課程設(shè)計--病人呼叫裝置

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）題目</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本此課程設(shè)計目的在于實現(xiàn)一個具有優(yōu)先級的呼叫系統(tǒng)。用D鎖存器鎖存再通過一個8線—3線優(yōu)先編碼器4532對模擬病房號編碼，再通過譯碼器4511譯出模擬的最高級病房號，當有病房呼叫時信號通過譯碼器和邏輯門觸發(fā)由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器從而發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。并由呼叫

2、信號控制晶閘管從而控制對應病房報警燈的關(guān)亮。以上按觸發(fā)器復位鍵S可復位。整個系統(tǒng)可拆分成三個部分：5秒呼叫模塊，優(yōu)先編碼顯示模塊，呼叫顯示模塊，這些可完成本實驗基本功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單穩(wěn),晶閘管,鎖存器</p><p><b>　　英文題目</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b>&l

3、t;/p><p>　　This course is designed to achieve a priority call system. Latch latch through a 8 line 3 line priority encoder 4532 simulated ward number coding with D lock, again through the decoder 4511 translati

4、ng for the most senior ward, simulation, when a ward calling signal by a decoder and a logic gate trigger monostable multivibrator composed of 555 constituted thereby calling for 5 seconds. And by calling signal controll

5、ed thyristor to control the corresponding unit alarm lamp bright. Above according</p><p>　　KEY WORDS: Monostable, thyristor, latch </p><p><b>　　目　錄</b></p><p>　　前言 …………

6、………………………………………………1</p><p>　　總體方案設(shè)計…………………………………………2</p><p>　　1.1幾種方案的比較 …………………………………………2</p><p>　　1.2方案論證和選擇 …………………………………………3</p><p>　　第二章 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計............

7、...4</p><p>　　2.1 5秒呼叫系統(tǒng)..........................................4</p><p>　　2.2 呼叫顯示模塊..........................................7</p><p>　　2.3 優(yōu)先顯示模塊...............................

8、...........9</p><p>　　第三章 特殊器件的介紹....................................14</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試方法和系統(tǒng)功能............................15</p><p>　　結(jié)論...........................................

9、..........16</p><p>　　謝辭.....................................................18</p><p>　　參考文獻.................................................19</p><p><b>　　前　言</b></

10、p><p>　　本設(shè)計的主要目的是實現(xiàn)一個當醫(yī)院發(fā)生緊急情況時，病房之中又有多個病人需要護理的一個優(yōu)先級別的電路。用于醫(yī)院病房需要呼叫具有優(yōu)先級別的呼叫系統(tǒng)。當有病人進行呼叫時，系統(tǒng)會自動先處理具有優(yōu)先級別的病房的編號，同時產(chǎn)生光信號和5秒鐘的聲音信號。另外在產(chǎn)生信號的同時系統(tǒng)會顯示呼叫病人的病房編號。這樣醫(yī)護人員可以根據(jù)呼叫信號的優(yōu)先級別及時對每一位呼叫病人進行救治。其中，醫(yī)院可以對病人的病情的進行編號，病情最嚴重

11、者具有最高級別的優(yōu)先權(quán)，依次降低。當有多個病人同時進行呼叫時，系統(tǒng)會根據(jù)優(yōu)先級別自動呼出當前呼叫中的最高級別呼叫信號而對其它低級別的呼叫信號進行自動保存，在當前的最高呼叫信號被醫(yī)護人員完成后，按下清零后，自動輸出所保存信號呼叫中最高級別的呼叫，直到每位病人處理完畢。此呼叫系統(tǒng)的使用能讓醫(yī)院出現(xiàn)緊急狀況時臨危不亂，不僅使醫(yī)護人員能夠?qū)Σ∪说牟∏橛幸欢ǖ牧私?，還能對病人的突發(fā)情況進行及時有效治療，讓救護工作緊張有序的進行。同時，醫(yī)院可以在有

12、本系統(tǒng)的情況下，更加合理有效的安排值班的醫(yī)護人員，為醫(yī)院節(jié)省大量人力、物力、財力。還有，本系統(tǒng)具有的優(yōu)先呼叫功能也體現(xiàn)了一種美德---謙讓的人道主義精神。本</p><p>　　本設(shè)計主要是采用數(shù)字、模擬電路的一些基礎(chǔ)原件來完成，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，價格低廉來完成病房緊急呼叫系統(tǒng)，當有多個呼叫時，病情嚴重的優(yōu)先。此設(shè)計能讓普通的鄉(xiāng)村醫(yī)院使用，價格便宜，節(jié)約人力、財力資源，能更好的體現(xiàn)醫(yī)院的本質(zhì)---救死扶傷，為人

