病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計報告

1、病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計報告一、設(shè)計要求1二、設(shè)計的具體實現(xiàn)11、 系統(tǒng)概述12、 單元電路設(shè)計與分析32.1 5秒呼叫模塊32.2 呼叫顯示模塊62.3 優(yōu)先顯示模塊7一、設(shè)計要求此設(shè)計是用于醫(yī)院病人的緊急呼叫，其設(shè)計要求如下：1當(dāng)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(hù)人員來護(hù)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(dāng)醫(yī)護(hù)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。二、設(shè)計的具體實現(xiàn)1.系統(tǒng)概述本設(shè)計的指導(dǎo)思想是設(shè)計一個當(dāng)病人緊急呼叫時，產(chǎn)生聲光提示，并顯示病人編號；然后根據(jù)病

2、人病情進(jìn)行優(yōu)先級別設(shè)置，當(dāng)有多人呼叫時，病情嚴(yán)重優(yōu)先；醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級別的呼叫后，清除已處理的最高級別的呼叫信號，系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其他呼叫病人的編號。由呼叫信號的鎖存，CD4532優(yōu)先編碼，由744511譯碼顯示和邏輯控制清除幾部分構(gòu)成，其核心在CD4532優(yōu)先編碼器。方案：病房呼叫系統(tǒng)的邏輯門電路如圖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。病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖由上述圖文說明可看出此方案能夠?qū)ψ顑?yōu)先級別的呼叫信號進(jìn)行處理，編碼和

3、譯碼，最后顯示出來。在完成最優(yōu)先級呼叫信號的處理之后，可以通過醫(yī)護(hù)人員手動復(fù)位，從而對其他信號的處理。工作原理：用D鎖存器鎖存，再用一個8線-3線優(yōu)先編碼器4532對病房號編碼，再用譯碼器4511譯出最高級的病房號。當(dāng)有病房號呼叫時，通過譯碼器和邏輯門觸發(fā)（由555構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器）從而控制蜂鳴器發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。呼叫信號控制晶閘管從而控制病房報警燈的關(guān)亮。若有多個病房同時呼叫，待醫(yī)護(hù)人員處置好最高級的病房后，由人工將系統(tǒng)的復(fù)位（手動）。工作流程圖2、 單元電路設(shè)計與分析 2.1 5秒呼叫模塊利用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(yīng)參數(shù)的

4、阻容器件，可將震蕩時間準(zhǔn)確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖此電路由模擬開關(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。當(dāng)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。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(jìn)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。呼叫時間5秒即為單穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)時間。由55

5、5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。Th=RCLn3 =454×103×10×10-6×1.1=5 s 這里取470k的標(biāo)準(zhǔn)電阻。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(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、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，它的外形常見的幾種(圖2.2)，一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負(fù)極，我們只要在正負(fù)極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。常見蜂鳴器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

6、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(dá)200mA。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)我們可以得到它的功能表如下所示：555定時器功能表2.2 呼叫顯示模塊因為病房中的呼叫開關(guān)14都是可自動彈起的按扭開關(guān)，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(zhǔn)確。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(yīng)的信號燈串聯(lián)晶閘管，當(dāng)有病房呼叫信號來時，晶閘管導(dǎo)通使對應(yīng)的小燈點亮報警，直到人為復(fù)位清零。其電路原理圖如圖2.6。當(dāng)無呼叫時，呼叫開關(guān)都處在低電平，盡管晶閘管的兩端

7、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(dǎo)通，小燈不亮。當(dāng)有呼叫時，相應(yīng)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(dǎo)通的條件，管子導(dǎo)通，小燈發(fā)光，報警。實驗中將12v直流電源與復(fù)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(fù)位開關(guān)控制晶閘管的斷開，以達(dá)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。2.3優(yōu)先顯示模塊用可編程邏輯控制電路，這種方法在應(yīng)用中能非常方便有效的控制，而且對于以后附加功能的實現(xiàn)、電路功能的擴(kuò)展很方便，只是需要掌握一定的編碼優(yōu)先位及相應(yīng)電路的應(yīng)用，在熟悉可編程控制電路的應(yīng)用的情況下也是可行的，而

