說(shuō)更有意義。但考慮到XXX對(duì)編程控制的應(yīng)用能力有限，以及實(shí)際應(yīng)用的成本和控制部件的利用率等問(wèn)題。具體電路圖如圖2.7圖7 優(yōu)先顯示電路此電路由模擬開(kāi)關(guān)、優(yōu)先編碼器4532，D鎖存器7475、譯碼器4511、數(shù)碼管等組成。模擬開(kāi)關(guān)初

10、始狀態(tài)為全高電平。將模擬開(kāi)關(guān)的所有輸入端接D鎖存器后，D鎖存器輸出分別4532的D0-D3。其他D接入端都接地，EI接高電平Vcc.4532的輸出Q0,Q1,Q2分別接入譯碼器4511的A,B,C；D接地。譯碼器4511的輸出A-G對(duì)應(yīng)接數(shù)碼管的a-g。輸入 輸出EII7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0GSEOLXXXXXXXXLLLLLHLLLLLLLLLLLLHHHXXXXXXXHHHHLHLHXXXXXXHHLHLHLLHXXXXXHLHHLHLLLHXXXXHLLHLHLLLLHXXXLHHHLHLLLLLHXXLHLHLHLLLLLLHXLLHHLHLLLLLLLHLLLHL

11、表8 優(yōu)先編碼器4532功能表在數(shù)字測(cè)量?jī)x表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來(lái)，一方面供人們直接讀取測(cè)量和運(yùn)算的結(jié)果；另一方 面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)碼顯示器是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或符號(hào)的器件，現(xiàn)在已有多種不同類(lèi)型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。 數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來(lái)，要顯示某字符，只須使相應(yīng)的電極發(fā) 亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是

12、點(diǎn)陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點(diǎn)陣所組成，利用光點(diǎn)的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼。數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍，圖5.3.6表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示015等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實(shí)際應(yīng)用中，1015并不采用，而是用2位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。其七段數(shù)字顯示器發(fā)光組合圖如下所示，它是通過(guò)CD4511對(duì)其A.B.C.D.E.F.G段二極管的明暗進(jìn)行控制，最后使得其顯示出一定的數(shù)字模式，如圖2.8所示：圖9七段數(shù)字顯示器顯示數(shù)字在本設(shè)計(jì)中我們用的是CD4511來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行控制。下面來(lái)看一下4511的功能引腳圖3.9和4511的功能表2.3圖10 4511引腳圖 輸 入 輸

13、 出LEBILTDCBAabcdefg顯示字形XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱01100001111110001100010110000101100101101101 201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱01111110000000消

14、隱111XXXX 鎖 存鎖存表2.3 4511的功能表如下3特殊器件的介紹這次設(shè)計(jì)我們用到的特殊器件主要有四輸入的或非門(mén)4002，它的真值表見(jiàn)表3.1，還有四D鎖存器7475其真值表為3.2。 輸入輸出I0I1I2I3Q0000011XXX0X1XX0XX1X0XXX10表11 四輸入的或非門(mén)4002的真值表輸 入輸 出DCQ0 0 10111 X 0Q0表12 四D鎖存器74754系統(tǒng)調(diào)試方法介紹和系統(tǒng)功能系統(tǒng)調(diào)試方法介紹：此電路我們需要調(diào)試的東西不多，首先將各個(gè)模塊連接到一起后,注意檢查各個(gè)部分是否連接正確和連接端是否連接好。 注意我們所需要的芯片參數(shù)是否正確，電解電容的極性是否連接正確，

15、在測(cè)試看看各管腳的電平是否符合我們理論上達(dá)到的值，同時(shí)觀察各個(gè)集成器件的各個(gè)管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個(gè)問(wèn)題解決了再進(jìn)行后面的調(diào)試，直到所有問(wèn)題都解決了為止。各模塊連接好之后就可以對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試了。首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào)，看是否產(chǎn)生聲、光報(bào)警，并且聲音響5秒，數(shù)碼管是否顯示對(duì)應(yīng)的病人編號(hào)；直到完成了此功能，進(jìn)行下一向調(diào)試。下一向調(diào)試觸發(fā)多個(gè)病人信號(hào)，同樣看是否產(chǎn)生聲、光報(bào)警，并且聲音響5秒，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu)先的病人編號(hào)；如能完成此功能那么它是正確的。系統(tǒng)功能：在有多個(gè)呼叫信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，對(duì)已有的最高級(jí)別信號(hào)進(jìn)行清零，觀察系統(tǒng)是否能夠?qū)κＳ嘈盘?hào)中的最高

16、級(jí)別信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先呼叫?；蛘咴谠泻艚行盘?hào)的基礎(chǔ)上再輸入一個(gè)最高級(jí)別的呼叫信號(hào)，觀察系統(tǒng)是否能將此最高呼叫信號(hào)優(yōu)先呼叫。5結(jié)論通過(guò)對(duì)電路圖通過(guò)muiltisim仿真的結(jié)果的分析可知道此電路基本符合此次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)是為在病人緊急需要時(shí)能很快進(jìn)行救治的呼叫系統(tǒng),增強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員更好的監(jiān)護(hù)病人。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)特色在于可以設(shè)立呼叫優(yōu)先等級(jí)而不是單純的病人呼叫，這樣避免在有多個(gè)病人同時(shí)呼叫時(shí)，醫(yī)護(hù)人員不知道應(yīng)該先救治哪個(gè)。利用本系統(tǒng)設(shè)立呼叫等級(jí)后，當(dāng)有多個(gè)呼叫信號(hào)時(shí)，呼叫系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)先顯示最高級(jí)別的的呼叫，使病情嚴(yán)重的病人得到優(yōu)先救治。同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)鎖存其它的呼叫信號(hào)，在高級(jí)別呼叫清零后自動(dòng)對(duì)其它信號(hào)

