優(yōu)先病床呼叫器

1、. v唐唐 山山 學(xué)學(xué) 院院 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題題 目目 優(yōu)先病房呼叫器設(shè)計(jì)優(yōu)先病房呼叫器設(shè)計(jì) 系系 ( (部部) ) 信息工程系信息工程系 班班 級(jí)級(jí) 1212 電本電本 3 3 班班 姓姓 名名 高宇高宇 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 41202183244120218324 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 成鳳敏成鳳敏 馬軍爽馬軍爽 樊艷樊艷 20212021 年年 6 6 月月 3030 日至日至 7 7 月月 6 6 日日 共共 1 1 周周20212021 年年 7 7 月月 3 3 日日課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤天數(shù) 出勤情況缺勤天數(shù)出勤及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)20 分課設(shè)

2、辯論20 分電路仿真30 分說(shuō)明書30 分成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)100 分. v提問(wèn)辯論問(wèn)題情況1 簡(jiǎn)述系統(tǒng)的工作原理。2 74LS148或 147中的優(yōu)先級(jí)是哪個(gè)？3 數(shù)碼管的內(nèi)部接法是共陰極還是共陽(yáng)極？綜合評(píng)定 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 引言 11.1 設(shè)計(jì)的目的 11.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義 11.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 11.2.2 設(shè)計(jì)意義 12 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 23 電路設(shè)計(jì)及分析 23.1 系統(tǒng)構(gòu)造框圖及說(shuō)明 23.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理 43.3 單元電路設(shè)計(jì) 54 性能測(cè)試與仿真 104.1 仿真過(guò)程 104.2 仿真結(jié)果 115 設(shè)計(jì)總結(jié) 155.1 對(duì)于病房呼叫系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)

3、155.2 收獲、體會(huì) 16參考文獻(xiàn) 16. v附錄器件明細(xì)表 18附錄仿真電路圖 19. v1 引言1.1 設(shè)計(jì)的目的病房呼叫系統(tǒng)是病人請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)展診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具，可將病人的請(qǐng)求快速傳送給值班醫(yī)生或護(hù)士，是提高醫(yī)院和病房護(hù)理水平的必備設(shè)備之一。呼叫系的優(yōu)劣直接關(guān)系到病員的安危，歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義1.2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用主從構(gòu)造，根本運(yùn)作方式為。監(jiān)控機(jī)構(gòu)放置在醫(yī)生值班室內(nèi)，當(dāng)病床有呼叫請(qǐng)求時(shí)進(jìn)展光報(bào)警，并在顯示器上顯示病床的位置。呼叫源按鈕放在病房?jī)?nèi)，病人有呼叫請(qǐng)求時(shí)，按下請(qǐng)求按鈕，向值班室呼

4、叫，并點(diǎn)亮相應(yīng)床位的指示燈，并顯示病房數(shù)。1.2.2 設(shè)計(jì)意義通過(guò)對(duì)病房呼叫系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試，熟練掌握各種電子測(cè)量?jī)x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(jī)電路統(tǒng)調(diào)技巧等方面知識(shí)；同時(shí)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的理論分析加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的工作能力，對(duì)加強(qiáng)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(xùn)練，為今后從事本專業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)根底。. v2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1當(dāng)有病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生燈光提示，并顯示病人的編號(hào)；2根據(jù)病人的病情設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)別，當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先；3醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級(jí)別的呼叫后，系統(tǒng)

5、按優(yōu)先級(jí)別顯示其他呼叫病人的病號(hào)。 3 電路設(shè)計(jì)及分析3.1 系統(tǒng)構(gòu)造框圖及說(shuō)明呼叫信號(hào)呼叫顯示模塊：對(duì)楊病房的提示燈亮，優(yōu)先選擇模塊：對(duì)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)展優(yōu)先選擇編碼譯碼顯示模塊：對(duì)信號(hào)進(jìn)展譯碼并顯示病房號(hào)顯示譯碼模塊：七段顯示器歸零，待命。醫(yī)護(hù)人員將所有呼叫的病人處理完之后，將病人病房?jī)?nèi)的開關(guān)斷開圖 3.1 優(yōu)先病房呼叫器的構(gòu)造示意圖. v3.2 系統(tǒng)原理圖及工作原理工作原理：病房呼叫系統(tǒng)分為三個(gè)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本錢電路的功能實(shí)現(xiàn)。其中運(yùn)用了 8 線3線優(yōu)先編碼器 74LS148N 來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先選擇模塊主要功能，其中運(yùn)用自己設(shè)計(jì)的小規(guī)模