8、且對于實用來說更有意義。但考慮到作者對編程控制的應(yīng)用能力有限，以及實際應(yīng)用的成本和控制部件的利用率等問題。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-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(yīng)接數(shù)碼管的a-g。優(yōu)先編碼器4532功能表在本設(shè)計中我們用的是CD4511來對數(shù)碼管進(jìn)行控制。下面來看一下4511的功能引腳圖3.9系統(tǒng)調(diào)試方法介紹和系統(tǒng)功能系統(tǒng)

9、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(dá)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(jìn)行后面的調(diào)試，直到所有問題都解決了為止。各模塊連接好之后就可以對電路進(jìn)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(yīng)的病人編號；直到完成了此功能，進(jìn)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

10、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。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(jìn)行清零，觀察系統(tǒng)是否能夠?qū)κＳ嘈盘栔械淖罡呒墑e信號進(jìn)行優(yōu)先呼叫?；蛘咴谠泻艚行盘柕幕A(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。  (1)1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時,不管輸入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空

11、狀態(tài))。      (2)當(dāng)1腳是低電平時,只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個上升沿,輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。 鎖存端LE 由高變低時，輸出端8 位信息被鎖存，直到LE 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號OE為低電平時，三態(tài)門導(dǎo)通，允許Q0Q7輸出，OE為高電平時，輸出懸空。當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時，應(yīng)使OE為低電平，此時鎖存使能端G為高電平時，輸出Q0Q7 狀態(tài)與輸入端D1D7狀態(tài)相同；當(dāng)G發(fā)生負(fù)的跳變時，輸入端D

12、0D7 數(shù)據(jù)鎖入Q0Q7。51單片機(jī)的ALE信號可以直接與74LS373的G連接。： E1為選通輸入端，低電平有效。即只有在E1 0時，編碼器才能正常編碼。當(dāng)E1 1時，無論輸入端如何，所有輸出端均被封鎖在高電平。輸入端和輸出端都是低電平有效。7端的優(yōu)先權(quán)最高，0端的優(yōu)先權(quán)最低。只要7端為“0”，輸入端6 0為任何值都可以，但是只對7進(jìn)行編碼，即輸出A2A 1A0000 ，表最后一行中，只有71都是無效的輸入電平時（高電平），才對0的輸入低電平進(jìn)行編碼，即 輸出A2A 1A0 111。除此以外，還有兩個擴(kuò)展輸出端，用于擴(kuò)展編碼器的功能。其中稱為擴(kuò)展端，低電平有效。稱為選通輸出端，低電平有效。由

13、表4.5還可以看出，第一行、第二行和第十行中編碼輸出都是2 10111，把它們區(qū)分開，靠這些端鈕互相配合來完成。如第一行E1 1，GS1 EO1表示“此片未工作”；第二行E1 0 GS 1 EO 0表示“此片工作，但無編碼輸入”；第十行E1 0 GS 0 EO 1表示“此片工作，且有編碼輸入”。輸入 輸出EII7I6I5I4I3I2I1I0Y2Y1Y0GSEOLXXXXXXXXLLLLLHLLLLLLLLLLLLHHHXXXXXXXHHHHLHLHXXXXXXHHLHLHLLHXXXXXHLHHLHLLLHXXXXHLLHLHLLLLHXXXLHHHLHLLLLLHXXLHLHLHLLLLLL

14、HXLLHHLHLLLLLLLHLLLHL CD4511 是一組用來作為BCD 對共陰極LED 七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖，圖1與真值表圖2所示，其各腳功能如下： LT：做燈泡測試用，當(dāng)LT=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測七段顯示器是否正常。當(dāng)LT=1，則正常*。 BI：空白輸入控制，當(dāng)BI=0 (LT 為1 時)  則不論DCBA 之輸入為何，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時顯示出來造成字型的系亂。 LE：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在CD4511 中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng)LE=0 時(LT=1 且 BI=1)，DCBA 數(shù)據(jù)會被送入IC 的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng)LE=1 時，則IC 中的暫存器會關(guān)閉，僅保存原來在LE=0 時的DCBA數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當(dāng)LE=1 時，不論DCBA