学术讨论—病房呼叫系统.doc

武汉轻工大学病房呼叫系统实验报告专业：电气与电子信息工程班级：电气英才1301班姓名：刘苗薛鹏飞学号：130408027513040800462015年5月15日摘要随着科技的发展，数字技术被越来越广泛地应用在各个领域，极大地提高工作效率，减轻了工作负担。在医院里，为了给病人提供更多更好更快的服务，及时了解病人的需求，病房呼叫器便应运而生了。本设计中，要实现一个具有优先级别的病房呼叫系统。这里，最核心的技术是，先通过一个74LS148对输入进行编码，再用锁存器74HC573进行锁存，再接入数码管译码器74LS48进行译码，最终显示到数码管上。报警闪烁和报警声分别用2个555电路产生的方波驱动实现。用锁存住的呼叫信号同时触发这2个555发生电路，其中报警闪烁方波频率可设为1hz，报警声音频方波频率可设为128hz。报警闪烁方波信号接到数码管的COM端（阴极）控制数码管的闪烁；报警声音频方波经放大后接到蜂鸣器上。当清除键按下时，呼叫信号被清除，2个555均停止工作。关键字：74HC573、74LS148、74LS48、NE555、蜂鸣器目录摘要1目录21设计任务与要求21.1设计任务21.2设计要求32方案设计33电路与参数的计算33.1总体结构框图33.2按键模块43.3显示模块53.3报警模块63.4电源模块63.5复位模块74整体电路图85 系统调试与测试85.1主控制电路的测试与调整85.2显示电路的调整85.3指示灯电路的测试与调整96 设计总结91设计任务与要求1.1设计任务通过实际设计制作一个病房呼叫系统，学习掌握电子系统设计的基本流程；了解掌握多种电子元器件的种类，性能与使用方法；掌握电路和系统的设计制作方法和调试方法。1.2设计要求1、呼叫功能：能实现8个病房对护士站的呼叫，病人有情况时，按一下自己床边的呼叫按键就能呼叫护士；2、显示功能：有病房呼叫时，护士站的数码管显示器上会显示相应的床位号；无呼叫时显示器上无显示；3、报警功能：有病房呼叫时，护士站的喇叭会发出一响一停的报警声，同时，数码管显示器上显示的床位号会与报警声同步闪烁；4、呼叫保持功能：有呼叫键按下后，即使按键松开了，呼叫显示和报警声也能保持，直到护士响应呼叫；5、清除功能：护士响应呼叫后，按下清除键即可清除呼叫报警声及显示。2方案设计该系统采用8个按键开关来模拟各病房里的呼叫按钮。为了将不同的按键信号转换成能显示的床位号（0-7），首先应该用一片8-3编码器芯片将位呼叫信号转换成000-111的三位二进制编码；加按键锁存电路将该按键呼叫锁存保持住；三位二进制编码信号再经过一片BCD七段码译码器芯片，转换成七段码，再接到一个共阴极的LED数码管上供显示。报警闪烁和报警声分别用2个555电路产生的方波驱动实现。用锁存住的呼叫信号同时触发这2个555发生电路，其中报警闪烁方波频率可设为1hz，报警声音频方波频率可设为128hz。报警闪烁方波信号接到数码管的COM端（阴极）控制数码管的闪烁；报警声音频方波经放大后接到蜂鸣器上。当清除键按下时，呼叫信号被清除，2个555均停止工作。3电路与参数的计算3.1总体结构框图编码器编码数码管显示检测病房信号多谐振荡指示电路（LED闪烁）多谐振荡指示电路（蜂鸣器报警）3.2按键模块按键选用8个独立按键，选用74LS148编码芯片对按键进行编码，具体图见图1。图1在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74LS148是一个八线-三线优先级编码器。管脚图如图2，功能表如图3.图2功能表输入输出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH图3H高电平 L低电平 X任意。锁存器选用的74HC573，其作用是当第1个按键按下时，锁存端将74LS148的编码锁存。送往七段数码管译码器。3.3显示模块图4数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发 亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码。数字显示方式目前以分段式应用最普遍，七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示015等阿拉伯数字。在实际应用中，1015并不采用，而是用2位数字显示器进行显示。