病房呼叫系統(tǒng)

1、名 稱： 綜合訓練項目一題 目： 病床呼叫電路設計 專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：電氣14-1 ， 第四組姓 名：馬文達,學 號：1405040117 馬煜翔 1405040118 喬 琳 1405040119 史童星 1405040120 孫浩鋒 1405040121 王瑞臻 1405040122 1設計任務和要求1. 3個病房，分別編號為一、二、三號，每個病床4張病床，分別編號為1、 2、 3 、4號。要求每個病房任意時刻只允許一張病床呼叫。有病床呼叫時，發(fā)出響鈴的同時顯示房間號和病床號。2直到護士應答時響鈴和顯示停止。2設計方案選擇方案一:床位房間顯示電路呼叫和應答電路 編碼電路相應

2、電路 該系統(tǒng)采用撥動開關(guān)來模擬各病房的呼叫按鈕。按鍵信息經(jīng)優(yōu)先編碼器，七段顯示器傳達給醫(yī)護人員。醫(yī)護人員將所有的病例處理完后，將病例的呼叫開關(guān)斷開。七段顯示器自動熄滅，蜂鳴器停止響鈴電路分為三個模塊：開關(guān)控制模塊，數(shù)碼顯示模塊，警報模塊。方案二：電平信號電路 反轉(zhuǎn)電路呼叫電路 床位顯示電路 編碼電路 護士應答電路 采用單一優(yōu)先編碼器，直接對信號進行處理。任意一個床位先呼叫，則這個床位的優(yōu)先級最高，所以每個床位使用一個優(yōu)先編碼器，當某一個優(yōu)先編碼器工作時，將其輸入到其他三個選通端，使其他優(yōu)先編碼器不工作。再將四個床位信號通過編碼器對信號進行編碼輸出到數(shù)碼管。本設計采用方案一。3單元電路設計3.1

3、 呼叫應答電路設計 1、以一號房間為例，用4個單刀雙擲開關(guān)由四個床位控制，單刀雙擲開關(guān)如圖3-1-1.每個開關(guān)的一號端接五伏電源，二號端接地，如圖3-1-2。 圖3-1-1 開關(guān)三端標號 圖3-1-2 病床呼叫設計 2、應答設計：當四個床位開關(guān)任意接通低電平時，房間顯示器顯示房間號，床位顯示器顯示床號，蜂鳴器鳴響。 四個床位對應的單刀雙擲開關(guān)的三號端一起接四輸入與非門（74C20N_6V）如圖3-1-3。 護士將開關(guān)三號端置于接地的二號端，此時由于護士開關(guān)接編碼器的D7非端，優(yōu)先級最高，輸入為低電平，所以輸出為000，開關(guān)設計如圖3-1-4 圖3-1-3 四輸入與非門 圖3-1-4 護士回應開

4、關(guān)設計3.2 編碼電路設計 為了房間床位號的顯示，將輸入高低電平信號改為二進制代碼的形式，所以設計編碼電路。編碼電路由四個單刀雙擲開關(guān)和74HC148DW_6V優(yōu)先編碼器組成。如圖3-2-1 圖3-2-1 編碼電路設計 圖3-2-2 優(yōu)先編碼器 四個床位對應的單刀雙擲開關(guān)連接在低電平觸發(fā)的編碼器上，一號床的優(yōu)先級最高，呼叫開關(guān)的三號端接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（顯示為無效信號），EI端接地。當開關(guān)刀片置于二號端，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 為了顯示床位號房間號，所以將優(yōu)先編

5、碼器輸出端接在數(shù)碼管顯示器上 床位號顯示：顯示器單元電路選擇如圖3-3-1，輸入端標號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D輸入端接地，如圖3-3-2。4個床號開關(guān)都為高電平即無呼叫時，輸入端D7非為低電平，編碼器輸出000，顯示器顯示0.當一號床開關(guān)接一號端，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號床按下開關(guān)時，輸出為010,011,100，顯示器顯示為2,3,4。因為采用優(yōu)先編碼器，所以按優(yōu)先級順序顯示床號。 圖3-3-1 顯示器端口編號 圖3-3-2 床位號顯示器 房間號顯示：在編碼器

6、的三個輸出端A2非，A1非，A0非接三輸入或門，或門輸出端命名為Y。列出此單元電路真值表 真值表 A0非00001111A1非00110011A2非01010101 Y01111111 表3-3-3 由真值表得Y=A0非+A1非+A2非 所以房間號顯示器A端接在或門輸出端，第B,C,D端接地。四個床位無開關(guān)打開時，或門輸出為0，顯示器顯示0，當任意床位開關(guān)打開時，或門輸出1，則顯示器顯示房間號1. 圖3-3-3 三輸入或門 3.4 蜂鳴器的工作：上述或門輸出端接蜂鳴器（BUZZER2000Hz）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