17、進(jìn)行顯示呼叫。這樣讓所有病人都能夠獲得救治，這種由醫(yī)院根據(jù)病人病情設(shè)立的具有呼叫等級(jí)的系統(tǒng)系統(tǒng)可有效控制因病人突發(fā)病情而醫(yī)護(hù)人員卻未能及時(shí)救治導(dǎo)致病人病情嚴(yán)重甚至死亡的嚴(yán)重后果。同時(shí)這種病情嚴(yán)重者優(yōu)先的呼叫系統(tǒng)也體現(xiàn)了人性的美德和醫(yī)院救人的精神。 但是本設(shè)計(jì)也存在一些缺點(diǎn)。此設(shè)計(jì)在布線方便有點(diǎn)復(fù)雜，還要把其好好的隱藏，不能出現(xiàn)線路斷路?？梢园哑涓倪M(jìn)為無(wú)線發(fā)送，無(wú)線接收，這樣處理后發(fā)生故障的可能性會(huì)大大降低。因此，為了克服以上的不利因素，本人覺(jué)得如果此課題會(huì)有進(jìn)一步的研究的可能的話，可以向無(wú)線方便發(fā)展，避免布線的麻煩和斷線的困擾，這樣就可以輕松解決布線的復(fù)雜和斷線的困擾了。在設(shè)計(jì)初期我不知道當(dāng)有

18、多個(gè)病人同時(shí)發(fā)出信號(hào)呼叫時(shí)，優(yōu)先信號(hào)被優(yōu)先編碼器編碼后，再經(jīng)過(guò)譯碼顯示后，醫(yī)護(hù)人員處理完高級(jí)別信號(hào)，按下清零鍵；怎么樣認(rèn)其他病人的信號(hào)按照優(yōu)先級(jí)別先后顯示？當(dāng)多信號(hào)同時(shí)呼叫時(shí)，對(duì)較低等級(jí)的呼叫信號(hào)不知道怎么處理，才能保證當(dāng)高級(jí)別的信號(hào)被清零后，低級(jí)別的信號(hào)能及時(shí)的由系統(tǒng)自動(dòng)呼出，而不再需要人為的控制輸出的問(wèn)題始終沒(méi)有能找到合適有效的方法。還有就是如何實(shí)現(xiàn)在醫(yī)護(hù)人員已處理完畢當(dāng)前呼叫的病人后，系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前呼叫信號(hào)的清零以保證其他呼叫信號(hào)能夠及時(shí)的呼出以便醫(yī)護(hù)人員能及時(shí)的對(duì)其他病人進(jìn)行救治，從而避免因系統(tǒng)對(duì)病人呼叫信號(hào)的延遲導(dǎo)致病人不能及時(shí)接受護(hù)理而產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。特別是控制清零這個(gè)問(wèn)題苦惱了我很長(zhǎng)

19、的時(shí)間，后來(lái)才在我翻閱相關(guān)書(shū)籍和瀏覽相關(guān)網(wǎng)站時(shí)找到了解決問(wèn)題的辦法，才知道這些問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)鎖存器的合理使用來(lái)一一解決。這也使我對(duì)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)有了更深入的了解，對(duì)理論XXX實(shí)際有了更加深刻的體會(huì)。四、總 結(jié)設(shè)計(jì)中曾遇到過(guò)一個(gè)小問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中曾因?yàn)閷?duì)信號(hào)的如何處理才能保證所有呼叫信號(hào)及時(shí)的呼出和如何實(shí)現(xiàn)在醫(yī)護(hù)人員已處理完畢當(dāng)前呼叫的病人后系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前呼叫信號(hào)的清零以保證其它呼叫信號(hào)能夠及時(shí)的被呼出這兩個(gè)問(wèn)題百思不得其解，后來(lái)查閱資料才找到解決問(wèn)題的方法。還有就是在設(shè)計(jì)之前對(duì)設(shè)計(jì)的理念認(rèn)識(shí)不夠清晰，使自己長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有能夠拿出一個(gè)總的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)和同組同學(xué)的相互交流才使我對(duì)本設(shè)計(jì)有了清晰地認(rèn)識(shí)。另外在設(shè)計(jì)的過(guò)程同學(xué)們提出的好的建議使我意識(shí)到學(xué)習(xí)貴在交流，只有在交流中才能提升自己，才能豐富自己的知識(shí)；只有在交流中才能產(chǎn)生許多新的火花新的思想。設(shè)計(jì)的過(guò)程中讓我更加深入的了解了數(shù)電知識(shí)，讓我有一個(gè)能夠綜合運(yùn)用數(shù)、模知識(shí)機(jī)會(huì)。讓我的動(dòng)手能力，邏輯思維能力的到了相應(yīng)的鍛煉。也讓我知道了做任何事情都應(yīng)該以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待，否則一個(gè)小小的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的失敗。這個(gè)設(shè)計(jì)讓我有了能夠綜合運(yùn)用