EDA技术课程设计-病床呼叫系统.doc

课程设计说明书课程：EDA技术基础题目： 病床呼叫系统2011年12月16日长沙理工大学课程设计任务书物理与电子科学 学院 信号 专业 0901 班 姓名 冯艳 课程名称 EDA技术基础 题 目 病床呼叫系统 同组设计者: 林其翠 于涛 袁会忠 商梅雪（1）用8个开关模拟8个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；18优先级依次降低；（2）用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号时显示0；有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其他呼叫用指示灯显示）；用个数码管显示呼叫等待时间。（3）凡有呼叫 发出5秒的提示声；呼叫3分钟未处理输出报警信号。发挥部分：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工作计划（1）时间本课程设计安排2周时间: 2011.12.5 2011.12.16 （2）进度安排第1周周一周二:查阅资料，拿出整体设计方案，划分模块；第1周周三至周五:各模块的设计、调试、验证。第2周周三前完成项目整体调试和测试。第2周周三周四文档写作整理第2周周五：答辩讨论指导教师：贺慧勇 唐立军 文勇军 周晓萍 唐俊龙 2011年11月20 日教研室意见：同意。教研室主任 文勇军 2011年11月23 日长沙理工大学课程设计成绩评定表学生姓名： 冯艳 学号： 200956110105 专业班级： 信号0901班 课程设计题目： 病床呼叫系统 评分项目要求分值得分学习态度学习态度认真，遵守纪律。10设计方案调研充分，方案设计合理。20工作量完成了任务书规定的工作量。实际设计、调试效果好。40设计报告完全符合撰写规范要求，结构严谨，逻辑性强，层次清晰，表述准确，文字流畅。20答辩准备充分，概念清楚，能准确流利地回答各种问题。10总分备注：成绩： 指导教师： 年 月 日摘要医院能够最好的为病人服务,是很重要的,但是由于医院工作人员有限,而且护士不能总是在每一个病人身边,所以病房床位呼叫器对于一个医院来将是非常重要的,它能够使病人在危急时刻及时的联系上医生或者护士,从而得到及时的救治或看护,所以拥有一套功能完善的病床呼叫系统对于一个大型医院来讲至关重要。 本设计的整个呼叫系统由控制、显示、报警三部分组成,使得病人可以及时通知医生,并且医生也能很快的知道哪个病床的病人在求助,本系统还兼具有限呼叫的功能,把病情严重的病人安排在优先级较高的病床,则当优先级较高的病床呼叫时可以优先显示其病床号,从而使得病情严重的病人得到优先医治。 关键词 ： 选优 模块 优先级 设计 目 录一、课程设计思路11、设计要求12、设计想法1二、课程设计过程2 1、模块分配22、模块具体设计23、选优模块设计3三、课程设计综合介绍51、整体原理图52、引脚配置63、总设计描述64、实验过程及结果分析7四、实验心得 8参考文献9附件（病房呼叫系统选优模块程序设计）10 一、课程设计思路一）、设计要求（1）用8个开关模拟8个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；18优先级依次降低；（2）用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号时显示0；有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其他呼叫用指示灯显示）；用个数码管显示呼叫等待时间。（3）凡有呼叫 发出5秒的提示声；呼叫3分钟未处理输出报警信号。发挥部分：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二）、设计想法1、整体设计思路：根据题目的设计要求，我们把将要设计的对象分为五个模块，其分别为：锁存模块、选优模块、计时模块、显示模块、报警模块。2、整体设计流程：（1）、锁存器：对病房呼叫的信号进行存储并处理信号，需要用一个对所有的呼叫信号进行存储的锁存器。（2）、数据选择器（对病房的选优）：对发出呼叫的病房进行优先选择，选择其中优先级最高的一个病房号。（3）、计时器：根据题目要求，我们设计了一个分秒计时器，对呼叫时间计时。实验板中时钟频率为50MHZ，故计时部分需加入分频使之为1s。（4）、显示：DEO板共四个数码显示，用一个数码管显示优先级最高的呼叫信号号码，用三个数码管显示呼叫等待时间（mss），设一个LED灯代替蜂鸣报警，灯亮5秒就相当于发出5秒蜂鸣。（5）报警：由LED灯组成，用于进行5秒的提示以及3分钟未处理的报警功能。1二、课程设计过程一）、模块分配根据我们对模块的划分,我们队人员做了一个具体的分配,分配具体如下:熊健： 锁存模块;冯艳： 选优模块;于涛和袁会忠：显示模块;林其翠： 计时模块;商梅雪： 报警模块;二）、模块具体设计1. 锁存模块：以8个输入信号产生下跳沿时为信号输入，数码管显示当前时间，在锁存模块，把复位加到锁存模块中。锁存器的一个输入信号与LED灯相连，使得有呼叫信号时，与病房相对应的灯亮。另外一个相同的输出信号连接选优器，对信号进行选优，还有一个相同输出信号控制计时模块中的SP信号。2. 选优模块：由于数码管要显示优先级最高的病房的呼叫信号，所以我们需对病房呼叫信号进行选优，还要考虑对时间的优先级的问题，所以设计了两个优先输出信号。硬件设计功能部分按优先病房号顺序依次输出BCD码代表的1、2、3、4、5、6、7、8。3. 