醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)講解

1、XXXXX 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 醫(yī)院病人緊急 呼叫系統(tǒng) 學(xué)生姓名XXX 專(zhuān)業(yè)班級(jí) XXXXX 學(xué) 號(hào)XXXXX 院 （系） 信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 XXX 完成時(shí)間 鄭州科技學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 專(zhuān)業(yè) XXX 班級(jí) 2 班 學(xué)號(hào) XXXX 姓名 XXX 一、設(shè)計(jì)題目 醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng) 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 任務(wù)： 1. 根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能、熟悉電路中所用到的各集成 塊的管腳，進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試、直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求； 2. 寫(xiě)出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 要求： 1、當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，能顯示病人的編號(hào)； 2、根據(jù)病人病情設(shè)置優(yōu)先級(jí)別。 當(dāng)有多人呼叫

2、時(shí)， 病情嚴(yán)重著優(yōu)先； 3、醫(yī)務(wù)人員處理當(dāng)前最高級(jí)別病人的呼叫后， 系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)別顯示 其它呼叫病人的編號(hào)。 三、參考文獻(xiàn) 1 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） （第 5版） M 北京：高等 教育出版社 .2004 ，2325. 2 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第 5 版）M 北京：高等教育出版 社.2006 ，4554. 3 陳光明 . 電子技術(shù)書(shū)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn) M 北京航空航天出 版社 . 2007，3440. 4 羅朝杰 . 數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .M. 北京：人民郵電出版社 .1982， 6998. 5 吳 慎山 . 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M. 北京：電子 工業(yè)出 版 社. 2011.

3、 40- 56. 四、設(shè)計(jì)時(shí)間 2016年 9月 1 日 至 2016 年 9月9日 指導(dǎo)教師簽名： 摘要 本電路系統(tǒng)主要由信號(hào)呼叫鎖存、優(yōu)先編碼、及邏輯控制清除電路 幾部分組成。經(jīng)過(guò) 74LS148 簡(jiǎn)單的編碼，然后將信號(hào)傳送到譯碼驅(qū)動(dòng)電 路，最后用數(shù)碼管顯示輸出。 醫(yī)務(wù)人員根據(jù)當(dāng)前顯示病人編號(hào)進(jìn)行處理， 處理一個(gè)按一下控制開(kāi)關(guān)，則可清除當(dāng)前處理的病人并顯示下個(gè)次要優(yōu) 先級(jí)別的病人，清除的原理就是：每當(dāng)按一下復(fù)位按鈕就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上 升沿脈沖，使計(jì)數(shù)器置數(shù)，并將當(dāng)前顯示的數(shù)通過(guò)計(jì)數(shù)器輸入到譯碼器 中，與之對(duì)應(yīng)輸出一個(gè)低電平信號(hào)作為觸發(fā)器清零信號(hào)。此時(shí)，顯示器 中顯示的是次級(jí)編碼信號(hào)。同理將依次

4、處理完畢，最后全部處理完后將 顯示零。 關(guān)鍵詞: 優(yōu)先編碼 邏輯控制 D 觸發(fā)器 目錄 1 課程設(shè)計(jì)的目的 1. 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 2. 3 設(shè)計(jì)方案與論證 3. 4 單元電路設(shè)計(jì) 6. 4.1 信號(hào)鎖存電路 7. 4.2 優(yōu)先編碼電路 8. 4.3 邏輯控制及復(fù)位電路 9. 5 硬件安裝與調(diào)試 1.2 6 總結(jié) 1.3. 參考文獻(xiàn) 1.4. 附錄 1：總體電路原理圖 1.5 附錄 2：元器件清單 1.6 附錄 3：實(shí)物圖 1.7 1 課程設(shè)計(jì)的目的 本次課程設(shè)計(jì)是我們通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù) 之后進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其主要目的是加深我們學(xué)生對(duì)數(shù)字電 子技術(shù)相關(guān)理論和知識(shí)的

5、理解，進(jìn)一步熟悉數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)的基本理 論、方法和技能；掌握本次課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和要求，整合專(zhuān)業(yè)課程 的理論知識(shí)和方法，做到理論與實(shí)際的統(tǒng)一；培養(yǎng)我們學(xué)生分析問(wèn)題、 解決問(wèn)題的能力和獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 任務(wù)： 1.根據(jù)原理圖分析各單元電路的功能、熟悉電路中所用到的各集成 塊的管腳，進(jìn)行電路的裝接、調(diào)試、直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求； 2.寫(xiě)出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 要求： 1、當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，能顯示病人的編號(hào)； 2、根據(jù)病人病情設(shè)置優(yōu)先級(jí)別。 當(dāng)有多人呼叫時(shí)， 病情嚴(yán)重著優(yōu)先； 3、醫(yī)務(wù)人員處理當(dāng)前最高級(jí)別病人的呼叫后， 系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)別顯示 其它呼叫病人的編

