數(shù)字電路課程設計病房呼叫系統(tǒng)

1、課程設計報告題目：病房呼叫系統(tǒng)起止日期：自2011年12月19日 至2011年12月30日系（部）信息科學與工程系學生姓名班級09電子科學與技術學號成績指導教師(簽字)2011 年 12 月 30 日 課程設計任務書2011-2012學年第一學期系（部） 信息科學與工程系 專業(yè) 電子科學與技術 班級 課程名稱： 數(shù)字電子技術設計題目： 病房呼叫系統(tǒng)完成期限：自2011年 12月19日至2011年12月30日共2周目的及任務目的：1、在對數(shù)電知識理解的基礎上，進行更高層次的設計實驗，在教師指導下獨立查閱資料、設計、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。2、利用學過的知識，解決電子線路中常見實際問題，逐步

2、積累掌握實際電子制作經(jīng)驗。任務：1、用個開關模擬個病房，號優(yōu)先級最高。 2、用個數(shù)碼管顯示號碼，沒輸入顯示，有輸入顯示相應號。 3、多個信號輸入，只顯示優(yōu)先級高地號碼，其用顯示。 4、有按鍵按下就報警。進度安排起止日期工作內(nèi)容2011.12.19前選題，了解設計內(nèi)容，復習數(shù)電相關知識和查閱資料。分析設計任務，選擇總體方案，單元電路設計。設計總體電路，調(diào)試。繼續(xù)完成設計，撰寫實驗報告，進行答辯。主要參考資料1 康華光主編：電子技術基礎數(shù)字部分，高等教育出版社，2010。2 李孝利主編：單片機原理與接口技術，高等教育出版社，2011.3 康華光主編：電子技術基礎模擬部分，高等教育出版社，2010。

3、指導教師（簽字）： 年 月 日教研室主任（簽字）： 年 月 日目 錄1概述············································

4、;··12方案的選擇與論證·································13單元電路的設計和元器件的選擇··········

5、83;·················14系統(tǒng)電路總圖及原理······························

6、3;······55經(jīng)驗體會··········································

7、3;··7參考文獻···············································

8、;····8附錄A系統(tǒng)電路實物圖·······································9附錄B元器件清單···

9、83;·······································101 概述2 方案的選擇與論證2.1方案一：使用5個jk觸發(fā)器對k1-k5這5路信號進行鎖存，這時使用的是輕觸開關，編碼器用

10、74LS148優(yōu)先編碼器，報警部分是2個555定時器組成的發(fā)生器。2.2 方案二：不使用jk觸發(fā)器對k1-k5這5路信號進行鎖存，直接使用撥動開關對信號進行控制，編碼器用74LS148優(yōu)先編碼器加一個HD74LS04非門，報警部分是用1個555定時器發(fā)聲。74LS148優(yōu)先編碼器產(chǎn)生的是一個BCD反碼,需要加非門來轉換成BCD碼.病房呼救系統(tǒng)使用輕觸開關時必須配合有鎖存功能的芯片，但是考慮到我們幾天的實際仿真結果和掌握的材料，我們略去了鎖存按鍵信號部分，直接使用了撥動開關。報警部分是555定時器組成的多諧振蕩發(fā)聲器。由于時間有限，我們最終確定選擇了方案二。3 單元電路的設計與原器件的選定3.1

11、各功能模塊介紹此電路分為四個模塊：開關控制模塊，指示燈模塊，報警模塊，病房顯示模塊。病房號碼顯示模塊是由。設計的。此模塊無疑是本系統(tǒng)的核心模塊，由它來實現(xiàn)優(yōu)先顯示功能。優(yōu)先編碼芯片選擇了74LS148，數(shù)碼管譯碼芯片選擇了CD4511。優(yōu)先編碼芯片輸入和輸出均以低電平為有效信號，數(shù)碼管譯碼器CD4511是用來驅動共陰極數(shù)碼管的，因此選擇了共陰極數(shù)碼管。如果直接把優(yōu)先編碼器的輸出接到數(shù)碼管譯碼器的輸入端，當沒按鍵按下（無信號輸入）時，編碼器將全部輸出高電平，經(jīng)譯碼器譯碼后，數(shù)碼管將顯示7，但設計要求是初始值顯示0，因此在編碼器和譯碼器之間加入了非門，就實現(xiàn)了預設要求。病房號碼顯示模塊見圖1：圖1

12、病房號碼顯示開關控制模塊也是由。設計完成的。此電路用到是74LS148優(yōu)先編碼芯片，其輸入信號為低電平有效，因此將開關一端接低電平，另一端與編碼芯片的輸入腳相連，由此實現(xiàn)信號輸入功能。開關控制模塊如下圖2所示:圖2 開關控制指示燈模塊是。設計的。該模塊使用的是共LED陰極接法。使用K1-k5這五個按鍵分別控制D1-D5，功能是用于記錄病房的呼叫信號?，F(xiàn)分析分析其工作過程：在開關沒合上之前是輸入值是高電平，加上一個反相器之后變成低電平，所以指示燈不亮，但開關合上之后輸入值是低電平，經(jīng)反相器后變成高電平，所以指示燈亮。指示燈模塊如下圖3所示：圖3指示燈顯示報警器模塊也是。設計的。該模塊使用的是55