6、電路，7 段字形譯碼器 74LS48D 和七段數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能。信號(hào)呼叫由呼叫顯示模塊的各個(gè)呼叫開關(guān)發(fā)出并使對(duì)應(yīng)的病床指示燈亮起。接著，信號(hào)傳到優(yōu)先選擇模塊，將優(yōu)先級(jí)別最高的患者的信號(hào)選擇出來(lái)，并傳到呼叫模塊與譯碼顯示模塊；同時(shí)譯碼顯示模塊通過(guò)小規(guī)模集成電路與74LS48D 將信號(hào)變換成對(duì)應(yīng)的患者病房號(hào)，并由七段數(shù)碼管顯示出來(lái)。當(dāng)該病患治療后，斷開其對(duì)應(yīng)的呼叫開關(guān)，此時(shí)該系統(tǒng)將顯示下一名較高優(yōu)先級(jí)的病患床號(hào)。當(dāng)所有的病患都已經(jīng)獲得治療后，該系統(tǒng)將自動(dòng)將數(shù)碼管熄滅待機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。3.3 單元電路設(shè)計(jì)(1)呼叫顯示模塊的設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)病人通過(guò)關(guān)閉其對(duì)應(yīng)的呼叫開關(guān)，來(lái)開

7、啟其支路的呼叫顯示模塊，進(jìn)而開啟整個(gè)病房呼叫系統(tǒng)。顯示模塊采用一般開關(guān)驅(qū)動(dòng)，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(dāng)一名或者多名病人閉合各自的呼叫開關(guān)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的支路接通，并由初始的高電平變?yōu)榈碗娖剑瑢?duì)應(yīng)的支路顯示燈會(huì)亮起，并且同時(shí)將有效信號(hào)傳到下一個(gè)功能模塊優(yōu)先選擇模塊。開場(chǎng)待機(jī)呼叫信號(hào)呼叫顯示模塊：對(duì)應(yīng)病房的提示燈亮優(yōu)先選擇模塊：對(duì)于信號(hào)進(jìn)展優(yōu)先選擇編碼譯碼顯示模塊：對(duì)信號(hào)進(jìn)展譯碼并顯示病人病房號(hào)醫(yī)生對(duì)顯示的病患進(jìn)展治療，并關(guān)掉該病房的呼叫器的開關(guān)所有病患是否都已醫(yī)治提示燈熄滅，七段顯示器歸零圖 3.2 優(yōu)先病房呼叫系統(tǒng)的流程圖是否圖 3.3 優(yōu)先病房呼叫器原理設(shè)計(jì)

8、圖. v根據(jù)設(shè)計(jì)要求呼叫顯示模塊的設(shè)計(jì)如以下圖所示(2優(yōu)先選擇模塊設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級(jí)別最高病房的呼叫信號(hào)，所以得對(duì)病房呼叫信號(hào)進(jìn)展優(yōu)先選擇并輸出。在本設(shè)計(jì)中，7 號(hào)病床為優(yōu)先級(jí)最高，然后依次是 6，5,4,3,2,1 號(hào)病床。在這里，應(yīng)用了 8 線-3 線優(yōu)先編碼器74LS148N進(jìn)展此功能的實(shí)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真值表除此之外，根據(jù)使能輸出端 EO 的特性：當(dāng)使能輸入端 EI 為 0 時(shí)并且74LS

9、148N 無(wú)有效信號(hào)輸入時(shí)，EO 輸出為 0；當(dāng)使能輸入端 EI 為 0 時(shí)并且74LS148N 為有效信號(hào)輸入時(shí)，EO 輸出為 1。利用 EO 端的輸出來(lái)控制數(shù)碼顯示電路的啟動(dòng)與熄滅復(fù)位。8 線-3 線優(yōu)先編碼器74LS148N將輸入的低電平有效信號(hào)進(jìn)展優(yōu)先選擇，并且將選擇出的信號(hào)傳到譯碼顯示模塊，并且將 EO 端的輸出信號(hào)傳到七段字形譯碼器74LS48D來(lái)啟動(dòng)數(shù)碼管顯示電路。3譯碼顯示模塊設(shè)計(jì) 因?yàn)閮?yōu)先選擇模塊輸出的三位二進(jìn)制編碼是所需二進(jìn)制的反，所以要用74S04D非門來(lái)轉(zhuǎn)換。同時(shí)還需要用譯碼器 74LS48D 來(lái)把所接收到的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成病房號(hào)所對(duì)應(yīng)的編碼信號(hào)。然后再將該編碼信號(hào)輸入到

10、數(shù)碼管顯示器。將正確的呼叫病房號(hào)顯示出來(lái)。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(jìn)制數(shù)字的形式出現(xiàn)在七段數(shù)碼管上。輸入輸出LTRBIBI/RBOD CB A Ya YbYc YdYe YfYg1110 00 01 11 11 101X10 00 10 11 00 001X10 01 01 10 11 011X10 01 11 11 10 01圖 3.4 呼叫顯示模塊的設(shè)計(jì)電路圖圖 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. v1X10 10 00 11 00 111X10 10 11

11、01 10 111X10 11 00 01 11 111X10 11 11 11 00 001X11 00 01 11 11 111X11 00 11 11 00 111X11 01 00 00 11 011X11 01 10 01 10 011X11 10 00 11 00 111X11 10 11 00 10 111X11 11 00 00 11 111X11 11 10 11 00 004 性能測(cè)試與仿真4.1 仿真過(guò)程1.仿真方法介紹：1按照任務(wù)書上的要求，結(jié)合題型的目的，畫出相應(yīng)的電路框圖。根據(jù)電路圖選擇器件連接電路。2設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的功能以及其詳細(xì)的電路連接方法。3先在 MULTIS

