數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--病房呼叫系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　題目：病房呼叫系統(tǒng)</b></p><p>　　起止日期：自2011年12月19日 至2011年12月30日</p><p>　　2011 年 12 月 30 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)

2、任務(wù)書</b></p><p>　　2011-2012學(xué)年第一學(xué)期</p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 病房呼叫系統(tǒng)</p><p>　　完成期限：自2011年 12月19日至2011年12月30日共2周</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）：

3、 年 月 日</p><p>　　教研室主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1概述······

4、3;····································&#

5、183;··1</p><p>　　2方案的選擇與論證····························

6、83;····1</p><p>　　3單元電路的設(shè)計(jì)和元器件的選擇·························

7、3;··1</p><p>　　4系統(tǒng)電路總圖及原理····························

8、3;········5</p><p>　　5經(jīng)驗(yàn)體會(huì)·······················

9、83;·····················7</p><p>　　參考文獻(xiàn)··········

10、83;····································&

11、#183;···8</p><p>　　附錄A系統(tǒng)電路實(shí)物圖···························&

12、#183;···········9</p><p>　　附錄B元器件清單···················

13、83;·······················10</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)選擇

14、的題目是病房呼叫系統(tǒng)。類似系統(tǒng)在目前的醫(yī)院里已經(jīng)十分常見，幾乎所有的病房里都配備的這樣的緊急呼叫系統(tǒng)。這些系統(tǒng)雖然出自不同的生產(chǎn)商，但往往都具備這樣一些共同點(diǎn)，如：當(dāng)病人呼叫時(shí)都可產(chǎn)生聲或者光等信號(hào)提示并顯示病人的編號(hào)、根據(jù)病人的病情來設(shè)置顯示的優(yōu)先級(jí)別以確保病情最重的病人最先得到醫(yī)治等等。這個(gè)系統(tǒng)是十分實(shí)用并且高效的，因而，這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目是接近現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的，對(duì)于一個(gè)理工科的學(xué)生來說是有相當(dāng)實(shí)際意義的，而且這個(gè)設(shè)計(jì)題目也是有趣的，是值得

15、花時(shí)間甚至是大量時(shí)間反復(fù)推敲琢磨的。 </p><p>　　2 方案的選擇與論證</p><p>　　2.1方案一：使用5個(gè)jk觸發(fā)器對(duì)k1-k5這5路信號(hào)進(jìn)行鎖存，這時(shí)使用的是輕觸開關(guān)，編碼器用74LS148優(yōu)先編碼器，報(bào)警部分是2個(gè)555定時(shí)器組成的發(fā)生器。</p><p>　　2.2 方案二：不使用jk觸發(fā)器對(duì)k1-k5這5路信號(hào)進(jìn)行鎖存，直接使用撥動(dòng)開關(guān)對(duì)信

16、號(hào)進(jìn)行控制，編碼器用74LS148優(yōu)先編碼器加一個(gè)HD74LS04非門，報(bào)警部分是用1個(gè)555定時(shí)器發(fā)聲。</p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器產(chǎn)生的是一個(gè)BCD反碼,需要加非門來轉(zhuǎn)換成BCD碼.病房呼救系統(tǒng)使用輕觸開關(guān)時(shí)必須配合有鎖存功能的芯片，但是考慮到我們幾天的實(shí)際仿真結(jié)果和掌握的材料，我們略去了鎖存按鍵信號(hào)部分，直接使用了撥動(dòng)開關(guān)。報(bào)警部分是555定時(shí)器組成的多諧振蕩發(fā)聲器。由于時(shí)間有限，我們最終

17、確定選擇了方案二。</p><p>　　3 單元電路的設(shè)計(jì)與原器件的選定</p><p>　　3.1各功能模塊介紹</p><p>　　此電路分為四個(gè)模塊：開關(guān)控制模塊，指示燈模塊，報(bào)警模塊，病房顯示模塊。病房號(hào)碼顯示模塊是由。。設(shè)計(jì)的。此模塊無疑是本系統(tǒng)的核心模塊，由它來實(shí)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

18、芯片輸入和輸出均以低電平為有效信號(hào)，數(shù)碼管譯碼器CD4511是用來驅(qū)動(dòng)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(dāng)沒按鍵按下（無信號(hào)輸入）時(shí)，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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)要求。病房號(hào)碼顯示模塊見圖1：</p><p><b>　　圖1病房號(hào)碼顯示<

19、/b></p><p>　　開關(guān)控制模塊也是由。。設(shè)計(jì)完成的。此電路用到是74LS148優(yōu)先編碼芯片，其輸入信號(hào)為低電平有效，因此將開關(guān)一端接低電平，另一端與編碼芯片的輸入腳相連，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入功能。開關(guān)控制模塊如下圖2所示:</p><p><b>　　圖2 開關(guān)控制</b></p><p>　　指示燈模塊是。。設(shè)計(jì)的。該模塊使用的是

20、共LED陰極接法。使用K1-k5這五個(gè)按鍵分別控制D1-D5，功能是用于記錄病房的呼叫信號(hào)?，F(xiàn)分析分析其工作過程：在開關(guān)沒合上之前是輸入值是高電平，加上一個(gè)反相器之后變成低電平，所以指示燈不亮，但開關(guān)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：</p><p><b>　　圖3指示燈顯示</b></p><p>　　報(bào)警器模塊也

21、是。。設(shè)計(jì)的。該模塊使用的是555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器。555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡(jiǎn)單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，3個(gè)5k的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器提供參考電壓。當(dāng)控制電壓端（5）懸空時(shí)（可對(duì)地接上0.01uf左右的點(diǎn)燃濾波器）。在實(shí)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(shí)本次仿真時(shí)555定時(shí)器是低電平觸發(fā)，

