病房呼叫電路設(shè)計(jì)

1、名 稱(chēng)： 綜合訓(xùn)練項(xiàng)目一題 目： 病床呼叫電路設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)：電氣14-1 ， 第四組 姓 名： 1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1. 3個(gè)病房，分別編號(hào)為一、二、三號(hào)，每個(gè)病床4張病床，分別編號(hào)為1、 2、 3 、4號(hào)。要求每個(gè)病房任意時(shí)刻只允許一張病床呼叫。有病床呼叫時(shí)，發(fā)出響鈴的同時(shí)顯示房間號(hào)和病床號(hào)。2直到護(hù)士應(yīng)答時(shí)響鈴和顯示停止。2設(shè)計(jì)方案選擇方案一:床位房間顯示電路呼叫和應(yīng)答電路 編碼電路相應(yīng)電路 該系統(tǒng)采用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬各病房的呼叫按鈕。按鍵信息經(jīng)優(yōu)先編碼器，七段顯示器傳達(dá)給醫(yī)護(hù)人員。醫(yī)護(hù)人員將所有的病例處理完后，將病例的呼叫開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。七段顯示器自動(dòng)熄滅，蜂鳴器停止響鈴電

2、路分為三個(gè)模塊：開(kāi)關(guān)控制模塊，數(shù)碼顯示模塊，警報(bào)模塊。方案二：電平信號(hào)電路 反轉(zhuǎn)電路呼叫電路 床位顯示電路 編碼電路 護(hù)士應(yīng)答電路 采用單一優(yōu)先編碼器，直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。任意一個(gè)床位先呼叫，則這個(gè)床位的優(yōu)先級(jí)最高，所以每個(gè)床位使用一個(gè)優(yōu)先編碼器，當(dāng)某一個(gè)優(yōu)先編碼器工作時(shí)，將其輸入到其他三個(gè)選通端，使其他優(yōu)先編碼器不工作。再將四個(gè)床位信號(hào)通過(guò)編碼器對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼輸出到數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)采用方案一。3單元電路設(shè)計(jì)3.1 呼叫應(yīng)答電路設(shè)計(jì) 1、以一號(hào)房間為例，用4個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由四個(gè)床位控制，單刀雙擲開(kāi)關(guān)如圖3-1-1.每個(gè)開(kāi)關(guān)的一號(hào)端接五伏電源，二號(hào)端接地，如圖3-1-2。圖3-1-1 開(kāi)關(guān)三端標(biāo)號(hào)

3、圖3-1-2 病床呼叫設(shè)計(jì) 2、應(yīng)答設(shè)計(jì)：當(dāng)四個(gè)床位開(kāi)關(guān)任意接通低電平時(shí)，房間顯示器顯示房間號(hào)，床位顯示器顯示床號(hào)，蜂鳴器鳴響。 四個(gè)床位對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開(kāi)關(guān)的三號(hào)端一起接四輸入與非門(mén)（74C20N_6V）如圖3-1-3。 護(hù)士將開(kāi)關(guān)三號(hào)端置于接地的二號(hào)端，此時(shí)由于護(hù)士開(kāi)關(guān)接編碼器的D7非端，優(yōu)先級(jí)最高，輸入為低電平，所以輸出為000，開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)如圖3-1-4 圖3-1-3 四輸入與非門(mén)圖3-1-4 護(hù)士回應(yīng)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)3.2 編碼電路設(shè)計(jì) 為了房間床位號(hào)的顯示，將輸入高低電平信號(hào)改為二進(jìn)制代碼的形式，所以設(shè)計(jì)編碼電路。編碼電路由四個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)和74HC148DW_6V優(yōu)先編碼器組成。如圖3-2-1

4、圖3-2-1 編碼電路設(shè)計(jì)圖3-2-2 優(yōu)先編碼器 四個(gè)床位對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開(kāi)關(guān)連接在低電平觸發(fā)的編碼器上，一號(hào)床的優(yōu)先級(jí)最高，呼叫開(kāi)關(guān)的三號(hào)端接D6非，2、3、4依次接D5非,D4非,D3非，編碼器D0非，D1非，D2非端接+5v高電平（顯示為無(wú)效信號(hào)），EI端接地。當(dāng)開(kāi)關(guān)刀片置于二號(hào)端，表示病房呼叫系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。單位元件選擇如圖3-2-2。3.3房間床位顯示電路 為了顯示床位號(hào)房間號(hào)，所以將優(yōu)先編碼器輸出端接在數(shù)碼管顯示器上 床位號(hào)顯示：顯示器單元電路選擇如圖3-3-1，輸入端標(biāo)號(hào)A B C D，D為最高位，編碼器輸出端A2非，A1非，A0非，分別連接在顯示器上第C，B，A輸入端，顯示器

5、D輸入端接地，如圖3-3-2。4個(gè)床號(hào)開(kāi)關(guān)都為高電平即無(wú)呼叫時(shí)，輸入端D7非為低電平，編碼器輸出000，顯示器顯示0.當(dāng)一號(hào)床開(kāi)關(guān)接一號(hào)端，輸入I6非為低電平，編碼器輸出為001，顯示器顯示為1。同理2，3,4號(hào)床按下開(kāi)關(guān)時(shí)，輸出為010,011,100，顯示器顯示為2,3,4。因?yàn)椴捎脙?yōu)先編碼器，所以按優(yōu)先級(jí)順序顯示床號(hào)。 圖3-3-1 顯示器端口編號(hào) 圖3-3-2 床位號(hào)顯示器 房間號(hào)顯示：在編碼器的三個(gè)輸出端A2非，A1非，A0非接三輸入或門(mén)，或門(mén)輸出端命名為Y。列出此單元電路真值表 表3-3-3 真值表 A0非00001111A1非00110011A2非01010101 Y011111