其七段数字显示器发光组合图如下图（5）所示。它是通过74LS48对其段二极管的明暗进行控制，最后使得其显示出一定的数字模式。3.3报警模块图5第一个555构成的多谐振荡器产生方波，频率为1HZ，使数码管闪烁，第二个555构成的多谐振荡器产生方波，频率为1HZ，使蜂鸣器与数码管同步闪烁响。3.4电源模块本设计中使用的模块需要的供电电压为3.3V而芯片所使用的电压为5V故需要电源转换电路。这里使用的是L7805芯片。 L7805可调电压输出版本能提供的输出电压范围为4.65V5.35V。 考虑到使用上的稳定和方便，所以我选择了5V固定电压输出版本的L7085芯片。我们采用典型电路接法产生较稳定的电压VCC，使用的电容位2200uf和1000uf电解电容滤波。图6图73.5复位模块当病人呼叫成功后医护人员解决完后需要重新启动呼叫电路，这是需要复位电路清除呼叫来实现。当按下S3时，产生高电平送往74LS148译码器EI端，使其清零。释放按键后电路恢复原样可以继续下一次呼叫。4整体电路图图85 系统调试与测试5.1主控制电路的测试与调整将电源连接到主控制电路后，依次按下各个开关，LED指示灯均能亮起，松开后指示灯灭。依次测试A0、A1、A2在各个开关按下时的输出信号，结果显示，当S1按下时A2、A1、A0依次是高高低电平，其他测试时也能正确输出其相应的电平。但是在测试74LS08与门输出端时出现误，后经检查是芯片连接错误所致，修改后也能像74LS148一样输出正确编码。5.2显示电路的调整将显示电路与主控制电路连接并接上电源后当依次按下各个开关后能相应地显示其数字，并且当多个开关同时按下时显示相应优先级较高的信号。说明这整个基础电路是好的。5.3指示灯电路的测试与调整将电源连接到病房门口指示灯电路后，将输入端接上低电平后发现LED亮，但没闪烁。检查电路后，发现555芯片的2、6脚没有连接上，做出调整后，LED灯亮并且闪烁。6 设计总结在学校里我们学习到的知识和简单的动手实践，要转化成为社会的生产力还需要一个平台。这次设计实验给我们提供了一个培养创新、协作和钻研精神的平台，是大学生展现自己、积累经验的舞台。要想取得成功，需要有丰富的知识积累、灵活的头脑、坚强的意志、塌实肯干和永不放弃的精神。性格决定命运，气度影响格局，态度决定高度，细节决定成败。对于电子竞赛，我们应该有正确的认识，我们要以学知识为目的，拿奖为动力。只有我们有丰富的知识和经验的积累，才能在赛场上赢得胜利。查资料到动手做再到去解决问题是一个漫长的过程，期间心态很重要，会遇到很多问题，比如：做训练时不懂的知识，硬件、软件调不出来，队员之间的矛盾，外界压力等，都需要我们去克服。其中，最重要的是处理好队员之间的矛盾和心态；不懂的知识可以去学习；硬件、软件调不出来，只要有耐心，认真分析就能找出原因； 阻碍我们发展的往往是自己心情，心胸开阔，善于接受意见和容忍别人的错误，才能在实验中获取知识。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。电子竞赛要求较强的动手能力，将理论转换为实际的操做，知识和经验需要我们在做课题时不断的积累，做课题时一定要合理分工，严格按要求完成，否则到比赛时就后悔莫及。队员之间交流过少，可能做出来的东西分开调试都满足要求，一旦连接起来就出问题了。交流不仅能促进队员们的学习，还能及时发现问题处理问题。所以不管是比赛还是在日常的学习中都要与他人沟通，利用一切可以提高自己能力的资源。网络上更有丰富的资源，要做的东西在网上都能找到相关内容，这也是一个学习的过程，特别在一些论坛里有着丰富的资源。学会看英文文档，我们用到的芯片资料都是英文的，要学会找重点，找我们需要的东西，别人翻译的文档有可能错误或没说清楚。编程软件也是英文的，如果是没人教，就得自己看资料学习。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次设计实验必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！内容总结（1）病房呼叫系统实验报告专业：电气与电子信息工程班级：电气英才1301班姓名：刘苗薛鹏飞学号：130408027513040800462015年5月15日摘要随着科技的发展，数字技术被越来越广泛地应用在各个领域，极大地提高工作效率，减轻了工作负担12