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1、 数字电子课程设计 题目 医院呼叫系统设计 姓名 XXX 学号 XXXXXXX 学院 信息学院 摘要 伴随科技进步，人性化，智能化医疗服务体系越来越靠近大家生活，为了满足医院各个病房病人需要，有必需设计并制作一个医院呼叫系统来满足这个需求。本文研究目标是在利用自己所学数字电路及模拟电路知识，设计一个电路系统来满足要求，并在设计和具体实践过程中提升自己数字电路学习水平。该系统设计技术指标是要实现对病人请
2、求声和数码管显示转换，同事在实际操作中，依据病人病情轻重缓急，加以区分优先级，所以，在以八路病房呼叫系统为例时，由八个开关组成呼叫系统呼叫电路，八个开关分别对应八个病房。在八个病房中八号病房病人病情最为严重，依次向下病人病情逐步减轻，一号病房病人病情最轻。该呼叫系统含有优先编码功效，即当八号病房病人呼叫时不管其它病房病人有没有呼叫全部只显示八号病房号码请求，然后再依次显示其它病房号码请求。 关键字：医院呼叫系统、数字电路、优先级电路、 目录 1. 方案论证-----------------------------------------------------------
3、3 2. 电路设计-----------------------------------------------------------------------4 3. 性能测试--------------------------------------------------------------------8 4. 结论-----------------------------------------------------------------------------9 5. 性价比-----------------------------------
4、9 6. 课设体会-----------------------------------------------------------------------9 7. 参考文件-----------------------------------------------------------------------9 8. 附录1---------------------------------------------------------------------------10 9. 附录2-----
5、10 10. 附录3---------------------------------------------------------------------------11 方案论证 利用数字逻辑电路设计一个八路医院呼叫系统，实现将病人请求立即传输给医院值班医生和护士，并对病情严重病人呼叫实现优先编码过程，提醒值班人员做好抢救工作和服务。 方案一： 方案一原理框图图1所表示。 优先编码电路 译码电路 呼叫电路
6、 显示报警电路 复位开关 图1 医院呼叫系统原理图 工作原理：当病人按下呼叫按钮时，开关导通，用74LS147芯片对请求信号进行优先编码，且1~8号病房病人请求信号被编译优先级依次增加。经过优先编码后，进入显示报警电路。其中，用由四个反相器74LS04D组成译码电路控制LED数码管将发出请求病房号码显示出来，再用一个和门7408N和一个信号发生器控制蜂鸣器以发出声警报。当优先等级高病房请求处理完后再依次处理其它病房请求。最终，当全部请求全部被处理完后，全部呼叫按钮又处于断开状态，等候下一次呼叫。然后利用一个开关进行复位。 方案二： 方案二原理
7、框图图2所表示。 译码电路 优先编码电路 锁存电路 呼叫电路 复位开关 显示报警电路 图2 方案二原理框图 工作原理：经过按钮控制呼叫信号，用两片74LS74芯片实现对74LS148输入信号控制，用74LS148控制电路信号优先编码，再利用74LS138将74LS148输出信号编译出来，用LED数码管显示呼叫请求病房号码，并利用蜂鸣器发出声警报。 由以上工作原理框图能够看出，方案一和方案二工作原理关键组成原理是相同。比较这两种设计方案，为了考虑设计简便和使用方便，更关键是考虑设计成本，在实现同一功效基础上，方案一电路愈加直观简
8、单，易于了解且成本较低便于以后简单维修，所以此次设计，我采取方案一进行电路设计和仿真。 电路设计 1.呼叫电路 呼叫电路设计采取简便关键宗旨，仅仅由八个开关组成，分别代表1~8号病房。当有一个病房病人发出请求时，该病房对应开关处于导通状态。 2.优先编码电路 优先编码电路关键对输入请求信号进行优先编码过程。该部分电路设计一样简单易懂，由一个二—十进制优先编码器74LS147组成。当有病房病人发出请求信号时，若只有1号病房按钮按下，LED数码管上显示数字“1”。当2号病房按钮被按下，3~8号病房按钮未按下，不管1号病房按钮按没有按下全部只显示2号病房号码。依这类推，以8号病房优先级最高
9、即8号病房病人病情最为严重。当有多个病人同时按下按钮时，先处理优先级高病房请求，再依次处理其它病房请求，直四处理完全部请求。74LS147芯片功效表及芯片如表1和图3所表示。 表1 二—十进制编码器74LS147功效表 输 入 输 出 I1′ I2′ I3′ I4′ I5′ I6′ I7′ I8′ I9′ Y3′ Y2′ Y1′ Y0′ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 × × × × × × × × 0