计时模块：由于计时需用四个数码管显示（mss）, 所以时间显示方面是以秒进位，实验箱中的时间频率为50MHZ,所以选择0：50000000即一秒的分频，由于有呼叫信号时，SP=1,要立即计时,所以定义每个1秒之内出现一个上升沿，当上升沿到来时计时量加1s，另外mss之中m代表分的个位，前一个s代表的是秒的十位，后一个s代表的是秒的个位。4. 显示模块：显示模块所要显示的是优先级最高的呼叫病房的号码、呼叫等待的时间mss、提示信号。在模块的设计当中，我们用第一个数码管，显示当前最优先呼叫病房号（这样能更真实的反映护士对病人的呼叫做出响应所用的时间，以及提高护士的积极性和责任感），后三个数码管显示分的个位，秒的十位、个位，选定的LED灯显示提示信号。5. 报警模块：考虑到计时后发出5秒的提示以及灯亮3分钟后进行报警，当表示的时间是1-5秒时令LED灯闪烁，此时输出为低电平，表示的是LED灯工作。当时间在6秒到3分钟之间的时候，编写硬件设计另输出为高电平，此时LED灯不工作。超过三分钟时再令LED灯工作10秒，进行报警工作，此时已经达到设计要求。 三)、选优模块设计1、选优模块程序： 见附件2、程序仿真选优模块输入及输出仿真图这八个对应的是八个开关的输入-，也就是当开关打开时，对应输入的是高电平(图中显示的是)，开关关闭的时候，对应输入的是低电平(图中显示的是)，通过这个模块就能在数码管上显示最优先号码。 是一个输出，对应的是位二进制，所显示的就是最优先的病床号；也是一个输出由该仿真可以看出该程序是正确的，并且达到了设计的要求。三、课程设计综合介绍 一）、病房呼叫系统框图如下：二）、综合引脚配置如下：三）、总设计描述: 该实验最后设置有8个开关，8个LED灯，4个7段数码显示管 ，一个复位键，由于没有蜂鸣器，我们采用的是用一个LED灯代替（该LED灯闪烁一下刚好是蜂鸣器响一秒）。实验板中有4个7段数码管，我们只用其从左到右分别显示：优先病房号码、minitue、second2、 second1。对应病房号指示灯我们用8个小LED，8个开关键对应的是病房的8个呼叫开关，复位键则对应于护士的信号复位开关。当没有病床呼叫即没有按下开关键时，数码管显示都是0000；当按下部分开关键时，对应的LED灯则亮，代表蜂鸣器的LED灯闪烁5秒，第一个数码管显示优先级别最高的病床号，还有三个数码管则开始显示最先按下的病床号的时间；当护士看到了之后，就会按下复位键，则此时时间显示又归于000，如果三分钟内护士没有处理，则代表蜂鸣器的LED灯会再次闪烁10秒，此时时间继续显示，知道有护士来处理。四）、实验过程及结果分析 实验过程中，刚开始的时候设置了8 对应的复位信号，没有考虑到实际的实验板根本就并没有8个复位键，我们刚开始都以为可以把开关键既作为病床呼叫器又可以作为复位键使用，但是在实际引脚连接的过程中就不能实现了，最后，将复位键改为一个。 在将各个程序例化的过程中，我们花费了很久的时间来处理。由于大家对程序的编写和例化不熟，大家花了大量的时间来看书查找资料，最后在大家的协同下，终于编写出了完整的程序。最后，我们还是按时完成了任务，做出了比较完整的设计成果，可是我们的设计还是存在着一定的缺陷，比如说，蜂鸣器只能对第一个信号的到来进行启动，这并没有达到老师的实验要求，这是由于在刚开始进行模块设计时就造成了这个错误，并且一直没有改正回来。四、实验心得这次课程设计中，我担任了小组长一职，这让我压力和责任感倍增。在这次课程设计过程中，身为组长的我特别怕因为自身原因导致小组整体心态，于是每天无论上午还是下午有时甚至是晚上都带领大家一起在实验室奋斗。庆幸的是终于在最后一天我们非常出色的完成了此次的课程设计。期间，大家一起奋斗提高了大家的凝聚力，并让我学会了如何更好地与人合作，更让我体会到团队的力量是非常强大的。 这次课程设计也让我对EDA这门课程的了解，更加提升了对它的兴趣，也对软件操作的方式和重点有了自己的体会。 我希望以后能有更多这样的机会锻炼自己，我觉得这样的学习方式和学习劲头会让我成长的更快。参考文献1) FPGA实验指导书（5万门）.doc 2) EDA技术与VHDL 清华大学出版社 潘松、黄继业 3) 电子技术EDA实践教程 国防工业出版社 杨晓慧、许红梅、杨会玲4) EDA技术及应用 清华大学出版社 朱正伟5) EDA技术实用教程 科学出版社 潘松、黄继业6附件：选优模块程序设计：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY PRIORITY ISPORT(D_OUT:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); PRIO_ROOM:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); PRIO_TIME:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);19END PRIORITY;ARCHITECTURE BHV OF PRIORITY ISSIGNAL PRIO:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(D_OUT,PRIO) BEGIN IF D_OUT(0)=1 THEN PRIO=0001; ELSE IF D_OUT(1)=1 THEN PRIO=0010; ELSE IF D_OUT(2)=1 THEN PRIO=0011;ELSE IF D_OUT(3)=1 THEN PRIO=0100;ELSE IF D_OUT(4)=1 THEN PRIO=0101;ELSE IF D_OUT(5)=1 THEN PRIO=0110;ELSE IF D_OUT(6)