13、民大眾服務。</p><p>　　第1章 總體方案設(shè)計</p><p>　　1.1 幾種方案的比較</p><p><b>　　1.1.1 方案一</b></p><p>　　病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖如圖1.1.1所示。它由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器、鎖存器、數(shù)碼管、邏輯門、信號燈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器組成。模擬病房號通過優(yōu)先

14、編碼器顯示優(yōu)先級最高的病床號。并且通過鎖存器儲存起來，按R鍵將清除已處理的信號。</p><p>　　圖1.1.1 病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖（方案一）</p><p>　　當有病床呼叫時，信號通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)使蜂鳴器響5秒鐘。數(shù)碼管顯示優(yōu)先級高的病房號，同時報警燈亮，等待人員處理。</p><p><b>　　1.1.2 方案二</b></

15、p><p>　　病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖如圖1.1.2所示。它所用的元件和模塊與方案一相同，只是先通過呼叫顯示模塊、優(yōu)先顯示模塊、5秒呼叫模塊，再鎖存。</p><p>　　圖1.1.2 病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖（方案二）</p><p>　　1.2 方案的論證和選擇</p><p>　　在兩方案的查考、比較過程后，發(fā)現(xiàn)兩種方案都能夠?qū)ψ顑?yōu)先級別

16、的信號進行處理，編碼和譯碼，最后顯示出來。但是很明顯發(fā)現(xiàn)方案二存在一些不足，不能滿足設(shè)計的需要。即它只能完成對最優(yōu)先信號的處理，而不能在處理完最優(yōu)先級別后，再對其他信號的處理，而方案一可以在處理完最高級別信號后，清除其呼叫，再對其他信號進行處理。</p><p>　　因此，我們選取方案一。</p><p>　　第2章 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計</p><p>　

17、　2.1 5秒呼叫系統(tǒng)</p><p>　　利用555集成時基電路組成脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生定長時間的震蕩信號驅(qū)動蜂鳴器呼叫。配以相應參數(shù)的阻容器件，可將震蕩時間準確的控制在要求的5秒鐘。</p><p><b>　　電路原理圖如下：</b></p><p>　　圖2.1.1 5秒呼叫電路原理</p><p>

18、　　此電路由模擬開關(guān)、4輸入或非門集成芯片4002、由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和蜂鳴器組成。模擬開關(guān)初始狀態(tài)為全低電平。將模擬開關(guān)的所有輸入端經(jīng)與非門后接入555的觸發(fā)輸入2端。再由555的輸出端3接蜂鳴器。</p><p>　　當無病房呼叫時，模擬開關(guān)全為低電平輸入給邏輯門，之后輸入555的2端口時依舊是高電平。由于由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，且無觸發(fā)時輸出低電平。所以此時蜂鳴器無聲音。</p

19、><p>　　只要有病房呼叫時，555的2端將接入低電平，觸發(fā)器被觸發(fā)，進入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)中。其輸出端3輸出5秒的高電平，則蜂鳴器呼叫5秒鐘。</p><p>　　呼叫時間5秒即為單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)時間。由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)（即輸出高電平時間）公式算得。</p><p>　　Th=RCLn3 =454×103×10×10-6×1.1=

20、5 s</p><p>　　這里取470k的標準電阻。</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。我們本次設(shè)計就是用這種設(shè)備來模擬，它的外形常見的又以下幾種，一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負極，我們只要在正負極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲

21、響。</p><p>　　圖2.1.2 常見蜂鳴器</p><p>　　555定時器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，其有兩個比較器 C1和 C2，且它們各有一個輸入端連接到三個電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放電管，輸出級的驅(qū)動電流可達200mA。</p><p>　　圖2.1.3 555定時器</p><p>

22、;　　由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們可以得到它的功能表如下所示：</p><p>　　表2.1 555定時器功能表</p><p>　　對于555定時器，我們在數(shù)電中已經(jīng)學到，它在數(shù)字電子電路的應用常見的又一下幾種應用：1.555定時器接成施密特觸發(fā)器 2.用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 3． 用555定時器接成多諧振蕩器本次設(shè)計中我們就用到了其中兩種，即單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，其中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

23、結(jié)構(gòu)和其個點信號波形如下所示：</p><p>　　圖2.1.4 圖2.1.5</p><p>　　可見其主要作用是輸入一個短暫的低電平信號而輸出一個一定時間長度的高電平信號。</p><p>　　2.2 呼叫顯示模塊</p><p>　　因為病房中的呼叫開關(guān)1~4都是可自動彈起的按扭開關(guān)，

24、其提供信號不穩(wěn)定不確定，所以設(shè)計中只能利用呼叫時的一個脈沖信號，才能保證呼叫的及時、準確。</p><p>　　利用晶閘管的開關(guān)特性，使晶閘管與信號燈串聯(lián)在電源上，使用呼叫信號控制相應的信號燈串聯(lián)晶閘管，當有病房呼叫信號來時，晶閘管導通使對應的小燈點亮報警，直到人為復位清零。</p><p>　　其電路原理圖，如下：</p><p>　　當無呼叫時，呼叫開關(guān)都處在低

