數(shù)字電路課程設(shè)計--病房呼叫系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</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

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)驗體會·······················

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

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

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

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，如：當(dāng)病人呼叫時都可產(chǎn)生聲或者光等信號提示并顯示病人的編號、根據(jù)病人的病情來設(shè)置顯示的優(yōu)先級別以確保病情最重的病人最先得到醫(yī)治等等。這個系統(tǒng)是十分實用并且高效的，因而，這個課程設(shè)計題目是接近現(xiàn)實應(yīng)用的，對于一個理工科的學(xué)生來說是有相當(dāng)實際意義的，而且這個設(shè)計題目也是有趣的，是值得

15、花時間甚至是大量時間反復(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(guān)，編碼器用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。</p><p>　　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(guān)對信

16、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。</p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器產(chǎn)生的是一個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(jié)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(guān)。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

17、確定選擇了方案二。</p><p>　　3 單元電路的設(shè)計與原器件的選定</p><p>　　3.1各功能模塊介紹</p><p>　　此電路分為四個模塊：開關(guān)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(shè)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

18、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(qū)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(dāng)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(shè)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(yù)設(shè)要求。病房號碼顯示模塊見圖1：</p><p><b>　　圖1病房號碼顯示<

19、/b></p><p>　　開關(guān)控制模塊也是由。。設(shè)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(guān)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(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)計的。該模塊使用的是

20、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(guān)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(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>　　報警器模塊也

21、是。。設(shè)計的。該模塊使用的是555定時器構(gòu)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(dāng)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)，

22、只要4號引腳接上低電平蜂鳴器就會發(fā)聲。因為當(dāng)我們的按鍵開關(guān)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)對報警系統(tǒng)的控制。報警模塊如下圖4所示：</p><p><b>　　圖4報警模塊</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（對信號進行顯示）、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： </p

24、><p>　　4.2.1 用5個撥動開關(guān)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。 </p><p>　　4.2.2 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(yīng)號碼；當(dāng)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）； </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(qū)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。 </p><p>　　4.2.4 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(fù)位輸入端，當(dāng)編碼器有輸入信號（按鍵按下）時，EO為低電平，傳至復(fù)位輸入端，555定時

26、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。</p><p><b>　　5 經(jīng)驗體會</b></p><p>　　5.1 設(shè)計中遇到的問題</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。這個問題困擾了我們很久，畢竟蜂鳴器發(fā)聲電路就那么幾個元器件，焊接問題應(yīng)該不會有的。我

27、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。</p><p>　　5.1.2 沒有按鍵按下時數(shù)碼管應(yīng)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(dāng)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

28、常。當(dāng)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。</p><p><b>　　5.2 設(shè)計體會</b></p><p>　　做完本次課程設(shè)計，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?；剡^頭再來學(xué)習(xí)，輕松了不少。我們重點學(xué)習(xí)了與課程設(shè)計相關(guān)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

29、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(fù)研究了3天，焊了兩次電路，結(jié)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(xué)，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(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，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(dǎo)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，這好像是一個定律，沒絕對完美的東西。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：</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>