病房呼叫系統(tǒng)帶程序

1、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) 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(zhuān)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)用一個(gè)數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)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5個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置功能鍵，1號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，1-5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3秒。設(shè)計(jì)要求具有復(fù)位功能；用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管和雙色點(diǎn)陣顯示呼叫的病房號(hào)。工作量學(xué)會(huì)使用Max+PlusII軟件、Verilog HDL語(yǔ)言和實(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(xiě)

2、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)Verilog HDL語(yǔ)言，用Verilog HDL進(jìn)行程序設(shè)計(jì)3. 學(xué)習(xí)使用實(shí)驗(yàn)箱，繼續(xù)電路設(shè)計(jì)；4. 完成電路設(shè)計(jì)；5. 答辯并書(shū)寫(xiě)任務(wù)書(shū)。參考資料數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).閻石主編.高等教育出版社.EDA課程設(shè)計(jì)A指導(dǎo)書(shū).指導(dǎo)教師簽字李婷 鄭兆兆 基層教學(xué)單位主任簽字李鑫濱2014年1月10日 目 錄第1章 摘要1第2章 引言1 第3章 基本原理1第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 4.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1 4.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2 4.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路2 4.4 波形仿真4 4.5 Verilo

3、g HDL源程序 7 4.6 管腳鎖定及硬件連線11第5章 總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 13第一章 摘要 EDA技術(shù)，就是以大規(guī)模可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_(kāi)發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過(guò)有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T(mén)新技術(shù)。 第二章 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的科技設(shè)備應(yīng)用到生活的方方面面，其中在醫(yī)療領(lǐng)域尤其多

4、。病房呼叫系統(tǒng)這個(gè)設(shè)計(jì)就是應(yīng)用于醫(yī)院的一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型，其目的是為了方便醫(yī)護(hù)人員更好地照顧病人，提高工作效率。病房呼叫系統(tǒng)的優(yōu)先編碼設(shè)置可以讓相對(duì)更需要救助的病人第一時(shí)間得到救助，其蜂鳴器和數(shù)碼管、點(diǎn)陣等設(shè)置可以直觀的提醒醫(yī)護(hù)人員是否有病房呼叫及呼叫的病房號(hào)。第三章 基本原理病房呼叫系統(tǒng)共有五個(gè)部分，有病房呼叫及復(fù)位部分，動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示數(shù)字部分，雙色點(diǎn)陣顯示部分，指示燈部分以及蜂鳴器部分。根據(jù)不同的部分定義模塊寫(xiě)程序，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件。用軟件方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開(kāi)發(fā)軟件自動(dòng)完成的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以用相關(guān)的軟

5、件進(jìn)行仿真。最后將程序下載到實(shí)驗(yàn)箱中用硬件模擬病房呼叫系統(tǒng)。第四章 病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)病房呼叫系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有：5個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置功能鍵，分別編號(hào)15對(duì)應(yīng)五個(gè)病房，1號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，15號(hào)優(yōu)先級(jí)依次降低；一個(gè)數(shù)碼管，顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼，當(dāng)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)；雙色點(diǎn)陣，顯示呼叫的病房號(hào)；5個(gè)指示燈，指示對(duì)應(yīng)的病房有呼叫；警報(bào)器（蜂鳴器），有病房呼叫信號(hào)時(shí)響3秒；至零端，即復(fù)位功能。4.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)將該病房呼叫系統(tǒng)命名為top，根據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，其外部端口如圖1.1所示。 圖1.1 病房呼叫系統(tǒng)的外部端口 各個(gè)I/O端口的作

6、用:（1）CLK為外部時(shí)鐘信號(hào)，R為復(fù)位信號(hào)，高電平有效。（2）T是一個(gè)5位輸入信號(hào)，若其中某一位為高電平，表示對(duì)應(yīng)病房發(fā)出呼叫信號(hào)。（3）L是一個(gè)5位輸出信號(hào)，當(dāng)L輸出一個(gè)高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的紅色指示燈點(diǎn)亮，表示對(duì)應(yīng)病房有呼叫信號(hào)。（4）ROW是一個(gè)8位輸出信號(hào)，RA和GA都是5位輸出信號(hào)，控制雙色點(diǎn)陣顯示呼叫信號(hào)標(biāo)號(hào)。（5）SS是一個(gè)3位輸出信號(hào)，輸出數(shù)碼管位選信號(hào)，Q是7位輸出信號(hào)，輸出數(shù)碼管段選信號(hào)，SS、Q控制數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)標(biāo)號(hào)。（6）SPEAKER用于控制揚(yáng)聲器發(fā)生，當(dāng)SPEAKER=“1”時(shí)，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴， 表示有呼叫信號(hào)產(chǎn)生。4.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)