12、IM10.0 中將各個(gè)模塊連接到一起,注意檢查各個(gè)局部是否連接正確和連接端是否連接好。4檢查設(shè)計(jì)思路以及電路，按照設(shè)計(jì)框圖原理，查看仿真電路與原理圖是否吻合。如果不吻合那么需要就將其逐個(gè)問(wèn)題解決， 直到所有問(wèn)題都解決了為止。反之就可以進(jìn)展下一步。5單擊運(yùn)行按鈕運(yùn)行仿真。6根據(jù)仿真情況與課程設(shè)計(jì)任務(wù)比照，對(duì)于不能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)修改并調(diào)試程序，重新裝載并重新運(yùn)行調(diào)試仿真，直到實(shí)現(xiàn)能完全實(shí)現(xiàn)所要求的功能為止。 圖 3.7 譯碼顯示模塊設(shè)計(jì)電路圖. v7進(jìn)一步改進(jìn)和簡(jiǎn)化程序在進(jìn)展調(diào)試仿真。 2.具體的在 MULTISIM10.0 下檢驗(yàn)病房呼叫系統(tǒng)的步驟如下：1首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào)，看是否產(chǎn)生光報(bào)警，數(shù)碼

13、管是否顯示對(duì)應(yīng)的病人編號(hào)；直到完成了此功能，進(jìn)展下一向調(diào)試。2向調(diào)試觸發(fā)多個(gè)病人信號(hào)，同樣看是否產(chǎn)生光報(bào)警，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu)先的病人編號(hào)；如能完成此功能那么它是正確的。3將最高級(jí)別呼叫開關(guān)斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的病人編號(hào)。4當(dāng)斷開所有的呼叫開關(guān)后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈全滅，顯示數(shù)碼管歸零。3.另外本設(shè)計(jì)整體功能如下： 1當(dāng)病人按下呼救信號(hào)按鈕，呼救燈亮，同時(shí)顯示病人編號(hào)，等待醫(yī)護(hù)人員來(lái)護(hù)理。 2按照病人的病情劃分出優(yōu)先級(jí)別，有多個(gè)病人同時(shí)呼救時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級(jí)別的呼救編號(hào)。3當(dāng)醫(yī)護(hù)人員處理完最高級(jí)別呼救后，把該病房開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的

14、病人編號(hào)。4當(dāng)醫(yī)護(hù)人員治療完全部的呼叫病患后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈全滅，顯示數(shù)碼管歸零。4.2 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(jī)狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，呼叫模塊已經(jīng)復(fù)位。結(jié)果如下如以下圖：. v2首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào)：3 號(hào)，3 號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的 3 號(hào)病人編號(hào)；完成了此功能。結(jié)果如以下圖所示：3向調(diào)試開啟 1，5，7 病人的呼叫信號(hào)，1,5,7 號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的 7 號(hào)病人編號(hào)。完成了此功能。圖 4.3.1 待機(jī)狀態(tài)圖 4.3.2 3 號(hào)病房呼叫. v結(jié)果如以下圖所示：將最高級(jí)別

15、7 號(hào)呼叫開關(guān)斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí) 高的病人編號(hào)5 號(hào) 。完成了此功能。結(jié)果如下：將下一優(yōu)先級(jí)別5 號(hào)呼叫開關(guān)斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的病人編號(hào)1 號(hào) 。完成了此功能。結(jié)果如下當(dāng)斷開所有的呼叫開關(guān)后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈全滅與顯示數(shù)圖 4.3.3 1、5、7 號(hào)病房呼叫圖 4.3.4 1、5 號(hào)病房呼叫圖 4.3.5 1 號(hào)病房呼叫. v碼管歸零。5 設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 對(duì)于病房呼叫系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 1能實(shí)現(xiàn)的功能 當(dāng)有病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生聲，光提示，并顯示病人的病房或者病床號(hào)號(hào)；根據(jù)病人的病情設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)別，當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先；醫(yī)護(hù)人員處理完

16、當(dāng)前最高級(jí)別的呼叫后，系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)別顯示其他呼叫病人的病號(hào)；擁有自動(dòng)復(fù)位功能。 2本設(shè)計(jì)分為三個(gè)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本錢電路的功能實(shí)現(xiàn)。 3其中運(yùn)用了 8 線3 線優(yōu)先編碼器 74LS148N 來(lái)實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能。 4用較為簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用背景的病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。5.2 收獲、體會(huì)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成了病房呼叫系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)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，譯碼顯示模塊。這些模塊共同工作完本錢電路的功能實(shí)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(shí)驗(yàn)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(guān)的使用方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，就是設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為這樣的接法可以行得通，但實(shí)際模擬仿真時(shí)，總是實(shí)現(xiàn)不了。所以為了想出恰當(dāng)正確的連接方法，重新認(rèn)真的回憶教材，尋找靈感。其實(shí)做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的穩(wěn)固和加強(qiáng)，平時(shí)只停留在書面學(xué)習(xí)是不夠的。當(dāng)動(dòng)手實(shí)踐做課