25、電平，盡管晶閘管的兩端加上了足夠的正向電壓，但由于G端無觸發(fā)信號而不能導通，小燈不亮。當有呼叫時，相應的模擬開關(guān)會接通高電平，這時晶閘管兩端有足夠的正向壓降且有足夠的觸發(fā)電壓，滿足導通的條件，管子導通，小燈發(fā)光，報警。實驗中將12v直流電源與復位開關(guān)、報警燈以及晶閘管正向連接，利用模擬開關(guān)控制晶閘管的打開，用復位開關(guān)控制晶閘管的斷開，以達到利用呼叫的不穩(wěn)定信號，觸發(fā)出穩(wěn)定的報警輸出，直到人為處理。</p><p>

26、;<b>　　2.3優(yōu)先顯示模塊</b></p><p>　　方法一：利用可編程邏輯控制電路，編制程序?qū)Ω鱾€輸入進行優(yōu)先級設(shè)置，用軟方法實現(xiàn)。</p><p>　　方法二：各個呼叫信號通過D鎖存器進行鎖存再送入優(yōu)先編碼器進行采集輸入信號并編碼。</p><p>　　第二個方法電原理簡單實用，易于實現(xiàn)。用可編程邏輯控制電路，這種方法在應用中能非常

27、方便有效的控制，而且對于以后附加功能的實現(xiàn)、電路功能的擴展很方便，只是需要掌握一定的編碼優(yōu)先位及相應電路的應用，在熟悉可編程控制電路的應用的情況下也是可行的，而且對于實用來說更有意義。但考慮到作者對編程控制的應用能力有限，以及實際應用的成本和控制部件的利用率等問題，本設(shè)計選用方法二。</p><p><b>　　具體電路圖如下：</b></p><p>　　圖2.3.

28、1 優(yōu)先顯示電路</p><p>　　此電路由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器4532，D鎖存器7475、譯碼器4511、數(shù)碼管等組成。模擬開關(guān)初始狀態(tài)為全高電平。將模擬開關(guān)的所有輸入端接D鎖存器后，D鎖存器輸出分別4532的D0,D1,D2,D3。其他D接入端都接地，EI接高電平Vcc.4532的輸出Q0,Q1,Q2分別接入譯碼器4511的A,B,C；D接地。譯碼器4511的輸出A---G對應接數(shù)碼管的a---g。&l

29、t;/p><p>　　表2.3.1 優(yōu)先編碼器4532功能表</p><p>　　在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；另一方 面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。</p><p>　　數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應用

30、于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。</p><p>　　數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應的電極發(fā) 亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼。&

31、lt;/p><p>　　數(shù)字顯示方式目前以分段式應用最普遍，圖5.3.6表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示0～15等阿拉伯數(shù)字。在實際應用中，10～15并不采用，而是用2位數(shù)字顯示器進行顯示。其七段數(shù)字顯示器發(fā)光組合圖如下所示，它是通過CD4511對其A.B.C.D.E.F.G段二極管的明暗進行控制，最后使得其顯示出一定的數(shù)字模式，如圖2.3.2所示：</p><p>　　圖2.

32、3.2七段數(shù)字顯示器顯示數(shù)字</p><p>　　在本設(shè)計中我們用的是CD4511來對數(shù)碼管進行控制。下面來看一下4511的功能引腳圖2.3.3和4511的功能表2.3.2。 </p><p>　　圖2.3.3 4511引腳圖</p><p>　　圖 2.3.2 4511功能表</p><p>　　第3章 特殊器件的介紹&

33、lt;/p><p>　　這次設(shè)計我們用到的特殊器件主要有四輸入的或非門4002，它的真值表見表3.1，還有四D鎖存器７４７５其真值表為3.2。</p><p>　　表3.1 四輸入的或非門4002的真值表</p><p>　　表3.2 四D鎖存器７４７５</p><p>　　第4章 系統(tǒng)調(diào)試方法介紹和系統(tǒng)功能</p><p

34、>　　系統(tǒng)調(diào)試方法介紹：此電路我們需要調(diào)試的東西不多，首先將各個模塊連接到一起后,注意檢查各個部分是否連接正確和連接端是否連接好。 注意我們所需要的芯片參數(shù)是否正確，電解電容的極性是否連接正確，在測試看看各管腳的電平是否符合我們理論上達到的值，同時觀察各個集成器件的各個管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個問題解決了再進行后面的調(diào)試，直到所有問題都解決了為止。</p><p&g

