医院病人紧急呼叫系统

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1、目录第1章设计总体思路1一、设计要求1二、基本原理1三、系统框图2四、总电路图2第2章 单元电路设计3一、信号锁存电路3二、优先编码电路4三、显示电路6四、逻辑控制电路6五、二进制译码电路7第3章安装、调试步骤9第4章故障分析和电路改进10第5章总结与体会11第6章附录12第7章参考文献13第1章设计总体思路一、设计要求1. 当病房病人紧急呼叫时（即按下呼叫按键），在医 生值班室会显示当前呼叫病房病情最严重的编号（在此 系统编号设定为47号四个，病人病情根据编号依次加 重）。2. 根据病人病情设置四个优先级别。当有多人呼叫 时，病情严重者优先显示。3. 医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，按一

2、次 医生控制按键，系统会清除当前最高优先级编号，显示 此优先级编号。依此类推系统按优先级别从高到低依次 显示其它呼叫病人的编号，当全部处理完后，系统默认 显示零。二、基本原理系统由呼叫信号锁存、优先编码、二进制译码、显示及逻辑 控制清除等几部分组成。该系统通过四个不同的开关接受不同的病人紧急呼叫信号， 并将其对应的信号锁存在所对应的D触发器中，再将这些信号传 到型号为74148的8路优先编码中，根据优先级别对锁存信号进 行编码，然后将编码输出接到数码管上显示出来。医护人员用另外一个开关通过单稳态触发器、74160以及74138清除已处理完的病人的显示编码，单稳态触发器接到74160的清零端可以

3、实现处理完当前最高级别的呼叫后，显示下一编号， 当最高级别再次呼叫时，依然能显示其编码的功能，而74138用 来对接收的信号进行译码的，其输出端接到D触发器的清零端进 行清零。当对所有的病人信号处理完毕时，数码管上显示为0。三、系统框图呼叫信号图1.1医院病人呼叫系统总体框图四、总电路图通过仿真软件，仿真出电路图如下:图1.2病人呼叫系统原理图第2章单元电路设计一、信号锁存电路信号锁存电路用芯片74LS74的D触发器，D触发器的功能是 当置数短和清零端接高电平时，CLK来一个上升沿，Q=D。此电路运用四个D触发器，当病人呼叫时，按下开关产生一个上升沿时，图2.1呼叫信号锁存单元原理图、优先编码

4、电路优先编码电路用74LS148,其功能是在EI=0电路能正常工作， 当芯片0-7中引脚的输入为低电平时，在输出端A2、A1、A0就会产生优先级依次降低的二进制编码。当 D触发器Q端接到 74LS148的4-7相对应的引脚上，D触发器锁存的信号就传到优先 编码其中进行编码，在输出端就产生7至4优先级依次降低的编 码。图2.2优先编码电路原理图在此次试验中给出的四路信号中7号位的优先给最 高，所以把7号触发器的信号接至I7，6 4号分解接至 I6-43。当呼叫信号单元输出信号时，对应的输入会由高 电平跳转到低电平，并且与呼叫信号单元对应一致，无 论I4-I6出什么信号都只出0 0 0，所以I7的

5、优先级别 最高，同理I6，I5，I4的优先级别从高到低依次排列。三、显示电路优先编码器74LS148输出经非门74LS04接到数码管上就可以 显示出病人的编码。其中A0接1，A 1接3，A2接5。其电路图如下：图2.3 显示电路原理图四、逻辑控制电路逻辑控制电路运用74LS121单稳态触发器和74LS160计数器， 单稳态触发器输入端接高电平输出为低电平，此时为稳态，输入为低电平输出为高电平，此时为暂态；74LS160具有异步清零和同 步置数功能。单稳态触发器输出端接74LS160清零端，当医护人 员按下开关对74LS160清零，随即单稳态触发器再次暂时对 74LS160清零，也就实现医护人员

6、处理完当前最高级别的呼叫后， 显示下一编码，当最高级别再次呼叫时，依然能显示其编码，并 且也实现了按优先级别显示编码能依次清除。其电路图如下：74L504图2.4逻辑控制电路原理图RXjCXQ0T400010203RCODODID3B1?4T511615EhlP7n匚nCLLOAM2RINTr-.QL1J1A1A2RA74LS16CTEXT卜74121*五、二进制译码电路此电路运用74LS138，74LS138为3线-8线译码器，当E1 为高电平，E2和E2为低电平时，输入地址A、B、C，在输出端以 低电平译出。其电路图如下：真值表如下:E3 E1 E2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y

7、4 Y5 Y6 Y7XX1X X X11111111X0XX X X111111110 1 00 0 0011111110 1 00 0 11010 1 00 1 010 1 00 1 1111011110 1 01 0 0111101110 1 01 0 1111110110 1 01 1 0111111010 1 01 1 1111110ABCU2Aro?1Y2Y3口怙传Y712 3 E E E图2.6二进制译码单元电路原理图此电路中，当输入端输入信号时，74LS138会根据 输入信号给不同的输出端送低电平，此设计中就是利用 送出的低电平给信号锁存单元对应的D触发器的清零端， 从而达到对输

