CAD報告的主要內(nèi)容

電子線路CAD課程設(shè)計報告病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)：班級：姓名：學號：指導老師：學院日期：2015年1月16日指導教師評語-1-(1)呼叫顯示模塊一個或者多個病人通過關(guān)閉其對應的呼叫開關(guān)，來開啟其支路的呼叫顯示模塊，進而開啟整個病房呼叫系統(tǒng)。顯示模塊采用一般開關(guān)驅(qū)動，高電平有效，并且每條支路加了限流電阻（133歐姆）使得模塊能正常工作。當一名或者多名病人閉合各自的呼叫開關(guān)時，其對應的支路接通，并由初始的高電平變?yōu)榈碗娖诫娖?，對應的支路顯示燈會亮起，并且同時將有效信號傳到下一個功能模塊—優(yōu)先選擇模塊。根據(jù)設(shè)計要求，呼叫顯示模塊的設(shè)計如下圖3-4所示：3號病床的呼叫顯示燈限流電阻3號病床的呼叫開關(guān)3號病床的呼叫顯示燈限流電阻3號病床的呼叫開關(guān)圖2-4呼叫顯示模塊設(shè)計圖（2）優(yōu)先選擇模塊根據(jù)設(shè)計要求，數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級別最高病房的呼叫信號，所以我們要對病房呼叫信號進行優(yōu)先選擇并輸出。在本設(shè)計中，6號病床為優(yōu)先級最高，然后依次是5,4,3,2,1號病床。在這里，應用了8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）進行此功能的實現(xiàn)。其輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表如下所示：表2.18線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表輸入輸出EI~I0~I1~I2~I3~I4~I5~I6~I7~A2~A1~A0~GS~EO~1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101除此之外，根據(jù)使能輸出端EO的特性：當使能輸入端EI為0時并且74LS148無有效信號輸入時，EO輸出為0；當使能輸入端EI為0時并且74LS148為有效信號輸入時，EO輸出為1。利用EO端的輸出來控制數(shù)碼顯示電路的啟動與熄滅復位，以及555定時器的啟動與復位。8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）將輸入的低電平有效信號進行優(yōu)先選擇，并且將選擇出的信號傳到譯碼顯示模塊，并且將EO端（由）的輸出信號傳到555定時器（來啟動呼叫模塊）和七段字形譯碼器（74LS47D）來啟動數(shù)碼管顯示電路。七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’/RBO’(當輸入為0時熄滅)使能輸出端EO’555定時器復位端RET8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）使能輸出端EO’555定時器復位端RET8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）圖2-5數(shù)據(jù)選擇模塊電路圖（3）譯碼顯示模塊此模塊由兩小模塊構(gòu)成，即譯碼模塊與數(shù)碼管顯示模塊。先由譯碼模塊將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的三位二進制編碼轉(zhuǎn)換成病床號所對應的BCD碼，再將該BCD碼輸入到七段字形譯碼器（74LS47D）并由七段陰極數(shù)碼管顯示病床號數(shù)字。a.譯碼模塊設(shè)計因為優(yōu)先選擇模塊輸出的三位二進制編碼不是所需的病床號碼（在BCD碼上相差1），所以要用譯碼將將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的三位二進制編碼轉(zhuǎn)換成病床號所對應的BCD碼。模塊譯碼模塊是由基本邏輯門設(shè)計而成的小規(guī)模邏輯門電路，于是得出輸入輸出真值轉(zhuǎn)換表，如下：開關(guān)輸入輸出ABCDEF111100121100103101011410010050111016010110根據(jù)表3.2可以列出門電路邏輯式：D=AB~C~+A~BC+A~BC~E=ABC~+AB~C+A~BC~F=ABC+AB~C+A~BC化簡得：D=AB~C~+A~BE=AB~+AB~CF=BC+AC根據(jù)上述的邏輯關(guān)系式，可以用門電路設(shè)計出如下譯碼模塊邏輯電路圖：圖2-7譯碼模塊邏輯電路圖b.數(shù)碼管顯示模塊通過譯碼模塊處理后的信號成為了與病床相對應的BCD碼，此時將該BCD碼輸入到數(shù)碼管顯示模塊，將正確的呼叫床號顯示出來。數(shù)碼管顯示模塊由七段字形譯碼器（74LS47D），共陰極七段數(shù)碼管，以及一些邏輯非門和限流電阻組成。其功能是將輸入的BCD碼以十進制數(shù)字的形式在七段數(shù)碼管上，測試模塊如下圖所示：圖2-8數(shù)碼管顯示模塊功能電路圖（4）呼叫模塊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，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、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，它的外形常見一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負極，我們只要在正負極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。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)生定長時間的方波信號驅(qū)動蜂鳴器呼叫?？蛇m當?shù)倪x擇電阻、電容，可將震蕩時間準確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖如下：蜂鳴器555定時器復位端555定時器蜂鳴器555定時器復位端555定時器圖2-9呼叫電路原理圖當無病房呼叫時，同時74LS148為無有效信號輸入，EO輸出為0傳入555定時器的復位端。當有病房呼叫時，同時74LS148為有效信號輸入，EO輸出為1傳入555定時器的復位端，使得定時器得以啟動。三．原理圖設(shè)計應用MULTISIM7仿真軟件設(shè)計一個病房呼叫系統(tǒng)，繪制原理圖如下：圖3-1病房呼叫系統(tǒng)原理圖四．系統(tǒng)仿真與調(diào)試4.1仿真圖4-1待機情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真圖4-2.1工作情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真電路①圖4-2.2工作情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真電路②4.2仿真過程1.具體的在MULTISIM7下檢驗病房呼叫系統(tǒng)的步驟如下：（1）首先觸發(fā)一個病人信號，看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管是否顯示對應的病人編號；直到完成了此功能，進行下一向調(diào)試。（2）向調(diào)試觸發(fā)多個病人信號，同樣看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，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。（3）將最高級別呼叫開關(guān)斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高的病人編號。（4）當斷開所有的呼叫開關(guān)后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計時器已經(jīng)復位。