35、t;　　各模塊連接好之后就可以對電路進行調(diào)試了。首先觸發(fā)一個病人信號，看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且聲音響5秒，數(shù)碼管是否顯示對應的病人編號；直到完成了此功能，進行下一向調(diào)試。下一向調(diào)試觸發(fā)多個病人信號，同樣看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且聲音響5秒，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu)先的病人編號；如能完成此功能那么它是正確的。</p><p>　　系統(tǒng)功能：在有多個呼叫信號同時產(chǎn)生時，對已有的最高級別信號進行清零，觀察系統(tǒng)是否能夠?qū)κＳ?/p>

36、信號中的最高級別信號進行優(yōu)先呼叫。或者在原有呼叫信號的基礎(chǔ)上再輸入一個最高級別的呼叫信號，觀察系統(tǒng)是否能將此最高呼叫信號優(yōu)先呼叫。</p><p>　　此設(shè)計是用于醫(yī)院病人的緊急呼叫，它的功能如下：</p><p>　　當病人按下呼救信號按鈕，呼救燈亮，同時顯示病人編號，蜂鳴器發(fā)出5秒呼救聲，等待醫(yī)護人員來護理。</p><p>　　按照病人的病情劃分出優(yōu)先級別，有

37、多個病人同時呼救時，系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級別的呼救編號。</p><p>　　當醫(yī)護人員處理完最高級別呼救后，按下清零鍵，系統(tǒng)按優(yōu)先等級先后顯示其他病人編號。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　通過對電路圖通過prtol99仿真的結(jié)果的分析可知道此電路基本符合此次課程設(shè)計的設(shè)計要求。</p><p&

38、gt;　　本設(shè)計是為在病人緊急需要時能很快進行救治的呼叫系統(tǒng),增強醫(yī)護人員更好的監(jiān)護病人。此系統(tǒng)的優(yōu)點特色在于可以設(shè)立呼叫優(yōu)先等級而不是單純的病人呼叫，這樣避免在有多個病人同時呼叫時，醫(yī)護人員不知道應該先救治哪個。利用本系統(tǒng)設(shè)立呼叫等級后，當有多個呼叫信號時，呼叫系統(tǒng)會自動先顯示最高級別的的呼叫，使病情嚴重的病人得到優(yōu)先救治。同時系統(tǒng)自動鎖存其它的呼叫信號，在高級別呼叫清零后自動對其它信號進行顯示呼叫。這樣讓所有病人都能夠獲得救治，這種

39、由醫(yī)院根據(jù)病人病情設(shè)立的具有呼叫等級的系統(tǒng)系統(tǒng)可有效控制因病人突發(fā)病情而醫(yī)護人員卻未能及時救治導致病人病情嚴重甚至死亡的嚴重后果。同時這種病情嚴重者優(yōu)先的呼叫系統(tǒng)也體現(xiàn)了人性的美德和醫(yī)院救人的精神。</p><p>　　但是本設(shè)計也存在一些缺點。此設(shè)計在布線方便有點復雜，還要把其好好的隱藏，不能出現(xiàn)線路斷路。可以把其改進為無線發(fā)送，無線接收，這樣處理后發(fā)生故障的可能性會大大降低。因此，為了克服以上的不利因素，本人

40、覺得如果此課題會有進一步的研究的可能的話，可以向無線方便發(fā)展，避免布線的麻煩和斷線的困擾，這樣就可以輕松解決布線的復雜和斷線的困擾了。</p><p>　　在設(shè)計初期我不知道當有多個病人同時發(fā)出信號呼叫時，優(yōu)先信號被優(yōu)先編碼器編碼后，再經(jīng)過譯碼顯示后，醫(yī)護人員處理完高級別信號，按下清零鍵；怎么樣認其他病人的信號按照優(yōu)先級別先后顯示？當多信號同時呼叫時，對較低等級的呼叫信號不知道怎么處理，才能保證當高級別的信號被清

41、零后，低級別的信號能及時的由系統(tǒng)自動呼出，而不再需要人為的控制輸出的問題始終沒有能找到合適有效的方法。還有就是如何實現(xiàn)在醫(yī)護人員已處理完畢當前呼叫的病人后，系統(tǒng)對當前呼叫信號的清零以保證其他呼叫信號能夠及時的呼出以便醫(yī)護人員能及時的對其他病人進行救治，從而避免因系統(tǒng)對病人呼叫信號的延遲導致病人不能及時接受護理而產(chǎn)生的嚴重后果。特別是控制清零這個問題苦惱了我很長的時間，后來才在我翻閱相關(guān)書籍和瀏覽相關(guān)網(wǎng)站時找到了解決問題的辦法，才知道這些

42、問題可以通過對鎖存器的合理使用來一一解決。這也使我對學習的認識有了更深入的了解，對理論聯(lián)系實際有了更加深刻的體會。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在論文的寫作過程中，也得到了許多同學的寶貴建議，同時還到許多在工作過程中許多同事的支持和幫助，在此一并致以誠摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。</p><

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