完整版)優(yōu)先病床呼叫器課程設計37745056

1、數(shù)字電子技術(shù) 課 程 設 計題 目 優(yōu)先病房呼叫器設計課程設計成績評定表出勤情況出勤天數(shù)缺勤天數(shù)成績 評 定出勤及設計過程表現(xiàn)（ 20 分）課設答辯（ 20 分）電路仿真（ 30 分）說明書（ 30 分）總成績（ 100 分）提問 （答辯）問題情況1 簡述系統(tǒng)的工作原理。2 74LS148 （或 147）中的優(yōu)先級是哪個？3 數(shù)碼管的內(nèi)部接法是共陰極還是共陽極？綜合 評 定指導教師簽名：年月日目錄1 引言 1. .1.1 設計的目的 1. .1.2 設計內(nèi)容及意義 1. .1.2.1設計內(nèi)容 1. .1.2.2設計意義 1. .2 設計內(nèi)容及要求 2. .3 電路設計及分析 2. .3.1 系

2、統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及說明 2.3.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 3.3.3 單元電路設計 5. .4 性能測試與仿真 114.1仿真過程 114.2 仿真結(jié)果 1.2.5 設計總結(jié) 1.5.5.1 對于病房呼叫系統(tǒng)的仿真設計 1.55.2 收獲、體會 1.6.參考文獻 1.7.附錄器件明細表 1.7.附錄仿真電路圖 2.2.唐山學院課程設計說明書1 引言1.1 設計的目的病房呼叫系統(tǒng)是病人請求值班醫(yī)生或護士進行診斷或護理的緊急呼叫工具， 可將病人的請求快速傳送給值班醫(yī)生或護士， 是提高醫(yī)院和病房護理水平的必備 設備之一。呼叫系的優(yōu)劣直接關系到病員的安危， 歷來受到各大醫(yī)院的普遍重視。 它要求及時、準確、可

3、靠、簡便可行、利于推廣。1.2 設計內(nèi)容及意義1.2.1 設計內(nèi)容本設計采用主從結(jié)構(gòu)， 基本運作方式為。 監(jiān)控機構(gòu)放置在醫(yī)生值班室內(nèi)， 當 病床有呼叫請求時進行光報警，并在顯示器上顯示病床的位置。呼叫源（按鈕） 放在病房內(nèi)，病人有呼叫請求時，按下請求按鈕，向值班室呼叫，并點亮相應床 位的指示燈，并顯示病房數(shù)。1.2.2 設計意義通過對病房呼叫系統(tǒng)電路的設計、 安裝與調(diào)試，熟練掌握各種電子測量儀器、 儀表的正確使用方法， 熟悉掌握數(shù)字邏輯電路原理及各類型數(shù)字單元電路的工作 原理、電路形式、調(diào)試方法、整機電路統(tǒng)調(diào)技巧等方面知識；同時通過對系統(tǒng)設 計結(jié)果的理論分析加強理論聯(lián)系實際的工作能力， 對加強

4、數(shù)字邏輯電路原理與技 術(shù)方法的掌握， 得到全面的、 系統(tǒng)的訓練， 為今后從事本專業(yè)工作奠定堅實的技 術(shù)基礎。2 設計內(nèi)容及要求（1）當有病人緊急呼叫時，產(chǎn)生燈光提示，并顯示病人的編號；（2）根據(jù)病人的病情設計優(yōu)先級別，當有多人呼叫時，病情嚴重者優(yōu)先；（3）醫(yī)護人員處理完當前最高級別的呼叫后， 系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其他呼叫病 人的病號。3 電路設計及分析3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及說明圖 3.1 優(yōu)先病房呼叫器的結(jié)構(gòu)示意圖15呼叫顯示模塊：對應 病房的提示燈亮提示燈熄滅，七段顯示器歸零優(yōu)先選擇模塊： 對于信號 進行優(yōu)先選擇編碼譯碼顯示模塊： 對信號 人病房號進行譯碼并顯示病3.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理圖

5、 3.3 優(yōu)先病房呼叫器原理設計圖工作原理：病房呼叫系統(tǒng)分為三個主要功能模塊： 呼叫顯示模塊， 優(yōu)先選擇模塊， 譯碼 顯示模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實現(xiàn)。其中運用了8線3 線優(yōu)先編碼器 74LS148N來實現(xiàn)優(yōu)先選擇模塊主要功能，其中運用自己設計的小規(guī)模 電路，7 段字形譯碼器 74LS48D和七段數(shù)碼管來實現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能。信 號呼叫由呼叫顯示模塊的各個呼叫開關發(fā)出并使對應的病床指示燈亮起。接著， 信號傳到優(yōu)先選擇模塊， 將優(yōu)先級別最高的患者的信號選擇出來， 并傳到呼叫模 塊與譯碼顯示模塊； 同時譯碼顯示模塊通過小規(guī)模集成電路與 74LS48D將信號變 換成對應的患者病房號