6、11 由真值表得Y=A0非+A1非+A2非 所以房間號(hào)顯示器A端接在或門(mén)輸出端，第B,C,D端接地。四個(gè)床位無(wú)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，或門(mén)輸出為0，顯示器顯示0，當(dāng)任意床位開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，或門(mén)輸出1，則顯示器顯示房間號(hào)1. 圖3-3-3 三輸入或門(mén) 3.4 蜂鳴器的工作 上述或門(mén)輸出端接蜂鳴器（BUZZER-2000Hz）一端，蜂鳴器另一端接地，蜂鳴器為高電平有效。單元電路選擇及線路連接如圖3-4-1，由真值表如表3-3-3可知，當(dāng)無(wú)人呼叫時(shí)，A2非，A1非，A1非都輸出零，所以或門(mén)輸出低電平，蜂鳴器不響，當(dāng)4個(gè)床位開(kāi)關(guān)任意一個(gè)打開(kāi)時(shí)，編碼器輸出的4種代碼001,101,110,011通過(guò)或門(mén)輸出都是1，則蜂

7、鳴器鳴響。圖3-4-1 蜂鳴器連接電路3.5 護(hù)士開(kāi)關(guān)的控制 當(dāng)四個(gè)床位開(kāi)關(guān)任意接通低電平時(shí)，房間顯示器顯示房間號(hào)，床位顯示器顯示床號(hào)，蜂鳴器鳴響。護(hù)士將開(kāi)關(guān)動(dòng)端置于接地的二號(hào)端，此時(shí)由于護(hù)士開(kāi)關(guān)接編碼器的D7非端，優(yōu)先級(jí)最高，輸入為低電平，所以輸出為000，兩個(gè)顯示器恢復(fù)0，蜂鳴器終止鳴響。護(hù)士回應(yīng)開(kāi)關(guān)單元電路設(shè)計(jì)如圖3-1-4。注：二號(hào)，三號(hào)房間除房間號(hào)顯示外同理于A房間。二號(hào)房間將房間號(hào)顯示器的B端接或門(mén)輸出端，D，C,A位接地，則顯示2. 三號(hào)房間將或門(mén)輸出端同時(shí)接房間號(hào)顯示器的A，B端，D，C,端接地，則顯示器顯示3.4 仿真圖示 1下圖為無(wú)人呼叫時(shí)顯示器狀態(tài) 2 下圖為一號(hào)房四床位

8、呼叫時(shí)3 下圖為一號(hào)房一床位四床位同時(shí)呼叫時(shí)，優(yōu)先顯示一床位4 下圖為護(hù)士回應(yīng)后，電路狀態(tài)5 出現(xiàn)的問(wèn)題及解決過(guò)程 第一：所用器件懸空問(wèn)題，每當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)就會(huì)讓一些輸入端懸空，影響輸出信號(hào)的穩(wěn)定，程序執(zhí)行出錯(cuò)。 解決辦案：用一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)電路不工作時(shí)讓開(kāi)關(guān)接一號(hào)端 工作時(shí)接二號(hào)端 然后將一號(hào)端接地 二號(hào)端接高電平 這樣始終會(huì)有一個(gè)閉合回路解決了懸空的問(wèn)題 第二：由于74HC148低電平有效，怎么實(shí)現(xiàn)病人呼叫時(shí)輸入有效信號(hào) 解決辦案：當(dāng)無(wú)人呼叫時(shí)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)接高電平，呼叫時(shí)則接地及低電平，接優(yōu)先編碼器即為有信號(hào) 第三：優(yōu)先編碼器輸出怎么接顯示器才能準(zhǔn)確顯示床位號(hào)解決方案：優(yōu)先編碼器具有編

9、二進(jìn)制代碼數(shù)的功能，將一床位接在I6非上輸出會(huì)是001，然后依次接在顯示器的后三個(gè)輸入端，剛好顯示1，最高位輸入端一直接低電平，二號(hào)床接在I5非上輸出會(huì)是010，在顯示器上剛好顯示2，三四床位同理。第四：當(dāng)沒(méi)有病人呼叫時(shí)，床位號(hào)總是顯示7，怎么把7改為0 解決辦案：出現(xiàn)7的原因（當(dāng)無(wú)人呼叫時(shí)優(yōu)先編碼器所有輸入都是高電平所以輸出為111對(duì)應(yīng)顯示器顯示為7），解決方案，在四個(gè)床位開(kāi)關(guān)后接一個(gè)四輸入與非門(mén)，輸出端接在I7非上 這樣當(dāng)每人呼叫時(shí)與非門(mén)四個(gè)輸入端都是高電平輸出為低電平，I7非為低電平輸出為000對(duì)應(yīng)顯示器為0. 第五：由于呼叫時(shí)顯示低電平，這樣的電壓不能讓蜂鳴器響，不能實(shí)現(xiàn)有人呼叫蜂鳴器響鈴。 解決方案：當(dāng)病人呼叫時(shí)及I3非 I4非 I5非 I6非 工作時(shí)，致使優(yōu)先編碼器輸出分別為100 011 010 001，如果它們都不工作那么I7非工作，輸出000，由這五個(gè)輸出可得只要有人呼叫時(shí)優(yōu)先編碼器的三輸出端至少有一個(gè)1，所以將三個(gè)輸出端接上或門(mén)然后接在蜂鳴器上，這樣就實(shí)現(xiàn)了有人呼叫就會(huì)響鈴。6任務(wù)分工邏輯電路設(shè)計(jì)：仿真模擬：Word說(shuō)明書(shū)：Word更改：電路更改：資料查詢(xún)：所