EDA課程設(shè)計(jì)12人病房呼叫系統(tǒng)

1、燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題目： 病房呼叫系統(tǒng) 學(xué)院（系）： _ 年級(jí)專業(yè)： _ 學(xué) 號(hào)： _ 學(xué)生姓名： _ 指導(dǎo)教師：_ 教師職稱： _ 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位：電子實(shí)驗(yàn)中心 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 用2個(gè)數(shù)碼管顯示呼叫病房的號(hào)碼 沒(méi)信號(hào)呼叫時(shí)顯示0；有多個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)，顯示優(yōu)先級(jí)最高的呼叫號(hào) 用12個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置功能鍵，1號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，1-12號(hào)優(yōu)先級(jí)依次降低 用指示燈指示對(duì)應(yīng)的病房有呼叫, 同時(shí)蜂鳴器響4秒設(shè)計(jì)要求 用數(shù)碼管顯示呼叫的病房號(hào) 具有復(fù)位功能 用蜂

2、鳴器實(shí)現(xiàn)蜂鳴工作量學(xué)會(huì)使用Max+PlusII軟件和實(shí)驗(yàn)箱；獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，編程下載、連接電路和調(diào)試；參加答辯并書(shū)寫任務(wù)書(shū)。工作計(jì)劃1. 了解EDA的基本知識(shí)，學(xué)習(xí)使用軟件Max+PlusII，下發(fā)任務(wù)書(shū)，開(kāi)始電路設(shè)計(jì)；2. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；3. 完成電路設(shè)計(jì)；4. 編程下載、連接電路、調(diào)試和驗(yàn)收；5. 答辯并書(shū)寫任務(wù)書(shū)。參考資料指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)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(shè)計(jì)思路及基本原理3第4章 實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)及運(yùn)算5 4.1 信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)5 4.2 LED燈控制電路設(shè)計(jì)8 4.3 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 104.4 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)

3、 12 4.5 總電路圖設(shè)計(jì)第5章 波形仿真 14第6章 管腳鎖定 16總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18第一章 摘要 本次課程設(shè)計(jì)的題目是病房呼叫系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很高的實(shí)際應(yīng)用性，設(shè)計(jì)要求有可操作性，呼叫系統(tǒng)對(duì)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(hù)理人員無(wú)法一一時(shí)刻看護(hù)在病人身邊。安裝呼叫器可以減輕醫(yī)院看護(hù)人員一定的工作量，同時(shí)可以間接的反映出醫(yī)院提供給病人的服務(wù)質(zhì)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(hào)，以便于醫(yī)生或者護(hù)士能迅速到達(dá)，從而給予及時(shí)的救治或看護(hù)。病房呼叫系統(tǒng)的邏輯性很強(qiáng)，對(duì)現(xiàn)代醫(yī)院來(lái)說(shuō)有著非常重要的意義。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以細(xì)分成四個(gè)板塊，包括信號(hào)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(gè)撥碼開(kāi)關(guān)，12只LED顯示燈，2只數(shù)碼管，蜂鳴器1個(gè)，74148兩片，74154一片，74161一片以及多種門電路和時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。通過(guò)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，需要幫助的醫(yī)院病人按下?lián)艽a開(kāi)關(guān)，看護(hù)人員處對(duì)應(yīng)病房號(hào)的LED會(huì)發(fā)亮，數(shù)碼管會(huì)顯示病房號(hào)，同時(shí)蜂鳴器會(huì)響4秒已達(dá)到提醒的目的。第二章 引言本次課程設(shè)計(jì)的病房呼叫系統(tǒng)由撥碼開(kāi)關(guān)，LED燈，數(shù)碼管，蜂鳴器四大部分組成。所設(shè)計(jì)的12個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)即輸入端具有高低優(yōu)先級(jí)之分，1號(hào)輸入端優(yōu)先級(jí)最高，按順序優(yōu)先級(jí)依次降低，12號(hào)輸入端優(yōu)先級(jí)最低，可實(shí)現(xiàn)的功能為：無(wú)信號(hào)輸入時(shí)數(shù)碼管顯示0，L