6、， 并由七段數(shù)碼管顯示出來。 當該病患治療后， 斷開其對 應的呼叫開關， 此時該系統(tǒng)將顯示下一名較高優(yōu)先級的病患床號。 當所有的病患 都已經(jīng)獲得治療后，該系統(tǒng)將自動將數(shù)碼管熄滅待機，整個系統(tǒng)恢復待機狀態(tài)。3.3 單元電路設計(1) 呼叫顯示模塊的設計一個或者多個病人通過關閉其對應的呼叫開關， 來開啟其支路的呼叫顯示模 塊，進而開啟整個病房呼叫系統(tǒng)。 顯示模塊采用一般開關驅(qū)動， 并且每條支路加 了限流電阻( 500 歐姆)為了使得模塊能正常工作。當一名或者多名病人閉合各自的呼叫開關時， 其對應的支路接通， 并由初始 的高電平變?yōu)榈碗娖剑?對應的支路顯示燈會亮起， 并且同時將有效信號傳到下一 個功

7、能模塊優(yōu)先選擇模塊。根據(jù)設計要求呼叫顯示模塊的設計如下圖所示圖 3.4 呼叫顯示模塊的設計電路圖(2 )優(yōu)先選擇模塊設計 根據(jù)設計要求， 數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級別最高病房的呼叫信號， 所以得對病房 呼叫信號進行優(yōu)先選擇并輸出。在本設計中， 7 號病床為優(yōu)先級最高，然后依次 是 6， 5,4,3,2,1 號病床。在這里，應用了 8 線-3 線優(yōu)先編碼器( 74LS148N)進行此功能的實現(xiàn)。其 輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。圖 3.5 74LS148N 優(yōu)先編碼器示意圖8 線 -3 線優(yōu)先編碼器( 74LS148N)功能表如下所示：表 3.1 8 線 -3 線優(yōu)先編碼器( 74LS148N)

8、真值表除此之外，根據(jù)使能輸出端 EO的特性：當使能輸入端 EI 為 0時并且 74LS148N 無有效信號輸入時， EO輸出為 0；當使能輸入端 EI 為 0 時并且 74LS148N為有效 信號輸入時， EO輸出為 1。利用 EO端的輸出來控制數(shù)碼顯示電路的啟動與熄滅 復位。8 線 -3 線優(yōu)先編碼器（ 74LS148N）將輸入的低電平有效信號進行優(yōu)先選擇， 并且將選擇出的信號傳到譯碼顯示模塊，并且將 EO端的輸出信號傳到七段字形 譯碼器（ 74LS48D）來啟動數(shù)碼管顯示電路。（3）譯碼顯示模塊設計 因為優(yōu)先選擇模塊輸出的三位二進制編碼是所需二進制的反，所以要用 74S04D（非門） 來轉(zhuǎn)

9、換。同時還需要用譯碼器 74LS48D來把所接收到的二進制數(shù) 轉(zhuǎn)換成病房號所對應的編碼信號。 然后再將該編碼信號輸入到數(shù)碼管顯示器。 將 正確的呼叫病房號顯示出來。數(shù)碼顯示管由七段字形譯碼器 74LS48D，共陰極七 段數(shù)碼管組成。其功能是將輸入的 BCD碼以十進制數(shù)字的形式出現(xiàn)在七段數(shù)碼管 上。圖 3.6 74LS48D 七段字形譯碼器示意圖表 3.2 七段顯示譯碼器( 74LS48D )真值表輸入 輸出LTRBIBI/RBOD CB AYaYbYc YdYe YfYg111000011111101X1000101100001X1001011011011X1001111110011X1010

10、001100111X1010110110111X1011000111111X1011111100001X1100011111111X1100111100111X1101000011011X110110011001圖 3.7 譯碼顯示模塊設計電路圖4 性能測試與仿真4.1 仿真過程1. 仿真方法介紹：（1）按照任務書上的要求，結(jié)合題型的目的，畫出相應的電路框圖。根據(jù)電路 圖選擇器件連接電路。（2）設計各個模塊的功能以及其詳細的電路連接方法。（3）先在 MULTISIM10.0中將各個模塊連接到一起 , 注意檢查各個部分是否連接 正確和連接端是否連接好。（4）檢查設計思路以及電路，按照設計框圖原理

11、，查看仿真電路與原理圖是否 吻合。如果不吻合則需要就將其逐個問題解決， 直到所有問題都解決了為止。 反之就可以進行下一步。（5）單擊運行按鈕運行仿真。（ 6）根據(jù)仿真情況與課程設計任務對比， 對于不能實現(xiàn)的任務修改并調(diào)試程序， 重新裝載并重新運行調(diào)試仿真，直到實現(xiàn)能完全實現(xiàn)所要求的功能為止。（7）進一步改進和簡化程序在進行調(diào)試仿真。2. 具體的在 MULTISIM10.0下檢驗病房呼叫系統(tǒng)的步驟如下：（1）首先觸發(fā)一個病人信號，看是否產(chǎn)生光報警，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。（2）向調(diào)試觸發(fā)多個病人信號，同樣看是否產(chǎn)生光報警，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu) 先的病人編號