6、號(hào)。 3 設(shè)計(jì)方案與論證 病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很多，可由多種類(lèi)型電路來(lái)構(gòu)成，這里對(duì) 兩種方案進(jìn)行論證： 方案 1： 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求， 如圖 3-1：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)單元電路 組成：呼叫信號(hào)鎖存、優(yōu)先編碼、顯示單元、二進(jìn)制譯碼、清除信號(hào)鎖 存。根據(jù)要求首先解決系統(tǒng)的優(yōu)先編碼問(wèn)題， 在此采用 74ls148 優(yōu)先編碼 器來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先編碼；編碼之前必須有信號(hào)輸入，因此，在優(yōu)先編碼器之 前設(shè)計(jì)一個(gè)呼叫信號(hào)輸入， 同時(shí)根據(jù) 74ls148的工作原理， 我將呼叫信號(hào) 輸入設(shè)計(jì)為帶鎖存功能；根據(jù) 74ls148 的編碼特性以及數(shù)碼管的顯示特 點(diǎn)，將 74ls148 編碼出來(lái)的信號(hào)通過(guò)反向之后就能實(shí)

7、現(xiàn)顯示， 構(gòu)成顯示單 元。根據(jù)設(shè)計(jì)要求 3 信號(hào)要清除，同時(shí)因?yàn)楹艚行盘?hào)鎖存單元中采用了 觸發(fā)器，所以將顯示單元的信號(hào)送到一個(gè)譯碼器，將譯碼器的輸出對(duì)應(yīng) 的送到信號(hào)鎖存端，實(shí)現(xiàn)清零功能，但是考慮實(shí)際電路中產(chǎn)生的抖動(dòng)等 現(xiàn)象可能造成出現(xiàn)誤操作，因此在顯示信號(hào)送到譯碼器之間添加一個(gè)清 楚信號(hào)鎖存，準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)清除功能。 在整個(gè)系統(tǒng)中核心部分為優(yōu)先編碼器，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，用觸發(fā)器 鎖存相應(yīng)的信號(hào)，由優(yōu)先編碼器判別信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，并輸出相應(yīng)的編碼 到顯示單元和清楚信號(hào)鎖存單元。清楚信號(hào)鎖存單元將信號(hào)鎖存送給二 進(jìn)制譯碼單元，二進(jìn)制譯碼單元根據(jù)接收的信號(hào)對(duì)應(yīng)清除呼叫的觸發(fā)器 信號(hào)，再根據(jù)呼叫信號(hào)的優(yōu)先順序?qū)?/p>

8、其他信號(hào)進(jìn)行處理。 圖 3-1 醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)電路圖 4 方案 2： 圖 3-2 醫(yī)院病人緊急呼叫系 統(tǒng) 原 理 框 圖 此系統(tǒng)主要由各種邏輯元件構(gòu)成，經(jīng)過(guò) 74LS148 簡(jiǎn)單的編碼，然后 將信號(hào)傳送到譯碼驅(qū)動(dòng)電路，最后用數(shù)碼管顯示輸出。由于方案二硬件 設(shè)計(jì)思路非常簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，元件少，體積小，穩(wěn)定性好，可靠性和 性?xún)r(jià)比都很高，所有最終選用方案二。 4 單元電路設(shè)計(jì) 醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)電路如圖 41：由信號(hào)呼叫鎖存、 優(yōu)先編碼、 顯示電路及邏輯控制清除電路等幾部分組成。系統(tǒng)首先通過(guò)不同的按鈕 開(kāi)關(guān)接受不同的呼叫信號(hào)，并將其對(duì)應(yīng)信號(hào)鎖存在與之相對(duì)應(yīng)的 D 觸發(fā) 器中，然后將這些呼叫信

