數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：病房呼叫系統(tǒng)起止日期：自2011年12月19日 至2011年12月30日系（部）信息科學(xué)與工程系學(xué)生姓名班級(jí)09電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)2011 年 12 月 30 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2011-2012學(xué)年第一學(xué)期系（部） 信息科學(xué)與工程系 專(zhuān)業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 班級(jí) 課程名稱(chēng)： 數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目： 病房呼叫系統(tǒng)完成期限：自2011年 12月19日至2011年12月30日共2周目的及任務(wù)目的：1、在對(duì)數(shù)電知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。2、利用學(xué)過(guò)的知識(shí)，解決電子線(xiàn)路中常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題，逐步

2、積累掌握實(shí)際電子制作經(jīng)驗(yàn)。任務(wù)：1、用個(gè)開(kāi)關(guān)模擬個(gè)病房，號(hào)優(yōu)先級(jí)最高。 2、用個(gè)數(shù)碼管顯示號(hào)碼，沒(méi)輸入顯示，有輸入顯示相應(yīng)號(hào)。 3、多個(gè)信號(hào)輸入，只顯示優(yōu)先級(jí)高地號(hào)碼，其用顯示。 4、有按鍵按下就報(bào)警。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2011.12.19前選題，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)數(shù)電相關(guān)知識(shí)和查閱資料。分析設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇總體方案，單元電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)總體電路，調(diào)試。繼續(xù)完成設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行答辯。主要參考資料1 康華光主編：電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分，高等教育出版社，2010。2 李孝利主編：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與接口技術(shù)，高等教育出版社，2011.3 康華光主編：電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，高等教育出版社，2010。

3、指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日教研室主任（簽字）： 年 月 日目 錄1概述············································

4、;··12方案的選擇與論證·································13單元電路的設(shè)計(jì)和元器件的選擇··········

5、83;·················14系統(tǒng)電路總圖及原理······························

6、3;······55經(jīng)驗(yàn)體會(huì)··········································

7、3;··7參考文獻(xiàn)···············································

8、;····8附錄A系統(tǒng)電路實(shí)物圖·······································9附錄B元器件清單···

9、83;·······································101 概述2 方案的選擇與論證2.1方案一：使用5個(gè)jk觸發(fā)器對(duì)k1-k5這5路信號(hào)進(jìn)行鎖存，這時(shí)使用的是輕觸開(kāi)關(guān)，編碼器用

10、74LS148優(yōu)先編碼器，報(bào)警部分是2個(gè)555定時(shí)器組成的發(fā)生器。2.2 方案二：不使用jk觸發(fā)器對(duì)k1-k5這5路信號(hào)進(jìn)行鎖存，直接使用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制，編碼器用74LS148優(yōu)先編碼器加一個(gè)HD74LS04非門(mén)，報(bào)警部分是用1個(gè)555定時(shí)器發(fā)聲。74LS148優(yōu)先編碼器產(chǎn)生的是一個(gè)BCD反碼,需要加非門(mén)來(lái)轉(zhuǎn)換成BCD碼.病房呼救系統(tǒng)使用輕觸開(kāi)關(guān)時(shí)必須配合有鎖存功能的芯片，但是考慮到我們幾天的實(shí)際仿真結(jié)果和掌握的材料，我們略去了鎖存按鍵信號(hào)部分，直接使用了撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。報(bào)警部分是555定時(shí)器組成的多諧振蕩發(fā)聲器。由于時(shí)間有限，我們最終確定選擇了方案二。3 單元電路的設(shè)計(jì)與原器件的選定3.1