2.另外本設(shè)計整體功能如下：

（1）當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)出呼救聲，等待醫(yī)護人員來護理。（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）當醫(yī)護人員處理完最高級別呼救后，把該病房開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高的病人編號。（4）當醫(yī)護人員治療完全部的呼叫病患后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)。4.3仿真結(jié)果在MULTISIM7的仿真界面上可以看如下結(jié)果：系統(tǒng)處于待機狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，呼叫模塊已經(jīng)復位。結(jié)果如下如圖所示：圖4.3.1待機狀態(tài)首先觸發(fā)一個病人信號：3號，3號對應的發(fā)光二極管發(fā)光（紅色），蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管顯示對應的3號病人編號；完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：圖4.3.43號床呼叫向調(diào)試開啟1，2，6病人的呼叫信號，1,2,6號對應的發(fā)光二極管發(fā)光（紅色），蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管顯示對應的6號病人編號。完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：圖4.3.51號,2號,6號床呼叫將最高級別（6號）呼叫開關(guān)斷開后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高的病人編號（2號）。完成了此功能。結(jié)果如下圖4.3.61號,2號床呼叫當斷開所有的呼叫開關(guān)后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計時器已經(jīng)復位。結(jié)果如下：圖4.3.7病房呼叫系統(tǒng)恢復待機狀態(tài)PCB版圖設(shè)計當斷開所有的呼叫開關(guān)后，系統(tǒng)將自動恢復到待機狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計時器已經(jīng)復位。結(jié)果如下：圖5-1病房呼叫系統(tǒng)PCB版圖六．總結(jié)與體會通過這次實驗設(shè)計，完成了病房呼叫系統(tǒng)的原理設(shè)計與仿真實現(xiàn)，以及PCB版圖的繪制。主要設(shè)計運用模塊化的思想將系統(tǒng)分為四大功能模塊：呼叫顯示模塊，優(yōu)先選擇模塊，譯碼顯示模塊，以及呼叫模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實現(xiàn)。在設(shè)計和繪制的過程中我充分理解了74LS148、74LS47D、74LS00、共陰極數(shù)碼管及NE555的引腳圖和它們的性質(zhì)功能，也對數(shù)字電子的理解有所加深。在這次實驗中，更熟悉了Multisim7仿真軟件的使用，知道了一些元件如蜂鳴器、芯片及各種開關(guān)的使用方法以及具體封裝。在設(shè)計過程，經(jīng)常會遇到這樣的情況，就是設(shè)計時認為這樣的接法可以行得通，但實際模擬仿真時，總是實現(xiàn)不了。所以為了想出恰當正確的連接方法，重新認真的回顧教材，尋找靈感。同時，使用ProtelDXP軟件繪制原理圖，繪制PCB版圖的過程中，也練習并加深了對CAD軟件的認識和學習，能夠熟練的繪出電子元件的電路圖。其實做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時只停留在書面學習是不夠的。當