9、號(hào)傳到 8 路優(yōu)先編碼器，編碼器再根據(jù)觸發(fā)器 中信號(hào)優(yōu)先級(jí)的高低依次對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行編碼，然后將當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí) 別的信號(hào)顯示出來(lái)。醫(yī)務(wù)人員根據(jù)當(dāng)前顯示病人編號(hào)進(jìn)行處理，處理一 個(gè)按一下控制開(kāi)關(guān)，則可清除當(dāng)前處理的病人并顯示下個(gè)次要優(yōu)先級(jí)別 的病人，清除的原理就是：每當(dāng)按一下復(fù)位按鈕就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈 沖，使計(jì)數(shù)器置數(shù)，并將當(dāng)前顯示的數(shù)通過(guò)計(jì)數(shù)器輸入到譯碼器中，與 之對(duì)應(yīng)輸出一個(gè)低電平信號(hào)作為觸發(fā)器清零信號(hào)。此時(shí)，顯示器中顯示 的是次級(jí)編碼信號(hào)。 同理將依次處理完畢， 最后全部處理完后將顯示零。 圖 4-1 醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)電路圖 4.1 信號(hào)鎖存電路 如表 4-1所示：信號(hào)鎖存電路系統(tǒng)所用

10、 D觸發(fā)器為 74LS74，當(dāng)預(yù)置 端及清除端均為高電平且當(dāng) CLK 上升沿時(shí)將輸入信號(hào) D 鎖存在 Q 中的 功能， Q=D。這里我們所使用的為 Q端，首先使 Q 為高電平，當(dāng)輸入一 個(gè)上升沿脈沖時(shí) Q 變?yōu)榈碗娖健?表 4-1 74LS74 功能表 輸 入 輸 出 預(yù) 清 時(shí) 置 除 鐘 D Q Q SD RD CP 0 1 x x 1 0 1 0 x x 0 1 0 0 x x 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 x 保持 圖 4-2 74LS74 鎖存電路圖 如圖 4-2所示：電路使用了 2個(gè) 74LS74雙 D 觸發(fā)器 4個(gè)輸入端分 別代表 4個(gè)病人，是先把

11、D 端置高電平，當(dāng)給了時(shí)鐘 CP后，Q 端出高 電平 1，Q端出低電平 0，此時(shí)的 Q 低電平可直接作用于優(yōu)先編碼器的編 碼輸入端，使之輸出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 而當(dāng)譯碼器給了清除端 CLR 信 號(hào) 0 后， Q 端出 1 ，利用這點(diǎn)可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行清除，顯示其它病人的信 號(hào)。 4.2 優(yōu)先編碼電路 優(yōu)先編碼電路系統(tǒng)所用編碼器為 74LS148 優(yōu)先編碼器，根據(jù) D 觸發(fā) 器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行編碼產(chǎn)生一個(gè)地址碼再經(jīng)過(guò)反相器就可以在顯示電路 中顯示是哪個(gè)病人需要護(hù)理了。 表 4-2 74LS148 編碼器的真值表 圖 4-3 74LS148 優(yōu)先編碼電路圖 如圖 43優(yōu)先編碼電路使用了一個(gè) 74LS14

12、8優(yōu)先編碼器，在 E10 電路正常工作狀態(tài)下，允許 1-4 當(dāng)中同時(shí)有幾個(gè)輸入端為低電平，即有 編碼輸入信號(hào)。其中 4至 1的優(yōu)先權(quán)依次降低，對(duì)應(yīng)的 A2、A1、A0三 個(gè)輸出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼。 利用這一點(diǎn)，可以將觸發(fā)器中傳來(lái)的信號(hào)來(lái)控制 74LS48 七段顯示器 譯碼器的消隱端，當(dāng)無(wú)病人給信號(hào)時(shí)，則顯示零。 4.3 邏輯控制及復(fù)位電路 如圖 44 所示：此系統(tǒng)是利用醫(yī)務(wù)人員控制的復(fù)位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè) 上升沿啟動(dòng) 74LS160 使優(yōu)先編碼器輸出的地址碼保持輸出， 將這些地址 碼輸入到 74LS138 譯碼，從而去控制對(duì)應(yīng) D 觸發(fā)器的清零端 ，達(dá)到復(fù) 位的目的。 表 4-3 74LS160 計(jì)數(shù)

13、器的真值表 表 4-4 74LS138 譯碼器的真值表 10 圖 4-4 邏輯控制及復(fù)位清零電路圖 74LS160 為異步清零計(jì)數(shù)器， 即 CLR 端輸入低電平， 不受 CP 控制， 輸出端立即全部為低電平。 74LS160 還具有同步預(yù)置功能，在 CLR 端無(wú)效時(shí)， LOAD 端輸入 低電平，在時(shí)鐘共同作用下， CP 上跳后計(jì)數(shù)器狀態(tài)等于預(yù)置輸入 DCBA， 即所謂“同步”預(yù)置功能。此系統(tǒng)利用的是 74LS160 置數(shù)功能。 74LS138 為 3 線8 線譯碼器，當(dāng)一個(gè)選通端 G1 為高電平，另兩 個(gè)選通端 G2A 和 G2B 為低電平時(shí)，可將地址端（ A、B、C）的二進(jìn)制 編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)