7、模塊：呼叫模塊：發(fā)出呼叫信號(hào)，紅色發(fā)光指示燈指示呼叫信號(hào)對(duì)應(yīng)的病房號(hào)；動(dòng)態(tài)數(shù)碼管模塊：顯示對(duì)應(yīng)呼叫的病房號(hào)；雙色點(diǎn)陣模塊：顯示呼叫信號(hào)對(duì)應(yīng)的病房號(hào)；蜂鳴器模塊：有病房呼叫時(shí)蜂鳴器響三秒。設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。下面再簡(jiǎn)要說(shuō)明各組成部分的功能： 圖1.2總體結(jié)構(gòu)（1）呼叫模塊（call）：該模塊共6個(gè)輸入信號(hào)，8個(gè)輸出信號(hào)，其中T1到T5表示1號(hào)到5號(hào)病房，優(yōu)先級(jí)從T1到T5依次降低。高電平表示病房發(fā)出呼叫，R為復(fù)位鍵，高電平表示發(fā)出復(fù)位信號(hào)。L1到L5控制五個(gè)紅色發(fā)光指示燈，當(dāng)輸出高電平時(shí)指示燈點(diǎn)亮。C1到C3為該模塊輸出的優(yōu)先編碼信號(hào)，用于控制其他三個(gè)模塊。呼叫模塊屬于優(yōu)先編碼，真值表

8、如下：RT1T2T3T4T5C1C2C31XXXXX00000000000001XXXX001001XXX0100001XX01100001X100000001101（2）動(dòng)態(tài)數(shù)碼管模塊（number）：該模塊共4個(gè)輸入信號(hào)，10個(gè)輸出信號(hào)，C1到C3為從呼叫模塊接受的信號(hào)，通過(guò)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)病房呼叫號(hào)。CLK為時(shí)鐘信號(hào)，控制位選掃描。SS0到SS2為輸出的位選信號(hào)，選中對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示呼叫號(hào)，在此模塊中通過(guò)控制SS0、SS1、SS2的值從000到111循環(huán)讓8端數(shù)碼管依次循環(huán)顯示，時(shí)鐘頻率為1KHz，位選信號(hào)每ms變化一次，便觀察到8位數(shù)碼管同時(shí)顯示。Q1到Q7輸出數(shù)碼管段選信號(hào)，控制數(shù)碼管

9、顯示病房呼叫號(hào)。 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管段選信號(hào)真值表C1C2C3Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7NUM000111111000010110000101011011012011111100131000110011410110110115（3）雙色點(diǎn)陣模塊（matrix）：該模塊共4個(gè)輸入信號(hào)，18個(gè)輸出信號(hào)，C1到C3為從呼叫模塊接受的信號(hào)。CLK為時(shí)鐘信號(hào)，控制點(diǎn)陣的行列掃描。在此模塊中，CLK信號(hào)控制ROW1到ROW8依次為0，頻率為1KHz，通過(guò)RA1到RA5、GA1到GA5向?qū)?yīng)的列輸出高電平，控制雙色點(diǎn)陣顯示呼叫號(hào)。其顯示效果如圖所示： WRA1RA2RA3RA4RA5000000000010000

10、0010011100110101010001010101010101100111011100000WGA1GA2GA3GA4GA500011111 為了使點(diǎn)陣顯示更加美觀，在第一行增加五個(gè)綠點(diǎn)，當(dāng)點(diǎn)陣顯示數(shù)字不為零時(shí)，對(duì)應(yīng)綠點(diǎn)變紅。當(dāng)雙色點(diǎn)陣顯示“0”時(shí)，其RA、GA的賦值如右表所示。W為控制列循環(huán)的中間變量。 （4）蜂鳴器模塊（buzzer）：該模塊共4個(gè)輸入信號(hào)，1個(gè)輸出信號(hào)，C1到C3為從呼叫模塊接受的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)產(chǎn)生變化且不為0的時(shí)候，SPEAKER輸出3秒的高電平控制蜂鳴器響三秒。CLK為1KHz的輸入時(shí)鐘信號(hào)，即每毫秒輸出一個(gè)上升沿，設(shè)置變量N初值為3072，每個(gè)上升沿減1，當(dāng)N=

