病房呼叫系统(数字逻辑电路).doc

引言本设计的主要目的是实现一个当医院发生紧急情况时，病房之中又有多个病人需要护理的一个优先级别的电路。用于医院病房需要呼叫具有优先级别的呼叫系统。当有病人进行呼叫时，系统会自动先处理具有优先级别的病房的编号，同时产生光信号和5秒钟的声音信号。另外在产生信号的同时系统会显示呼叫病人的病房编号。这样医护人员可以根据呼叫信号的优先级别及时对每一位呼叫病人进行救治。其中，医院可以对病人的病情的进行编号，病情最严重者具有最高级别的优先权，依次降低。此呼叫系统的使用能让医院出现紧急状况时临危不乱，不仅使医护人员能够对病人的病情有一定的了解，还能对病人的突发情况进行及时有效治疗，让救护工作紧张有序的进行。同时，医院可以在有本系统的情况下，更加合理有效的安排值班的医护人员，为医院节省大量人力、物力、财力。本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼叫时，产生声光提示，并显示病人编号；然后根据病人病情进行优先级别设置，当有多人呼叫时，病情严重优先；医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，清除已处理的最高级别的呼叫信号，系统按优先级别显示其他呼叫病人的编号。由呼叫信号的输入，74LS148优先编码，由74LS48译码显示和逻辑控制清除几部分构成，其核心在74LS148优先编码器。本题目选择的目的是为了更好的为病人进行护理工作，对病情严重优先处理。本设计主要是采用数字、模拟电路的一些基础原件来完成，结构简单，安装方便，价格低廉来完成病房紧急呼叫系统，当有多个呼叫时，病情严重的优先。此设计能让普通的乡村医院使用，价格便宜，节约人力、财力资源，能更好的体现医院的本质-救死扶伤，为人民大众服务。1 课程设计总思路 根据数字电路知识，利用优先编码器、显示译码器和555，74LS48,74LS30等电路元件实现各项1.1 设计题目病房呼叫系统。1.2 设计要求(1).用15个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；15优先级依次降低；(2).用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其它呼叫号用指示灯显示）；(3).凡有呼叫发出5秒的呼叫声；(4).对低优先级的呼叫进行存储，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理（附加）。1.3 设计想法：1.3.1整体设计思路根据设计要求，我们将设计分为几个模块来设计，分别为：指示灯显示模块，优先显示模块，呼叫模块。1.3.2整体设计流程用五个开关进行信号保持优先编码译码显示呼叫的病房号灯选通电路五个病房灯呼叫图（1）流程图（1） 用5个发光二极管对应5个病房。（2） 将经过存储的信号送入优先编码器74148，选出优先级最高的呼叫信号，再通过译码器74LS48译码，最后通过数码管显示。（3）利用与非门74LS30 ，NE555集成时基电路组成脉冲启动型多谐振荡电路。2 课程设计过程2.1 模块分配2.1.1指示灯显示模块 将病房呼叫信号输入到发光二极管中，使发光二极管发光。如图（2）：开关330R电阻发光二极管10K电阻图（2）指示灯显示模块2.1.2优先显示模块由设计要求，数码管要显示优先级最高的病房的呼叫信号，所以我们须得对病房呼叫信号进行选优。出于设计考虑，优先级最高为5，然后为4，依次到1。如图（3）所示：优先编码器74LS148译码器74LS48数码管非门74LS04图（3）优先显示模块此电路由模拟开关、优先编码器74LS148，译码器74LS48、非门74LS04和数码管等组成。模拟开关初始状态为全高电平。将模拟开关的所有输入端,EI接高电平Vcc.74LS148的输出A0、A1、A2分别接入译码器74LS48的A,B,C；D接地。译码器74LS48的输出A-G对应接共阴数码管的a-g。非门74LS04当输入0输出1，当输入1输出0，以此来触动优先编码器74LS148工作。非门74LS04引脚和功能表如图（4）所示：图（4）非门74LS04引脚和功能表利用优先编码器74LS148使电路实现5为最高优先级然后为4，依次到1。优先编码器74LS148的引脚和功能表如图（5）所示：图（5）优先编码器74LS148的引脚和功能表译码器74LS48对输入信号进行译码，驱动数码管工作，并显示所编译的数字。译码器74LS48功能图如图（6）所示。图（6）译码器74LS48功能图数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。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，图（6）表示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所示，它是通过74LS48对其A.B.C.D.E.F.G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，如图(7)所示：图(7)七段数字显示器显示数字数码管引脚如图（8）所示：图（8）数码管引脚2.1.3呼叫模块利用74LS30 ，NE555集成时基电路组成脉冲启动型多谐振荡电路，产生一定频率信号驱动蜂鸣器呼叫。