7、-3可知，當無人呼叫時，A2非，A1非，A1非都輸出零，所以或門輸出低電平，蜂鳴器不響，當4個床位開關(guān)任意一個打開時，編碼器輸出的4種代碼001,101,110,011通過或門輸出都是1，則蜂鳴器鳴響。 圖3-4-1 蜂鳴器連接電路3.5 護士開關(guān)的控制：當四個床位開關(guān)任意接通低電平時，房間顯示器顯示房間號，床位顯示器顯示床號，蜂鳴器鳴響。護士將開關(guān)動端置于接地的二號端，此時由于護士開關(guān)接編碼器的D7非端，優(yōu)先級最高，輸入為低電平，所以輸出為000，兩個顯示器恢復0，蜂鳴器終止鳴響。護士回應開關(guān)單元電路設計如圖3-1-4。注：二號，三號房間除房間號顯示外同理于A房間。二號房間將房間號顯示器的B

8、端接或門輸出端，D，C,A位接地，則顯示2. 三號房間將或門輸出端同時接房間號顯示器的A，B端，D，C,端接地，則顯示器顯示3. 一 下圖為無人呼叫時顯示器狀態(tài) 二 下圖為一號房四床位呼叫時三 下圖為一號房一床位四床位同時呼叫時，優(yōu)先顯示一床位四 下圖為護士回應后，電路狀態(tài)4出現(xiàn)的問題及解決過程： 第一：所用器件懸空問題，每當斷開開關(guān)時就會讓一些輸入端懸空，影響輸出信號的穩(wěn)定，程序執(zhí)行出錯。 解決辦案：用一個單刀雙擲開關(guān)，當電路不工作時讓開關(guān)接一號端 工作時接二號端 然后將一號端接地 二號端接高電平 這樣始終會有一個閉合回路解決了懸空的問題 第二：由于74HC148低電平有效，怎么實現(xiàn)病人呼叫

9、時輸入有效信號 解決辦案：當無人呼叫時將單刀雙擲開關(guān)接高電平，呼叫時則接地及低電平，接優(yōu)先編碼器即為有信號 第三：優(yōu)先編碼器輸出怎么接顯示器才能準確顯示床位號解決方案：優(yōu)先編碼器具有編二進制代碼數(shù)的功能，將一床位接在I6非上輸出會是001，然后依次接在顯示器的后三個輸入端，剛好顯示1，最高位輸入端一直接低電平，二號床接在I5非上輸出會是010，在顯示器上剛好顯示2，三四床位同理。第四：當沒有病人呼叫時，床位號總是顯示7，怎么把7改為0 解決辦案：出現(xiàn)7的原因（當無人呼叫時優(yōu)先編碼器所有輸入都是高電平所以輸出為111對應顯示器顯示為7），解決方案，在四個床位開關(guān)后接一個四輸入與非門，輸出端接在I

10、7非上 這樣當每人呼叫時與非門四個輸入端都是高電平輸出為低電平，I7非為低電平輸出為000對應顯示器為0. 第五：由于呼叫時顯示低電平，這樣的電壓不能讓蜂鳴器響，不能實現(xiàn)有人呼叫蜂鳴器響鈴。 解決方案：當病人呼叫時及I3非 I4非 I5非 I6非 工作時，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，由這五個輸出可得只要有人呼叫時優(yōu)先編碼器的三輸出端至少有一個1，所以將三個輸出端接上或門然后接在蜂鳴器上，這樣就實現(xiàn)了有人呼叫就會響鈴。5任務分工：邏輯電路設計：孫浩鋒仿真模擬：孫浩鋒 馬煜翔Word說明書：王瑞臻（內(nèi)容包括設計任務和要求，單元

11、電路設計） 孫浩鋒（出現(xiàn)的問題及解決辦法） 史童星（單元電路設計，設計方案選擇，說明書排版） 馬文達 馬煜翔（設計方案選擇） 喬琳（參考文獻）Word更改：孫浩鋒 史童星 喬琳電路更改：喬琳 馬煜翔資料查詢：喬琳所用器件：編碼器（74HC148DW_6）開關(guān)（key=space）與非門（74C20N_6V）或非門（OR3）蜂鳴器（BUZZER2000）一號房間床位號顯示器u11（DCD_HEX）房間號顯示器u12二號房間床位號顯示器u21，房間號顯示器u22三號房間床位號顯示器u15，房間號顯示器u16 5任務分工：開關(guān)及編碼電路設計，仿真制作：葉俊房間號、蜂鳴器及護士應答電路設計，仿真調(diào)試：張麗革仿真檢查：徐國徽、吳來博查詢資料：趙洋、張東旭Word說明書：徐國徽（設計方案選擇，單元電路設計）      吳來