13、5定時器構成多諧振蕩器。555定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，3個5k的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器提供參考電壓。當控制電壓端（5）懸空時（可對地接上0.01uf左右的點燃濾波器）。在實際仿真中，為了產(chǎn)生1.2kHz的頻率，選用R22為0.61k的電阻，R33為2.4k的電阻。電容選用的是是0.22uf。同時本次仿真時555定時器是低電平觸發(fā)，只要4號引腳接上低電平蜂鳴器就會發(fā)聲。因為當我們的按鍵開關不合上時74LS148輸出的是高電平，但只要有一個病房按鈕合上15號引腳就會由高電平變成低電平，所以把4號引腳接到74LS148，實現(xiàn)

14、對報警系統(tǒng)的控制。報警模塊如下圖4所示：圖4報警模塊4 系統(tǒng)電路總圖及原理4.1系統(tǒng)電路總圖見圖5：圖5病房呼叫系統(tǒng)總圖4.2電路原理以優(yōu)先編碼器為核心電路，配合譯碼器（對信號進行顯示）、555多諧振蕩電路以及相關的邏輯門電路，組合為一個可以對每個輸入信號進行編碼、譯碼、顯示的電路，從而實現(xiàn)所需功能要求。具體原理如下： 用5個撥動開關來模擬5個病房的呼叫輸入信號，5號優(yōu)先級最高，其他號碼優(yōu)先級依次降低。 用一個七段數(shù)碼管顯示呼叫信號的號碼；沒信號呼叫時顯示0，有一個信號呼叫時顯示相應號碼；當有多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號碼（其它呼叫號碼用指示燈來顯示）； 以8輸入3輸出的優(yōu)先編碼器7

15、4LS148作為核心電路，將5個病房的呼叫信號編碼并按照優(yōu)先級輸出。輸出的信號經(jīng)反相器反向送至數(shù)碼管驅動芯片CD4511的低三位（最高位直接接地），從而基本完成呼叫信號的數(shù)碼管顯示功能。 用555定時器組成多諧振蕩器，將震蕩信號送至蜂鳴器發(fā)聲。由74LS148的輸出使能端EO控制555定時器的復位輸入端，當編碼器有輸入信號（按鍵按下）時，EO為低電平，傳至復位輸入端，555定時器振蕩電路此時產(chǎn)生振蕩信號，是蜂鳴器發(fā)聲，實現(xiàn)有按鍵按下就報警的功能。5 經(jīng)驗體會5.1 設計中遇到的問題 蜂鳴器發(fā)聲太小，而且不能跟總電路共用電源，好像電壓不夠似的。這個問題困擾了我們很久，畢竟蜂鳴器發(fā)聲電路就那么幾個

16、元器件，焊接問題應該不會有的。我們用萬用表檢測，發(fā)現(xiàn)555定時器的3號輸出腳電壓只有2.3V，因此蜂鳴器聲音很小。問題是發(fā)現(xiàn)了，但一連幾天都沒解決，直到有一次偶然把連接蜂鳴器的電容短接，此時蜂鳴器才發(fā)出了刺耳的警報聲。后來我們干脆把連接蜂鳴器的電容去掉了。 沒有按鍵按下時數(shù)碼管應該顯示0，但有時會顯示7。此時用手摸一下任何一個焊點，電路就會正常顯示0。當有按鍵按下時，數(shù)碼管有時也會顯示7，發(fā)光二極管卻一直顯示正常。當數(shù)碼管顯示不正常時用手摸一下焊點，就正常顯示了。這個問題至今沒解決好。如果是接地問題，那發(fā)光二極管卻始終正常顯示。5.2 設計體會做完本次課程設計，我們學到了很多。首先是復習一遍數(shù)

17、字電路的知識。回過頭再來學習，輕松了不少。我們重點學習了與課程設計相關的知識。很快找齊了資料，然后進行仿真。其次，我們發(fā)現(xiàn)理論不等于實踐。我們在仿真里面可以實現(xiàn)的電路，放到PCB板上不一定能很好的實現(xiàn)。對于555定時器振蕩電路，我們反復研究了3天，焊了兩次電路，結果還是沒實現(xiàn)效果，直到偶然短接了一個電容，才解決問題。我們不斷地嘗試，不斷地去探索，還是得到了回報。這一點，我們很欣慰。再次，有些問題，我們解決不了，問問老師或身邊同學，可能就會找到解決辦法。通過這次試驗，我們認識到了團體合作的重要性。沒有其他同學的幫忙，我們可能還在苦苦探求問題解決之道。還有就是一件復雜的事情要一步一步做下去，步步為營，方能用最高的效率完成。不能一口吃個大胖子。一開始，我們就把所有的元器件都焊好，然后看能不能實現(xiàn)。一般第一次都不能實現(xiàn)，接著就是去檢查錯誤。而此時PCB板上全都是導線，不知從何下手。其實一開始，一個一個模塊做成功后，再拼接電路，成功