10、 0 1 1 0 × × × × × × × 0 1 0 1 1 1 × × × × × × 0 1 1 1 0 0 0 × × × × × 0 1 1 1 1 0 0 1 × × × × 0 1 1 1 1 1 0 1 0 × × × 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 × × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 × 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1
11、 1 1 1 1 1 1 1 0 可知优先权以I9′为最高，I1′为最低。又由电路可知只用到了I8′,I7′,I6′,I5′,I4′,I3′,I2′,I1′这八个输入端，I9′一直接高电平。 图3 74LS147芯片 优先编码电路原理图图4所表示。 图4 优先编码电路原理图 电路中KEY-1~KEY-8为8个呼叫按钮开关，KEY-0为清零开关。R1~R8为8个100Ω电阻用来确保优先编码器输入在应许范围内，74LS147为二—十进制游戏那编码器对输入信号进行优先编码。 3.译码电路 在接收到优先编码器优先输出编码后，利用译码电路将
12、信号输出。译码电路由四个反相器74LS04组成，输出Z4Z3Z2Z1四个二进制数,其中以Z4为高位，Z1为低位。 译码电路功效表如表2所表示。 表2 译码电路功效表 输 入 输 出 Y3′ Y2′ Y1′ Y0′ Z4 Z3 Z2 Z1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0
13、 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 译码电路原理图见图5。 图5 译码电路原理图 U2—U5为四个反相器，其中，U2输出为Z1，U3输出为Z2，U3输出为Z4，Z4为高位，Z1为低位。四个反相器将取得Y1′、Y2′、Y3′、Y4′转变为Z1、Z2、Z3、Z4。 4.显示报警电路 显示报警电路由两大部分组成：LED数码管数字显示部分、蜂鸣器警报部分。LED数码管接收译码电路输
14、出信号，将其编译二进制数转变成对应十进制数字。蜂鸣器警报在一旦有病房发出请求信号就发出蜂鸣声以警告值班人员，所以能够利用LED数码管输入信号相或，并将或门输出Z1+Z2+Z3+Z4和上一个高电平（5V电源和信号发生器串联）就能确保输出只和电路输入相关即F=L·1。只有当显示报警电路全部请求全部被处理完后，系统才能够不发出蜂鸣声。 显示报警电路原理图图6所表示。 图6 显示报警原理图 电路中U6为LED数码管显示病房号码，和门U8将或门输出和高电平和来控制蜂鸣器U9。 性能测试 电路整体性能测试： 将电路接通+5V直流电源后，根据要求逐一地拨动开关，这时发觉LED
15、数码管显示对应病房号码，不过蜂鸣器不发声。断开电源后检测到电路各条接线和引脚全部符合要求。再检测蜂鸣器，发觉蜂鸣器部分参数没有改。将修改后电路再进行仿真，按要求拨动开关，LED数码管显示号码，闪光灯也发光，蜂鸣器也能正常发声。由以上测试可知，该电路符合设计要求。 结论 此次课设题目为医院呼叫系统设计。 此次课程设计电路设计符合任务书中要求各项指标，即当病人紧急呼叫时，会产生声、光提醒，并显示病人编号；且依据病人病情设置优先级，当有多人呼叫时，病情严重者优先；医护人员处理完目前最高等级呼叫后，系统按优先等级显示其它呼叫病人号码。电路仿真结果也是一样符合课设要求，鉴于该电路该有功效全部含有，
16、却难以加入其它部分功效，全部就根据自己设计将电路设计成简单易懂且制作成本较低电路。 性价比 此次课程设计采取元件全部是比较常见部分电路元件，比如优先编码器74LS147，反相器74LS04等等，价格廉价，性能优异，且便于以后简单维修。由此可见，此次课程设计性价比是比较高。 课设体会 经过这次数字电路课程设计学习，使我对数电了解有更深了一步，在设计过程中，我重新看了一遍数电书，巩固了以前学习知识，加深了对电路了解，对芯片具体规格参数及功效有了更具体了解，为以后工作打下了很好基础。这次设计将所学知识和实际应用相结合，使我对我所选择专业爱好更为浓厚，在学习中也更有爱好。 参考文件 [
17、1] 阎石著. 数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社， [2] 童诗白、华成英主编. 模拟电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社， [3] 赵淑范、王宪伟主编.电子技术试验和课程设计[M]. 北京：清华大学出版社， [4] 孙肖子、邓建国主编.电子设计指南[M]. 北京：高等教育出版社， 附录I 总电路图 附录II 元器件清单 序号 编号 名称 型号 数量 1 U1 优先编码器 74LS147D 1 2 U2 反相器 74LS04D 4 3 U6 LED数码管 DCD_HEX 1 4 U7 或门 OR2 3 5 U8 和门 7408N 1 6 U9 蜂鸣器 BUZZER 1 7 J1 开关 key 9 8 R1 电阻 100Ω 8 附录 Ⅲ PROTEL 99SE 生成网表
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