11、各功能模塊介紹此電路分為四個(gè)模塊：開(kāi)關(guān)控制模塊，指示燈模塊，報(bào)警模塊，病房顯示模塊。病房號(hào)碼顯示模塊是由。設(shè)計(jì)的。此模塊無(wú)疑是本系統(tǒng)的核心模塊，由它來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先顯示功能。優(yōu)先編碼芯片選擇了74LS148，數(shù)碼管譯碼芯片選擇了CD4511。優(yōu)先編碼芯片輸入和輸出均以低電平為有效信號(hào)，數(shù)碼管譯碼器CD4511是用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管的，因此選擇了共陰極數(shù)碼管。如果直接把優(yōu)先編碼器的輸出接到數(shù)碼管譯碼器的輸入端，當(dāng)沒(méi)按鍵按下（無(wú)信號(hào)輸入）時(shí)，編碼器將全部輸出高電平，經(jīng)譯碼器譯碼后，數(shù)碼管將顯示7，但設(shè)計(jì)要求是初始值顯示0，因此在編碼器和譯碼器之間加入了非門(mén)，就實(shí)現(xiàn)了預(yù)設(shè)要求。病房號(hào)碼顯示模塊見(jiàn)圖1：圖1

12、病房號(hào)碼顯示開(kāi)關(guān)控制模塊也是由。設(shè)計(jì)完成的。此電路用到是74LS148優(yōu)先編碼芯片，其輸入信號(hào)為低電平有效，因此將開(kāi)關(guān)一端接低電平，另一端與編碼芯片的輸入腳相連，由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入功能。開(kāi)關(guān)控制模塊如下圖2所示:圖2 開(kāi)關(guān)控制指示燈模塊是。設(shè)計(jì)的。該模塊使用的是共LED陰極接法。使用K1-k5這五個(gè)按鍵分別控制D1-D5，功能是用于記錄病房的呼叫信號(hào)?，F(xiàn)分析分析其工作過(guò)程：在開(kāi)關(guān)沒(méi)合上之前是輸入值是高電平，加上一個(gè)反相器之后變成低電平，所以指示燈不亮，但開(kāi)關(guān)合上之后輸入值是低電平，經(jīng)反相器后變成高電平，所以指示燈亮。指示燈模塊如下圖3所示：圖3指示燈顯示報(bào)警器模塊也是。設(shè)計(jì)的。該模塊使用的是55

13、5定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器。555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C2、簡(jiǎn)單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，3個(gè)5k的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器提供參考電壓。當(dāng)控制電壓端（5）懸空時(shí)（可對(duì)地接上0.01uf左右的點(diǎn)燃濾波器）。在實(shí)際仿真中，為了產(chǎn)生1.2kHz的頻率，選用R22為0.61k的電阻，R33為2.4k的電阻。電容選用的是是0.22uf。同時(shí)本次仿真時(shí)555定時(shí)器是低電平觸發(fā)，只要4號(hào)引腳接上低電平蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲。因?yàn)楫?dāng)我們的按鍵開(kāi)關(guān)不合上時(shí)74LS148輸出的是高電平，但只要有一個(gè)病房按鈕合上15號(hào)引腳就會(huì)由高電平變成低電平，所以把4號(hào)引腳接到74LS148，實(shí)現(xiàn)

14、對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的控制。報(bào)警模塊如下圖4所示：圖4報(bào)警模塊4 系統(tǒng)電路總圖及原理4.1系統(tǒng)電路總圖見(jiàn)圖5：圖5病房呼叫系統(tǒng)總圖4.2電路原理以?xún)?yōu)先編碼器為核心電路，配合譯碼器（對(duì)信號(hào)進(jìn)行顯示）、555多諧振蕩電路以及相關(guān)的邏輯門(mén)電路，組合為一個(gè)可以對(duì)每個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼、譯碼、顯示的電路，從而實(shí)現(xiàn)所需功能要求。具體原理如下： 用5個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬5個(gè)病房的呼叫輸入信號(hào)，5號(hào)優(yōu)先級(jí)最高，其他號(hào)碼優(yōu)先級(jí)依次降低。 用一個(gè)七段數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼；沒(méi)信號(hào)呼叫時(shí)顯示0，有一個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)顯示相應(yīng)號(hào)碼；當(dāng)有多個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)，顯示優(yōu)先級(jí)最高的呼叫號(hào)碼（其它呼叫號(hào)碼用指示燈來(lái)顯示）； 以8輸入3輸出的優(yōu)先編碼器7