11、0時(shí)3s結(jié)束時(shí)，蜂鳴器不再響。4.4波形仿真4.4.1呼叫模塊的波形仿真如圖1.3所示。當(dāng)T1為1時(shí)，L1輸出1，C1:3輸出001,；當(dāng)T2為1時(shí)，L2輸出1，C1:3輸出010，以此類(lèi)推 圖1.3呼叫模塊波形仿真4.4.2動(dòng)態(tài)數(shù)碼管模塊波形仿真如圖1.4所示。SS2:0為數(shù)碼管位選信號(hào)，隨著CLK信號(hào)上升沿依次選中8位數(shù)碼管。Q1:7為數(shù)碼管段選信號(hào)，當(dāng)C1:3輸入000時(shí)，Q1:7輸出1111110，數(shù)碼管顯示“0”；當(dāng)C1:3輸入001時(shí)，Q1:7輸出0110000，數(shù)碼管顯示“1”；以此類(lèi)推 圖1.4動(dòng)態(tài)數(shù)碼管模塊波形仿真 4.4.3雙色點(diǎn)陣波形仿真如圖1.5、圖1.6所示。ROW1

12、:8為雙色點(diǎn)陣行信號(hào),隨著CLK信號(hào)上升沿由各位循環(huán)為零實(shí)現(xiàn)行掃描當(dāng)雙色點(diǎn)陣顯示“0”時(shí):ROW1=0時(shí),RA1:5=00000RA1:5=11111;ROW2=0時(shí),RA1:5=00000GA1:5=00000;ROW3=0時(shí),RA1:5=01110GA1:5=00000;ROW4=0時(shí),RA1:5=01010GA1:5=00000;ROW5=0時(shí),RA1:5=01010GA1:5=00000;ROW6=0時(shí),RA1:5=01010GA1:5=00000;ROW7=0時(shí),RA1:5=01110GA1:5=00000;ROW8=0時(shí),RA1:5=00000GA1:5=00000當(dāng)雙色點(diǎn)陣顯示“

13、1”時(shí),與顯示“0”時(shí)類(lèi)似,紅色點(diǎn)處列信號(hào)RA對(duì)應(yīng)為1,綠色點(diǎn)處列信號(hào)GA對(duì)應(yīng)為1圖1.5雙色點(diǎn)陣顯示0時(shí)的波形仿真圖1.6雙色點(diǎn)陣顯示1時(shí)的波形仿真4.4.4蜂鳴器模塊波形仿真如圖1.7所示當(dāng)輸入信號(hào)C1:3為001時(shí)，SPEAKER輸出1并持續(xù)3秒，當(dāng)輸入信號(hào)變化時(shí)SPEAKER繼續(xù)輸出1并持續(xù)三秒。圖中忽略了計(jì)時(shí)用的CLK信號(hào)。圖1.7蜂鳴器模塊波形仿真4.4.5總體結(jié)構(gòu)波形仿真如圖1.8所示圖1.8總體結(jié)構(gòu)波形仿真圖4.5Verilog HDL源程序/*呼叫模塊*/module call(R,T,C,L);input R;input 1:5T;/對(duì)應(yīng)五個(gè)病房output 1:3C;/優(yōu)

14、先編碼輸出output 1:5L;/紅色發(fā)光指示燈reg 1:3C;reg 1:5L;always(R or T)begincasex(R,T)'b1XXXXX: begin C='b000;L='b00000;end'b000000: begin C='b000;L='b00000;end'b01XXXX: begin C='b001;L='b10000;end'b001XXX: begin C='b010;L='b01000;end'b0001XX: begin C='b011;

15、L='b00100;end'b00001X: begin C='b100;L='b00010;end'b000001: begin C='b101;L='b00001;endendcaseendendmodule/*數(shù)碼管模塊*/module number(SS,C,Q,CLK);input 1:3C;input CLK;output 2:0SS;output 1:7Q;reg 2:0SS;/定義位選寄存器reg 1:7Q;/定義數(shù)選寄存器reg 0:2WX;always(posedge CLK)beginif(WX='b111)

16、beginSS<='b111;/位選賦值WX<='b000;endelseSS<=WX;WX<=WX+1;endalways(C)begincase(C)'b000:Q='b1111110;'b001:Q='b0110000;'b010:Q='b1101101;'b011:Q='b1111001;'b100:Q='b0110011;'b101:Q='b1011011;endcaseendendmodule/*雙色點(diǎn)陣模塊*/module matrix(C,RO

17、W,RA,GA,CLK);input 1:3C;input CLK;output 1:8ROW;output 1:5RA;output 1:5GA;reg 1:8ROW;reg 1:5RA;reg 1:5GA;reg 0:2S;reg 0:2W;always(posedge CLK)beginif(S='b111)S='b000;elseS=S+1;case(S)'b000:ROW='b01111111;'b001:ROW='b10111111;'b010:ROW='b11011111;'b011:ROW='b11

18、101111;'b100:ROW='b11110111;'b101:ROW='b11111011;'b110:ROW='b11111101;'b111:ROW='b11111110;endcaseendalways(posedge CLK)beginif(W='b111)W='b000;elseW=W+1;case(C,W)/*雙色點(diǎn)陣顯示0*/'b000000:begin RA='b00000;GA='b11111;end'b000001:begin RA='b00000;