8、入信号清零的目的。如上图所示，当输入 端输入“ 5”时，Y5输出0，此时就清除了 5号病人的呼 叫信号；当Y7、Y6、Y5、Y4输出0时分别清除了病人7、 6、5、4的呼叫信号。第3章安装、调试步骤运用仿真软件运行无误后，可以根据仿真图进行安装，首先， 在安前一定元器件型号、芯片参数是否正确以及接通芯片检测是 否坏掉了，如果坏了或不符合要求，立即更换，否则，有一个元 器件是坏的，调试的时候都一定会出错，会给调试带来许多麻烦。 其次，元器件布局要整体考虑，元器件所占用的空间位置不合理， 接线时可能接触不良导致电路不能正常工作并且也会给维修带来 不便，同时，为了减少布线带来的麻烦和提高电路的质量，

9、尽量 使芯片之间距离拉近，这样既可以节省导线，又可以降低故障风 险。最后，当所有的元器件接完线以后，把电路原理图和实物进 行对照，观察是否有未接的线或者多接的线以及明显接错的线， 检查之后没有问题，此时电路图已经安装完毕。电路调试，调试是一件非常费力的事，需要足够的耐心和毅 力。首先安装之后不要急于通电，电路中可能存在短路现象，认 真检查无误后再通电；医院病人紧急呼叫系统有信号锁存电路、 优先编码电路、显示电路、逻辑控制电路、二进制译码电路五个 单元电路，其次，对五个单元电路调试检测，观察调试结果是否 与实际结果相符，如果不相符，检测相应单元电路找出错误进行 改正；再次，病人紧急呼叫时，按下开

10、关能在数码管上显示正确的 编码则该部分电路正确，当医护人员处理完病人时，按下开关能 清除该病人的编码则该部分电路也正确；最后，对整个电路从开 始进行一次测试，调试结果和设计要求相符，此时电路就调试成 功了。第4章 故障分析和电路改进由于该系统不是很复杂，所用的元器件也比较少，连线也较 少，各个元器件功能清晰，所以分析起来比较简单。但是也不免 存在问题，把电路接通试电，芯片烧毁，肯定是电路中某处短路， 一定要避免这种情况的发生。当病人按下开关，数码管上没有数 字显示或者数码管上的数字时不时的跳动，此时电路中的某根线 接触不良。医护人员按下开关，不能清除该病人的编号，观察是 不是线没接到D触发器的

11、清零端。总之，电路正的绝大多数问题 都是自己接线不认真造成的，所以接线时一定要全神贯注，这样 接好线后基本上不会有什么问题，但是也不排除元器件损坏的原 因。在刚开始设计电路时，用了很多元器件，其实是一个很简单 的电路，现在的电路是在后来的仿真中逐渐改进修正。最初设计 的时候用了 2个74LS74去实现清零的功能，后来换成了一个 74LS160就能实现了。另一个改进的地方是用了 4个74LS121分别 接到D触发器的清零端实现清零，后来改成了 1个74LS121接到 74LS160清零端实现清零。改进后的电路，少用了许多芯片以及导 线，这样降低了电路故障风险，同时也提高了电路的质量。第5章总结与

12、体会数字电子技术是我们专业的专业基础课，它是我们以后学习 其他科目的的基础，通过两周的数电课程设计，我对数电的一些 知识理解的更较透彻，并且这次也相当于对数电进行了一次复习， 对期末考试也是很有帮助的。这次课程设计，我学到了很多知识， 当然，这些知识不全是课本上的，同时，也培养了我的动手能力 和解决问题的能力。刚开始课程设计时，老师布置了任务，然后就是通过仿真软 件进行仿真，最初只设计了一部分电路，因为对电路的某些单元 电路还不太懂，还有就是对有些芯片的功能不是太清楚，后来就 到图书馆或者网上查询了一些资料。还有一些没有搞懂的问题， 就寻求老师的帮助再继续后面的工作。然后就是连接实物电路， 进

13、行调试及答辩。这一系列的过程都是加深对数电知识的理解和 检测对数电知识学习和掌握情况。总而言之，在这次数电课程设计中提高了我对理论知识的理解，同时还 磨练了我的耐心，培养了我的自学能力和动手能力。经过两周的努力总算把 课程设计完成了，这是一个坚苦而又漫长的过程，看到自己的劳动成果还是 很高兴的，同时，我基本熟练掌握了仿真软件的运用，在这两周的课程设计 过程中，我看到了大家的努力和拼搏，也让我懂得团队合作精神的难能可贵。 在这两周的课程设计中，得到了指导老师和同学的帮助，在此表示衷心感谢。总之，这次课程设计让我受益匪浅，在以后的学习中，我会好好珍惜像 这样的机会。第6章附录元器件清单：名称型号数量双上升沿触发D触发器74LS742六反相器74LS0413线-8线译码器74LS13818线3线优先编码器74LS1481十进制同步计数器74LS1601单稳态触发器74LS1231曰二职 显示器8段共阴1单刀双掷开关SW-SPDT5第7章参考文献数字电子技术基础电子技术课程设计指导电子技术基础实验周良权编彭介华编陈大钦编阎石编数字电子技术基础