14、的輸出端以低電平譯出。 74LS148優(yōu)先編碼器的地址碼通過(guò) 74LS160的ABCD 輸入端輸入， 當(dāng)按下清除開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè)上升沿 CP送到 CLK ，利用 74LS160的同步預(yù) 置功能，把 74LS160 的輸出端置成與輸入端一樣的編碼，送至 74LS138 譯碼器譯碼譯出與地址碼相對(duì)應(yīng)的低電平接至 74LS74D 觸發(fā)器的清除 端，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的邏輯控制與清除。 11 5 硬件安裝與調(diào)試 根據(jù)電路原理圖進(jìn)行硬件安裝，安裝之前檢測(cè)工具箱、導(dǎo)線和芯片 的好壞；進(jìn)行合理布局。將整個(gè)功能電路分成幾個(gè)單元電路：信號(hào)鎖存 電路、優(yōu)先編碼電路、顯示電路和邏輯及控制電路。接好一個(gè)單元電路 之后就得對(duì)此單

15、元電路進(jìn)行檢測(cè)，看看是否與理論值相同。 調(diào)試過(guò)程中我的電路出現(xiàn)了以下幾種情況： 最先是一個(gè)號(hào)碼不能顯示，我順著數(shù)碼管輸入信號(hào)往前推，一步步 排除芯片原因，最后確定原因出在呼叫信號(hào)鎖存單元，由于一個(gè) D 觸發(fā) 器沒(méi)有工作， 最后通過(guò)排除硬件的損壞原因， 最終判定為線路連接不好， 最后將對(duì)應(yīng)的線拆除，再連接才解決這個(gè)問(wèn)題。 第二個(gè)問(wèn)題：現(xiàn)象是很容易產(chǎn)生誤碼，有時(shí)候顯示正確，有時(shí)候錯(cuò) 誤。通過(guò)之前對(duì)芯片進(jìn)行檢測(cè)，所以排除了芯片原因；基本確定為信號(hào) 干擾，也就是對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端電平發(fā)生了跳變、或者保持一個(gè)默認(rèn)狀 態(tài)，后更換導(dǎo)線問(wèn)題得以解決。 第三個(gè)問(wèn)題：檢查 74LS138輸出的信號(hào)，結(jié)果該出 0 的

16、端口出的是 1，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是 A、B、C的位置沒(méi)接對(duì)。最后檢查通過(guò) D 觸發(fā)器工作是 否正常，最終原因還是出在線路連接上。 12 6 總結(jié) 醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)的 課程設(shè)計(jì)任務(wù)拿到手上之后，覺(jué)得確實(shí) 很簡(jiǎn)單，以前數(shù)子電子技術(shù)也還學(xué)的不錯(cuò)，感覺(jué)應(yīng)該可以輕松完成。直 到自己動(dòng)手設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)理想與實(shí)際之間的差距很大，以前學(xué)的那些芯 片管腳及功能都很模糊，比如呼叫信號(hào)怎樣鎖存，處理完高優(yōu)先級(jí)的呼 叫后怎么清除等等一連串的問(wèn)題。 通過(guò)這個(gè)課程設(shè)計(jì)， 我的最大收獲就 是對(duì)一些芯片的功能有了更好的理解和運(yùn)用，以及對(duì)以前學(xué)的知識(shí)存在 的一些問(wèn)題也迎刃而解，同時(shí)也對(duì)學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)實(shí)踐性的證明，懂 的了理論與實(shí)際

17、相結(jié)合的重要性，只是一味的學(xué)那些死的理論知識(shí)是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論和實(shí)踐相結(jié)合，才能真正掌握一門(mén)科學(xué)， 一味的紙上談兵是行不通的，實(shí)踐還可以提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú) 立思考的能力。 付出就會(huì)有收獲，兩周的課程設(shè)計(jì)，雖然過(guò)程曲折難盡，但也收獲 良多，在老師、組員和其他同學(xué)的幫助下完成了老師布置的任務(wù)，這兩 周的經(jīng)歷不管是淚水曲折還是所獲得的成果都將成為我人生旅途的一段 美好的回憶。 13 參考文獻(xiàn) 1 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第 5版）M 北京：高等教育出版社 .2004 ， 2325. 2 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第 5 版）M 北京：高等教育出版社 .2006 ，4554. 3 陳光明 .電子技術(shù)書(shū)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn) M 北京航空航天出版社 . 20