电路如图（9）所示：NPN三极管NE55574LS30蜂鸣器图（9）呼叫模块与非门74LS30当有一个输入0，其输出1，触动NE555工作。与非门74LS30引脚如图（10）所示图（10）74LS30引脚用NE555定时器接成施密特触发器，把施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回到它的输入端，就构成了多谐振荡器。NE555管脚如图（11）所示图（11）NE555管脚与结构图蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。我们本次设计就是用这种设备来模拟，它的外形常见的又以下几种，一般呈圆柱状，下面两针长短不同，长的就为正极，短为负极，我们只要在正负极加上正向电压其便可以发出声响。图（12） 常见蜂鸣器3 课程设计综合介绍我们对这个模块刚开始设计了和现在不同的方案，然后设计时发现并不好实现，而且连接之后也比较复杂，所以我们重新思考之后就有了现在的初稿。对整体来说，5秒呼叫是个难点，非常难实现，所以改为如有呼叫信号，将呼叫信号通过555设定一定频率，蜂鸣器按这频率响。3.1 整体原理图3.2 整体设计实现仿真方法介绍：此电路我们需要仿真的东西不多，首先将各个模块连接到一起后,注意检查各个部分是否连接正确和连接端是否连接好。 注意我们所需要的芯片参数是否正确，电解电容的极性是否连接正确，在测试看看各管脚的电平是否符合我们理论上达到的值，同时观察各个集成器件的各个管脚的电平变化情况，以及数码显示器的显示是否正确.如有不正确的就将其逐个问题解决了再进行后面的调试，直到所有问题都解决了为止。本次仿真使用了MUltisim 10及protues isis这两款软件仿真。使用protues isis仿真主要是为了观察各个管教电平的变化。仿真时，首先触发一个病人信号，看是否产生声、光报警，并且蜂鸣器声音响，数码管是否显示对应的病人编号；直到完成了此功能，进行下一向调试。下一向调试触发多个病人信号，同样看是否产生声、光报警，并且蜂鸣器声音响，数码管是否显示最优先的病人编号；如能完成此功能那么它是正确的。本设计整体功能如下：（1）当病人按下呼救信号按钮，呼救灯亮，同时显示病人编号，蜂鸣器发出呼救声，等待医护人员来护理。（2）按照病人的病情划分出优先级别，有多个病人同时呼救时，系统优先显示最高级别的呼救编号。（3）当医护人员处理完最高级别呼救后，把该病房开关关闭，系统按优先等级显示下一个优先级高的病人编号。4 总结本次课程设计，我按要求设计出了所有要求的功能。能在数码管上按优先级显示1到5的病房号，蜂鸣器呼叫。当无输入时无显示。当有多路输入时，显示最高级病房号，多路的病房指示灯全亮。本设计是为在病人紧急需要时能很快进行救治的呼叫系统,增强医护人员更好的监护病人。此系统的优点特色在于可以设立呼叫优先等级而不是单纯的病人呼叫，这样避免在有多个病人同时呼叫时，医护人员不知道应该先救治哪个。利用本系统设立呼叫等级后，当有多个呼叫信号时，呼叫系统会自动先显示最高级别的的呼叫，使病情严重的病人得到优先救治。这样让所有病人都能够获得救治，这种由医院根据病人病情设立的具有呼叫等级的系统系统可有效控制因病人突发病情而医护人员却未能及时救治导致病人病情严重甚至死亡的严重后果。同时这种病情严重者优先的呼叫系统也体现了人性的美德和医院救人的精神。本次设计，并不是一帆风顺的，期间有遇到一些问题：1、在设计初期我不知道当有多个病人同时发出信号呼叫时，当多信号同时呼叫时，对较低等级的呼叫信号不知道怎么处理，才能保证当高级别的信号被清零后，低级别的信号能及时的由系统自动呼出，而不再需要人为的控制输出的问题始终没有能找到合适有效的方法。故对于优先模块，没有按照1到5从高到低的优先级，而是做成1到5从低到高的优先级。因为事先没有注意课设要求。2、在最后的运行时，接上电源后蜂鸣器一直鸣叫，事后发现是制作PCB图时，555芯片与蜂鸣器的管脚接线画错了，改正后发现还是无法解决这个问题。3、此次设计的电路还是存在瑕疵的。此设计在布线方面很复杂，使用了多根跳线，不能出现线路断路。经过本次设计，深化了对各种门电路、触发器以及芯片的认识，熟悉了Quartus 软件的使用。同时，逻辑思维以及信息检索的能力也得到了很大的提高。谢 辞在本次论文设计过程中，丁勇老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。其中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！论文的顺利完成，也离不开其它同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。 另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文的各位老师表示感谢。 参考文献1 欧阳星明. 数字逻辑（第四版）A. 华中科技大学出版社, 2009.2 阎石. 数字电子技术基础（第5版）.高等教育出版社,20093 周巍，数字逻辑