病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告_第1頁
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文檔簡介

1、.病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)要求2二、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)21、系統(tǒng)概述22、單元電路設(shè)計(jì)與分析32.1 5秒呼叫模塊32.2呼叫顯示模塊32.3 優(yōu)先顯示模塊3一、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)。二、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

2、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)的邏輯門電路如圖1.1所示。它由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器、鎖存器、數(shù)碼管、邏輯門、信號(hào)燈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器組成。模擬病房號(hào)通過優(yōu)先編碼器顯示優(yōu)先級(jí)最高的病床號(hào)。并且通過鎖存器儲(chǔ)存起來,按R鍵將清除已處理的信號(hào)。病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖由上述圖文說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

3、,最后顯示出來。在完成最優(yōu)先級(jí)呼叫信號(hào)的處理之后,可以通過醫(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),通過譯碼器和邏輯門觸發(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))。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)生定長時(shí)間的震蕩信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器呼叫。配以相應(yīng)參數(shù)的阻容器件

4、,可將震蕩時(shí)間準(zhǔn)確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖此電路由模擬開關(guān)、4輸入或非門集成芯片4002、由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和蜂鳴器組成。模擬開關(guān)初始狀態(tài)為全低電平。將模擬開關(guān)的所有輸入端經(jīng)與非門后接入555的觸發(fā)輸入2端。再由555的輸出端3接蜂鳴器。當(dāng)無病房呼叫時(shí),模擬開關(guān)全為低電平輸入給邏輯門,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),且無觸發(fā)時(shí)輸出低電平。所以此時(shí)蜂鳴器無聲音。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

5、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)備來模擬,它的外形常見的幾種(圖2.2),一般呈圓柱狀,下面兩針長短不同,長的就為正極,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。常見蜂鳴器555定時(shí)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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

6、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)如圖由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們可以得到它的功能表如下所示:555定時(shí)器功能表2.2 呼叫顯示模塊因?yàn)椴》恐械暮艚虚_關(guān)14都是可自動(dòng)彈起的按扭開關(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2.6。當(dāng)無呼叫時(shí),呼叫開關(guān)都處在低電平,盡管晶閘管的兩端加上了足

7、夠的正向電壓,但由于G端無觸發(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)位開關(guān)、報(bào)警燈以及晶閘管正向連接,利用模擬開關(guān)控制晶閘管的打開,用復(fù)位開關(guān)控制晶閘管的斷開,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)

8、用來說更有意義。但考慮到作者對(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題。此電路由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器4532,D鎖存器7475、譯碼器4511、數(shù)碼管等組成。模擬開關(guān)初始狀態(tài)為全高電平。將模擬開關(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。優(yōu)先編碼器4532功能表在本設(shè)計(jì)中我們用的是CD4511來對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行控制。下面來看一下4511的功能引腳圖3.9系統(tǒng)調(diào)試方法介紹和系統(tǒng)功能系統(tǒng)調(diào)試方法

9、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,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)問題解決了再進(jìn)行后面的調(diào)試,直到所有問題都解決了為止。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

10、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。 (1)1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時(shí),不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài))。 (2)當(dāng)1腳

11、是低電平時(shí),只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個(gè)上升沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。鎖存端LE 由高變低時(shí),輸出端8 位信息被鎖存,直到LE 端再次有效。當(dāng)三態(tài)門使能信號(hào)OE為低電平時(shí),三態(tài)門導(dǎo)通,允許Q0Q7輸出,OE為高電平時(shí),輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí),應(yīng)使OE為低電平,此時(shí)鎖存使能端G為高電平時(shí),輸出Q0Q7 狀態(tài)與輸入端D1D7狀態(tài)相同;當(dāng)G發(fā)生負(fù)的跳變時(shí),輸入端D0D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0Q7。51單片機(jī)的ALE信號(hào)可以直接與74LS

12、373的G連接。: E1為選通輸入端,低電平有效。即只有在E1 0時(shí),編碼器才能正常編碼。當(dāng)E1 1時(shí),無論輸入端如何,所有輸出端均被封鎖在高電平。輸入端和輸出端都是低電平有效。7端的優(yōu)先權(quán)最高,0端的優(yōu)先權(quán)最低。只要7端為“0”,輸入端6 0為任何值都可以,但是只對(duì)7進(jìn)行編碼,即輸出A2A 1A0000 ,表最后一行中,只有71都是無效的輸入電平時(shí)(高電平),才對(duì)0的輸入低電平進(jìn)行編碼,即輸出A2A 1A0 111。除此以外,還有兩個(gè)擴(kuò)展輸出端,用于擴(kuò)展編碼器的功能。其中稱為擴(kuò)展端,低電平有效。稱為選通輸出端,低電平有效。由表4.5還可以看出,第一行、第二行和第十行中編碼輸出都是2 1011

13、1,把它們區(qū)分開,靠這些端鈕互相配合來完成。如第一行E1 1,GS1 EO1表示“此片未工作”;第二行E1 0 GS 1 EO 0表示“此片工作,但無編碼輸入”;第十行E1 0 GS 0 EO 1表示“此片工作,且有編碼輸入”。輸入 輸出EII7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0GSEOLXXXXXXXXLLLLLHLLLLLLLLLLLLHHHXXXXXXXHHHHLHLHXXXXXXHHLHLHLLHXXXXXHLHHLHLLLHXXXXHLLHLHLLLLHXXXLHHHLHLLLLLHXXLHLHLHLLLLLLHXLLHHLHLLLLLLLHLLLHLCD4511是一組用來作為

14、BCD對(duì)共陰極LED七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖,圖1與真值表圖2所示,其各腳功能如下:LT:做燈泡測(cè)試用,當(dāng)LT=0,則不論其它輸入狀態(tài)為何,其輸出abcdefg=1111111,使七段顯示器全亮,即顯示8,以便觀測(cè)七段顯示器是否正常。當(dāng)LT=1,則正常*。BI:空白輸入控制,當(dāng)BI=0(LT為1時(shí))則不論DCBA之輸入為何,其輸出abcdefg皆為0,即七段顯示器完全不亮,此腳可供使用者控制僅對(duì)有效數(shù)據(jù)譯碼,避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時(shí)顯示出來造成字型的系亂。LE:數(shù)據(jù)栓鎖致能控制;在CD4511中,不但具譯碼功能,更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng)LE=0時(shí)(LT=1且BI=1),DCBA數(shù)據(jù)會(huì)被送入IC的緩存器中保存,以供譯碼器碼;當(dāng)LE=1時(shí),則IC中的暫存器會(huì)關(guān)閉,僅保存原來在LE=0時(shí)的DCBA數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當(dāng)LE=1時(shí)

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