5、ED燈不亮，蜂鳴器不發(fā)聲。當(dāng)有單個(gè)病房呼叫時(shí)數(shù)碼管顯示病房號(hào)，對(duì)應(yīng)的LED燈發(fā)亮，同時(shí)蜂鳴器響4秒。當(dāng)有多個(gè)病房同時(shí)呼叫時(shí)，數(shù)碼管顯示優(yōu)先級(jí)最高的病房號(hào)，對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)最好的LED燈發(fā)亮，蜂鳴器響4秒。實(shí)際應(yīng)用情況如下，沒(méi)有病房呼叫時(shí)數(shù)碼管顯示0，LED燈不亮，蜂鳴器不發(fā)聲；若4號(hào)病房病人某一時(shí)刻單獨(dú)按下?lián)艽a開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示為4,4號(hào)LED燈發(fā)亮，按下的瞬間蜂鳴器開(kāi)始發(fā)聲，4秒后停止。若有多個(gè)病房病人同時(shí)按下?lián)艽a開(kāi)關(guān)，如2，7,10病房的病人請(qǐng)求幫助，數(shù)碼管會(huì)顯示優(yōu)先級(jí)最高的二號(hào)，2號(hào)LED燈發(fā)亮，蜂鳴器發(fā)聲4秒。第三章 設(shè)計(jì)思路及基本原理本次課程設(shè)計(jì)的題目為病房呼叫系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和技

6、術(shù)參數(shù)，可以初步的將設(shè)計(jì)電路分為四個(gè)板塊，信號(hào)輸入電路，LED燈控制電路，數(shù)碼管顯示電路，蜂鳴器電路。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求具有復(fù)位的功能，要想實(shí)現(xiàn)可控復(fù)位，首先需要在輸入端添加一個(gè)復(fù)位鍵及控制開(kāi)關(guān)，這里可以使用一個(gè)雙二輸入與門實(shí)現(xiàn)目的，即只有當(dāng)輸入端以及控制端同時(shí)輸入高電平，與門的輸出端才能出現(xiàn)高電平，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位的目的。信號(hào)輸入電路中1到12號(hào)病房的12個(gè)輸入端需要具有優(yōu)先級(jí)之分，根據(jù)這一要求和實(shí)驗(yàn)所給的芯片和和元件，選用74148芯片83有限編碼器可以對(duì)輸入端實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)區(qū)分。同時(shí)，由于芯片為負(fù)邏輯輸出，試驗(yàn)箱LED燈為共陰極二極管，運(yùn)用74154芯片416譯碼器轉(zhuǎn)換出的12個(gè)信號(hào)需要經(jīng)過(guò)非門

7、才可成為高電平。設(shè)計(jì)中可通過(guò)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。蜂鳴器部分用1個(gè)74161構(gòu)成一個(gè)4進(jìn)制計(jì)數(shù)器，通過(guò)進(jìn)位信號(hào)取反與清零端相與，實(shí)現(xiàn)4進(jìn)制。第四章 實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)信號(hào)輸入電路實(shí)現(xiàn)1到12號(hào)病房呼叫信號(hào)的輸入以及控制復(fù)位開(kāi)關(guān)的輸入，選用74148 38譯碼器與雙二輸入與門實(shí)現(xiàn)目的。74148芯片結(jié)構(gòu)為：芯片左側(cè)有0N7N共8個(gè)輸入端，EIN為使能端，右側(cè)為輸出端。芯片的功能圖為由上圖可知，當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸出均為高電平;當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入端高電平有效，輸出端為負(fù)邏輯輸出。課程設(shè)計(jì)圖：當(dāng)輸入端fuwei為低電平時(shí)，無(wú)論1到12號(hào)病房為任何電平，輸出端