15、4LS148作為核心電路，將5個(gè)病房的呼叫信號(hào)編碼并按照優(yōu)先級(jí)輸出。輸出的信號(hào)經(jīng)反相器反向送至數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片CD4511的低三位（最高位直接接地），從而基本完成呼叫信號(hào)的數(shù)碼管顯示功能。 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器，將震蕩信號(hào)送至蜂鳴器發(fā)聲。由74LS148的輸出使能端EO控制555定時(shí)器的復(fù)位輸入端，當(dāng)編碼器有輸入信號(hào)（按鍵按下）時(shí)，EO為低電平，傳至復(fù)位輸入端，555定時(shí)器振蕩電路此時(shí)產(chǎn)生振蕩信號(hào)，是蜂鳴器發(fā)聲，實(shí)現(xiàn)有按鍵按下就報(bào)警的功能。5 經(jīng)驗(yàn)體會(huì)5.1 設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題 蜂鳴器發(fā)聲太小，而且不能跟總電路共用電源，好像電壓不夠似的。這個(gè)問(wèn)題困擾了我們很久，畢竟蜂鳴器發(fā)聲電路就那么幾個(gè)

16、元器件，焊接問(wèn)題應(yīng)該不會(huì)有的。我們用萬(wàn)用表檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)555定時(shí)器的3號(hào)輸出腳電壓只有2.3V，因此蜂鳴器聲音很小。問(wèn)題是發(fā)現(xiàn)了，但一連幾天都沒(méi)解決，直到有一次偶然把連接蜂鳴器的電容短接，此時(shí)蜂鳴器才發(fā)出了刺耳的警報(bào)聲。后來(lái)我們干脆把連接蜂鳴器的電容去掉了。 沒(méi)有按鍵按下時(shí)數(shù)碼管應(yīng)該顯示0，但有時(shí)會(huì)顯示7。此時(shí)用手摸一下任何一個(gè)焊點(diǎn)，電路就會(huì)正常顯示0。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，數(shù)碼管有時(shí)也會(huì)顯示7，發(fā)光二極管卻一直顯示正常。當(dāng)數(shù)碼管顯示不正常時(shí)用手摸一下焊點(diǎn)，就正常顯示了。這個(gè)問(wèn)題至今沒(méi)解決好。如果是接地問(wèn)題，那發(fā)光二極管卻始終正常顯示。5.2 設(shè)計(jì)體會(huì)做完本次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了很多。首先是復(fù)習(xí)一遍數(shù)

17、字電路的知識(shí)?；剡^(guò)頭再來(lái)學(xué)習(xí)，輕松了不少。我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)。很快找齊了資料，然后進(jìn)行仿真。其次，我們發(fā)現(xiàn)理論不等于實(shí)踐。我們?cè)诜抡胬锩婵梢詫?shí)現(xiàn)的電路，放到PCB板上不一定能很好的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于555定時(shí)器振蕩電路，我們反復(fù)研究了3天，焊了兩次電路，結(jié)果還是沒(méi)實(shí)現(xiàn)效果，直到偶然短接了一個(gè)電容，才解決問(wèn)題。我們不斷地嘗試，不斷地去探索，還是得到了回報(bào)。這一點(diǎn)，我們很欣慰。再次，有些問(wèn)題，我們解決不了，問(wèn)問(wèn)老師或身邊同學(xué)，可能就會(huì)找到解決辦法。通過(guò)這次試驗(yàn)，我們認(rèn)識(shí)到了團(tuán)體合作的重要性。沒(méi)有其他同學(xué)的幫忙，我們可能還在苦苦探求問(wèn)題解決之道。還有就是一件復(fù)雜的事情要一步一步做下去，步步為營(yíng)，方能用最高的效率完成。不能一口吃個(gè)大胖子。一開(kāi)始，我們就把所有的元器件都焊好，然后看能不能實(shí)現(xiàn)。一般第一次都不能實(shí)現(xiàn)，接著就是去檢查錯(cuò)誤。而此時(shí)PCB板上全都是導(dǎo)線(xiàn)，不知從何下手。其實(shí)一開(kāi)始，一個(gè)一個(gè)模塊做成功后，再拼接電路，成功