12、；如能完成此功能那么它是正確的。（3）將最高級別呼叫開關斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高的病人 編號。（4）當斷開所有的呼叫開關后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)：顯示燈全滅，顯 示數(shù)碼管歸零。3. 另外本設計整體功能如下：（1）當病人按下呼救信號按鈕，呼救燈亮，同時顯示病人編號，等待醫(yī)護人員 來護理。（ 2）按照病人的病情劃分出優(yōu)先級別，有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。（3）當醫(yī)護人員處理完最高級別呼救后，把該病房開關關閉，系統(tǒng)按優(yōu)先等級 顯示下一個優(yōu)先級高的病人編號。（4）當醫(yī)護人員治療完全部的呼叫病患后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)：顯示 燈全滅，顯示數(shù)碼管歸零。4

13、.2 仿真結(jié)果在 MULTISIM10.0 的仿真界面上可以看如下結(jié)果：（1）系統(tǒng)處于待機狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，呼叫模塊已經(jīng)復位。結(jié)果 如下如圖所示：圖 4.3.1 待機狀態(tài)（2）首先觸發(fā)一個病人信號： 3號，3 號對應的發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示對 應的 3 號病人編號；完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：唐山學院課程設計說明書圖 4.3.2 3 號病房呼叫（ 3）向調(diào)試開啟 1， 5， 7 病人的呼叫信號， 1,5,7 號對應的發(fā)光二極管發(fā)光， 數(shù)碼管顯示對應的 7 號病人編號。完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：圖 4.3.3 1、5、7 號病房呼叫將最高級別（ 7 號）呼叫開關斷開后，系統(tǒng)

14、按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級 高的13唐山學院課程設計說明書病人編號（ 5 號）。完成了此功能。結(jié)果如下：19圖 4.3.4 1、 5 號病房呼叫將下一優(yōu)先級別（ 5 號）呼叫開關斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高 的病人編號（ 1 號）。完成了此功能。結(jié)果如下圖 4.3.5 1 號病房呼叫當斷開所有的呼叫開關后， 系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)： 顯示燈全滅與顯示數(shù)碼 管歸零。5 設計總結(jié)5.1 對于病房呼叫系統(tǒng)的仿真設計（1）能實現(xiàn)的功能當有病人緊急呼叫時， 產(chǎn)生聲，光提示，并顯示病人的病房或者病床號號； 根據(jù)病人的病情設計優(yōu)先級別， 當有多人呼叫時， 病情嚴重者優(yōu)先； 醫(yī)護人員處 理完當前

15、最高級別的呼叫后， 系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其他呼叫病人的病號； 擁有自 動復位功能。（2）本設計分為三個主要功能模塊：呼叫顯示模塊，優(yōu)先選擇模塊，譯碼顯示 模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實現(xiàn)。（3）其中運用了 8 線3 線優(yōu)先編碼器 74LS148N來實現(xiàn)優(yōu)先選擇模塊主要功 能，7 段字形譯碼器 74LS48D和共陰極七段數(shù)碼管來實現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能（4）用較為簡單的數(shù)字電路實現(xiàn)了一個具有實際應用背景的病房呼叫系統(tǒng)的設 計。5.2 收獲、體會通過這次實驗設計， 完成了病房呼叫系統(tǒng)的原理設計與仿真實現(xiàn)， 運用模塊 化的設計思想將系統(tǒng)分為三大功能模塊： 呼叫顯示模塊， 優(yōu)先選擇模塊， 譯碼

16、顯 示模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實現(xiàn)。還充分理解了74LS148N、74LS48D、74S0D、共陰極數(shù)碼管的引腳圖和它們的性質(zhì)功能。在這次實驗中，更熟悉了 Multisim10.0 仿真軟件的使用，知道了一些元件 的，芯片及各種開關的使用方法。在設計過程，經(jīng)常會遇到這樣的情況，就是設 計時認為這樣的接法可以行得通， 但實際模擬仿真時， 總是實現(xiàn)不了。 所以為了 想出恰當正確的連接方法，重新認真的回顧教材，尋找靈感。其實做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強， 平時只停留在書面學習 是不夠的。 當動手實踐做課程設計時， 很多意想不到的問題就會出現(xiàn)。 但是隨著 親自動手將問題解決后

17、，發(fā)現(xiàn)對于數(shù)字電子的知識理解又上了一層。參考文獻200320061 劉全忠，劉艷莉電子技術(shù)（第三版）。北京：高等教育出版社，2 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎（第五版）。北京：高等教育出版社，3 NI-Multisim 10經(jīng)典教程。附錄器件明細表畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文） ，是我個人在指導教 師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 盡我所知， 除文中特別加 以標注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研 究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷 而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文

18、中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供 目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制 手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下， 學?？梢怨颊撐牡牟糠?或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研 究所取得的研究成果。 除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外， 本論文 不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 對本文的研 究做出重要貢獻的個人和集體， 均已在文中以明確方式標明。 本人完 全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定， 同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學可以將本學位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索， 可以采用影印、 縮 印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師