8、均為0，只有當(dāng)fuwei=1時(shí)，病房輸入高電平，才能輸出對(duì)應(yīng)的高電平。因此，fuwei端實(shí)現(xiàn)了復(fù)位和控制的功能。4.2 LED燈控制電路設(shè)計(jì)該部分電路與信號(hào)輸入電路相連，選用的芯片74154結(jié)構(gòu)圖如下：左側(cè)有A,B,C,D四個(gè)輸入端，G1N,G2N為使能端，經(jīng)信號(hào)電路傳遞的信號(hào)進(jìn)入74154譯碼器可完成譯碼，對(duì)應(yīng)輸出端的O0N-O11N12個(gè)端口輸出，分別與12只LED相連，達(dá)到目的。芯片功能圖設(shè)計(jì)電路圖：4.3 數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)電路上述設(shè)計(jì)電路可實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換功能，ID0ID7為8個(gè)進(jìn)制位，由于實(shí)驗(yàn)中只要求顯示012共13號(hào)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(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)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(dá)式畫出電路圖。4.4 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求為，病床有呼叫時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始響4s。用74H161 16進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)控制時(shí)間，本次計(jì)數(shù)器用1HZ的觸發(fā)脈沖，用1個(gè)74H161構(gòu)成一個(gè)4進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)位信號(hào)取反與清零端信號(hào)相與，實(shí)現(xiàn)4進(jìn)制。74161的器件圖和功能表如下：設(shè)計(jì)圖如下： 如圖，初始狀態(tài)為0000，技術(shù)開(kāi)始后，分別有0001,0010,0100.當(dāng)計(jì)數(shù)到0100時(shí)，QC端輸出1，接反后，置數(shù)端置0，蜂鳴器停止。同時(shí)，信號(hào)反饋到使能端，停止計(jì)數(shù)。以此來(lái)實(shí)現(xiàn)呼叫功能。4.5 總設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)第五章 波形仿真根據(jù)上圖可知，時(shí)鐘信號(hào)的周期為1HZ，控制復(fù)位開(kāi)關(guān)為高電平，t

11、=0.5S時(shí)，2號(hào)，5號(hào)，10號(hào)病房同時(shí)呼叫，由于優(yōu)先級(jí)最好的是二號(hào)，所以數(shù)碼管顯示的是2號(hào)病房，對(duì)應(yīng)的2號(hào)LED亮，4.5秒時(shí)停止發(fā)聲，符合設(shè)計(jì)要求和技術(shù)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(jié) 通過(guò)這一周的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了EDA技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，并強(qiáng)化了自我的邏輯構(gòu)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(qǐng)教，反復(fù)的修改和設(shè)計(jì)，用EDA軟件區(qū)設(shè)計(jì)硬件，了解了系統(tǒng)到精簡(jiǎn)的轉(zhuǎn)換，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。接到課程設(shè)計(jì)課題病房呼叫系統(tǒng)后，第一時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，書(shū)籍查閱了病房呼叫系統(tǒng)的相關(guān)介紹和功能分析，在經(jīng)過(guò)邏輯編譯，化簡(jiǎn)，分割等步驟后，使用MAX PLUS軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，連接完成四個(gè)板塊后，對(duì)整體的原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試，得到仿真圖與要求相符，之后對(duì)原理圖進(jìn)行校正和修改，完善了一些地方的不足，進(jìn)行過(guò)管腳鎖定后，編程下載到試驗(yàn)箱進(jìn)行了測(cè)試。整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)?？偟恼f(shuō)來(lái)，病房呼叫系統(tǒng)可以大致概括為一個(gè)輸入會(huì)產(chǎn)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(gè)原理圖也隨之分為四個(gè)板塊，用到了74148芯片兩片，74154芯片一片，74161芯片一片，分別實(shí)現(xiàn)了信號(hào)優(yōu)先級(jí)輸入，譯碼器LED燈輸出，以及四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能。整個(gè)系統(tǒng)在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下，數(shù)碼管顯示零。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，數(shù)碼管顯示優(yōu)先級(jí)最高的病房號(hào)以及對(duì)應(yīng)的LED發(fā)亮，蜂鳴器在撥碼開(kāi)關(guān)輸入高電平的瞬間起發(fā)聲四秒。一周的EDA課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)Max Plus II軟件的使用有了基本的掌握，在對(duì)題目的分析過(guò)程中，對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)特別是數(shù)電知識(shí)回顧的過(guò)程也對(duì)EDA有更深層級(jí)的理解和領(lǐng)悟。在使用Max Plus II軟件畫電路圖、檢測(cè)電路及電路仿真的過(guò)程中，對(duì)自己將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際已經(jīng)形成嚴(yán)謹(jǐn)思維都有很大的幫助。通過(guò)翻閱相關(guān)資料，對(duì)組合邏輯電路設(shè)計(jì)，時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。驗(yàn)箱過(guò)程也對(duì)自己的動(dòng)手能力有了一定程度的鍛煉。同時(shí)，在課設(shè)中遇到了很多問(wèn)題，通過(guò)一個(gè)人的努力很難成功，通過(guò)上網(wǎng)查詢，同學(xué)們的互相幫助才能得到最后的成功。只要努力鉆研，總會(huì)解決困難，得到成功。 參考文獻(xiàn) 1.張強(qiáng) EDA課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 2013年9月 2.常丹華 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 電子工業(yè)出版社燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：