19、GA='b00000;end'b000010:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b000011:begin RA='b01010;GA='b00000;end'b000100:begin RA='b01010;GA='b00000;end'b000101:begin RA='b01010;GA='b00000;end'b000110:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b000111:begin RA=

20、'b00000;GA='b00000;end/*雙色點(diǎn)陣顯示1*/'b001000:begin RA='b10000;GA='b01111;end'b001001:begin RA='b00000;GA='b00000;end'b001010:begin RA='b00100;GA='b00000;end'b001011:begin RA='b01100;GA='b00000;end'b001100:begin RA='b00100;GA='b00000;en

21、d'b001101:begin RA='b00100;GA='b00000;end'b001110:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b001111:begin RA='b00000;GA='b00000;end/*雙色點(diǎn)陣顯示2*/'b010000:begin RA='b01000;GA='b10111;end'b010001:begin RA='b00000;GA='b00000;end'b010010:begin RA='b

22、01110;GA='b00000;end'b010011:begin RA='b00010;GA='b00000;end'b010100:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b010101:begin RA='b01000;GA='b00000;end'b010110:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b010111:begin RA='b00000;GA='b00000;end/*雙色點(diǎn)陣顯示3*/'

23、b011000:begin RA='b00100;GA='b11011;end'b011001:begin RA='b00000;GA='b00000;end'b011010:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b011011:begin RA='b00010;GA='b00000;end'b011100:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b011101:begin RA='b00010;GA='b00

24、000;end'b011110:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b011111:begin RA='b00000;GA='b00000;end/*雙色點(diǎn)陣顯示4*/'b100000:begin RA='b00010;GA='b11101;end'b100001:begin RA='b00000;GA='b00000;end'b100010:begin RA='b01010;GA='b00000;end'b100011:begin RA=

25、'b01010;GA='b00000;end'b100100:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b100101:begin RA='b00010;GA='b00000;end'b100110:begin RA='b00010;GA='b00000;end'b100111:begin RA='b00000;GA='b00000;end/*雙色點(diǎn)陣顯示5*/'b101000:begin RA='b00001;GA='b11110;en

26、d'b101001:begin RA='b00000;GA='b00000;end'b101010:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b101011:begin RA='b01000;GA='b00000;end'b101100:begin RA='b01110;GA='b00000;end'b101101:begin RA='b00010;GA='b00000;end'b101110:begin RA='b01110;GA=&#

27、39;b00000;end'b101111:begin RA='b00000;GA='b00000;endendcaseendendmodule/*蜂鳴器模塊*/module buzzer(CLK,C,SPEAKER);input CLK;input 1:3C;output SPEAKER;integer N;/定義變量N用于蜂鳴器計(jì)時(shí)reg 1:3M;/定義寄存器M存放C的狀態(tài)用以判斷C是否產(chǎn)生變化reg SPEAKER;always(posedge CLK)beginif(C=0)begin N<=3000;SPEAKER<=0;M<=0;ende

28、lse if(C!=M) begin N<=N-1; if(N>0) SPEAKER<=1; else begin SPEAKER<=0;N<=3000;M<=C;end/*當(dāng)C變化之后小于以前那個(gè)值蜂鳴三秒，即多個(gè)輸入信號(hào)T同時(shí)存在時(shí)，若優(yōu)先級(jí)較高的輸入消失，系統(tǒng)檢測(cè)到新的輸入，蜂鳴器響三秒*/endendendmodule/*頂層模塊*/module top(R,T,CLK,L,ROW,RA,GA,SS,Q,SPEAKER);input R;input 1:5T;input CLK;output 1:5L;output 1:8ROW;output 1:5

29、RA;output 1:5GA;output 2:0SS;output 1:7Q;output SPEAKER;wire 1:3X1;call u1(.R(R),.T(T),.L(L),.C(X1);number u2(.CLK(CLK),.C(X1),.SS(SS),.Q(Q);matrix u3(.CLK(CLK),.C(X1),.ROW(ROW),.RA(RA),.GA(GA);buzzer u4(.CLK(CLK),.C(X1),.SPEAKER(SPEAKER);endmodule 4.6管腳鎖定及硬件連線RPIN46L1PIN12ROW4PIN176RA4PIN193T1PIN39L2PIN13ROW5PIN177RA5PIN195T2PIN40L3PIN14ROW6PIN179GA1PIN68T3PIN41L4PIN15ROW7PIN187GA2PIN70T4PIN44L5PIN17ROW8PIN189GA3PIN73T5PIN45ROW1PIN173RA1PIN190GA4PIN170CLKPIN9ROW2PIN174RA2PIN191GA5PIN172SPEAKERPIN38ROW3PIN