22、只要4號(hào)引腳接上低電平蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲。因?yàn)楫?dāng)我們的按鍵開關(guān)不合上時(shí)74LS148輸出的是高電平，但只要有一個(gè)病房按鈕合上15號(hào)引腳就會(huì)由高電平變成低電平，所以把4號(hào)引腳接到74LS148，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的控制。報(bào)警模塊如下圖4所示：</p><p><b>　　圖4報(bào)警模塊</b></p><p>　　4 系統(tǒng)電路總圖及原理</p><p>　

23、　4.1系統(tǒng)電路總圖見圖5：</p><p>　　圖5　病房呼叫系統(tǒng)總圖</p><p><b>　　4.2電路原理</b></p><p>　　以優(yōu)先編碼器為核心電路，配合譯碼器（對(duì)信號(hào)進(jìn)行顯示）、555多諧振蕩電路以及相關(guān)的邏輯門電路，組合為一個(gè)可以對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼、譯碼、顯示的電路，從而實(shí)現(xiàn)所需功能要求。具體原理如下： </p

24、><p>　　4.2.1 用5個(gè)撥動(dòng)開關(guān)來模擬5個(gè)病房的呼叫輸入信號(hào)，5號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，其他號(hào)碼優(yōu)先級(jí)依次降低。 </p><p>　　4.2.2 用一個(gè)七段數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼；沒信號(hào)呼叫時(shí)顯示0，有一個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)顯示相應(yīng)號(hào)碼；當(dāng)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)碼（其它呼叫號(hào)碼用指示燈來顯示）； </p><p>　　4.2.3 以8輸入3輸出的優(yōu)先編碼器

25、74LS148作為核心電路，將5個(gè)病房的呼叫信號(hào)編碼并按照優(yōu)先級(jí)輸出。輸出的信號(hào)經(jīng)反相器反向送至數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片CD4511的低三位（最高位直接接地），從而基本完成呼叫信號(hào)的數(shù)碼管顯示功能。 </p><p>　　4.2.4 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器，將震蕩信號(hào)送至蜂鳴器發(fā)聲。由74LS148的輸出使能端EO控制555定時(shí)器的復(fù)位輸入端，當(dāng)編碼器有輸入信號(hào)（按鍵按下）時(shí)，EO為低電平，傳至復(fù)位輸入端，555定時(shí)

26、器振蕩電路此時(shí)產(chǎn)生振蕩信號(hào)，是蜂鳴器發(fā)聲，實(shí)現(xiàn)有按鍵按下就報(bào)警的功能。</p><p><b>　　5 經(jīng)驗(yàn)體會(huì)</b></p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)中遇到的問題</p><p>　　5.1.1 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(gè)問題困擾了我們很久，畢竟蜂鳴器發(fā)聲電路就那么幾個(gè)元器件，焊接問題應(yīng)該不會(huì)有的。我

27、們用萬用表檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)555定時(shí)器的3號(hào)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(shí)蜂鳴器才發(fā)出了刺耳的警報(bào)聲。后來我們干脆把連接蜂鳴器的電容去掉了。</p><p>　　5.1.2 沒有按鍵按下時(shí)數(shù)碼管應(yīng)該顯示0，但有時(shí)會(huì)顯示7。此時(shí)用手摸一下任何一個(gè)焊點(diǎn)，電路就會(huì)正常顯示0。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，數(shù)碼管有時(shí)也會(huì)顯示7，發(fā)光二極管卻一直顯示正

28、常。當(dāng)數(shù)碼管顯示不正常時(shí)用手摸一下焊點(diǎn)，就正常顯示了。這個(gè)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。</p><p><b>　　5.2 設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　做完本次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了很多。首先是復(fù)習(xí)一遍數(shù)字電路的知識(shí)?；剡^頭再來學(xué)習(xí)，輕松了不少。我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)。很快找齊了資料，然后進(jìn)行仿真。其次，我們發(fā)現(xiàn)理

29、論不等于實(shí)踐。我們?cè)诜抡胬锩婵梢詫?shí)現(xiàn)的電路，放到PCB板上不一定能很好的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于555定時(shí)器振蕩電路，我們反復(fù)研究了3天，焊了兩次電路，結(jié)果還是沒實(shí)現(xiàn)效果，直到偶然短接了一個(gè)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(bào)。這一點(diǎn)，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(xué)，可能就會(huì)找到解決辦法。通過這次試驗(yàn)，我們認(rèn)識(shí)到了團(tuán)體合作的重要性。沒有其他同學(xué)的幫忙，我們可能還在苦苦探求問題解決之道。還有就是一

30、件復(fù)雜的事情要一步一步做下去，步步為營(yíng)，方能用最高的效率完成。不能一口吃個(gè)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(shí)現(xiàn)。一般第一次都不能實(shí)現(xiàn)，接著就是去檢查錯(cuò)誤。而此時(shí)PCB板上全都是導(dǎo)線，不知從何下手。其實(shí)一開始，一個(gè)一個(gè)模塊做成功后，再拼接電路，成功率要大得多。還有，我們無法把事情做得太完美，這好像是一個(gè)定律，沒絕對(duì)完美的東西。我們一開始還想到了很多其他的功能，但</p><p><b&

31、gt;　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 康華光主編：《電子技術(shù)基礎(chǔ)—數(shù)字部分》，高等教育出版社，2010。</p><p>　　[2] 李孝利主編：《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》，高等教育出版社，2011.</p><p>　　[3] 康華光主編：《電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分》，高等教育出版社，2010。</p><p>