病房呼叫系统课程设计实验报告(1)

1、湖南丈理学院课程设计掖告课程名称：信息与控制卖验（二）专业班级：建智14102班学号（2住）学生期名:指导教师：完成时间：2017年 月3报告成绩：评阅意见：评阅教师目期湖南文理学院制病房呼叫系统一课程设计题目与实习目的课程设计题口：病房呼叫系统实习目的：1. 掌握数字电路课程所学的理论知识以及数字电子技术在生活屮的应用。2. 熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步 学会使用其进行电路设计。3. 进一步深化对电子技术的了解，强化实际动手操作能力以及发现问题解 决问题的方法。4 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5.数电课程实验是大学屮为我们提供的一次动手实践的

2、机会，增强实际动 手操作与研发的能力。二任务和要求要求：1. 用15个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，5号优先级最高；15 优先级依次升高；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； 乂多个 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）。三总体方案的选择病房呼叫系统整体思路为： led指不灯显不病房模块数码管优先显示重病房模块蜂鸣器报警5秒模块首先由病人按下呼叫器开关，即逻辑数据开关，（1）进入第一模块，通 过led指示灯显示病人呼叫的病房，

3、（2）进入第二模块，传输到一个编码器进行编码，我这里选用的是74ls148, 8线一3线优先编码器，其低 电平为有效输入；然后再进行译码输出，我选用的是74ls48,为共阴极 7段译码/驱动器，74ls148输出为反码输出，遂在74ls48前加上反向 器进行输入；再用共阴极七段数码管进行输出。（3）进入第三模块，通 过一个与非门对信号进行处理，连接周期t为10秒，占空比为50%的方波发生器与信号一同通过与门，控制输出信号可以持续5秒，使蜂鸣 器呼叫5秒。流程图如下：、>led犒斥灯显斥4叫病房厂'、顼囱整俸筱计恩曙鸟嬴程 t 9 9 » 5 9 个个 个个个 个触个仆l

4、ed22吧led1led3：r7 ：500q.r1.0.o:500q :四单元电路的设计1. 设计所使用的元件及工具：(1) led指示灯模块led显示灯保护电阻r二500q(2) 数码管显示模块编码器74ls148d反相器74ls04d译码器74ls48d(3) 蜂鸣器呼叫模块与非门74ls30d方波发生器与门7408d蜂鸣器另外：逻辑双掷开关5个；电源vcc、接地gnd、导线若干。2. 各个单元电路(1) led指示灯电路电路图如下图1：vggdo10 rb:500q :：r8 ： va.500q : led4j4 4吧led5j5 5 o=m 二丄 key ;(2) 数码管显示模块电路v

5、cc52个 -c -aclt rbi74ls48o° 74ls148d(3)蜂鸣器呼叫5秒模块电路3总电路图xfg1led1*%t±d2： : ; 32：它 led309sonalert200 hz：:.vcc-i 5v48； 6xr=5x600q :33wv 34*3536wvgnd ： « ;t=- ; 5v;图4五电路测试(1)当单独a、b、c、d、e呼叫吋，屯路led对应的亮，数码管显示 相应的病房。电路测试图如下：aa s «nr-q-5zfg1u1a7408n5352u874ls30d 二-<zz0 ""vyc _5

6、vu9key = akey = bkey = dvcc1=：led232gvw：led334“vw35卄一 |le°536“.5xr=5x500qvcc_vcc5按键j1按下后，指示灯led1亮，数码管显示病房1；537408 nu1a54u9gled133£led232i£led334甘led435led5g忖dvcc5xr=5x500qvwvwwv36vccvcc5vu874ls30d 二0 ""5vkey = akey = bkey = d主：xc dbalgzais 益 blxx5v图6按键j5按下后，led5亮，数码管显示病房5。(2

7、)当多个病房同时呼叫时，led显示呼叫病房，数码管优先显示重病房。测试电路如下: 有截图可以看出，i、2、4、5病房同时呼叫，led1、led2、led4、led5亮, 数码管优先显示重病房5。xfg2 5亠led1335xr=5x50°du1a7408h74ls30d52u8led232<zzled3aav17led4led5aavvccu9sohaleri200 hz _5vvcc5vd9q0-key = aj2vccvcc一 5vkey = bvccu1u5bu7key = d0_00 key = e吐书e 益盎 74ls04d 羔:30:rxigg74ls148dor5

8、v当 74ls48d当病房5通知呼叫停止时，数码管显示下一个优先级高点的病房，测试电路如下 图zfg1*led4335xr-5x500qu1a7408nu9sonaler 200hi£u852二key = akey = b74ls30d-q“led3rled4 *led5323536aaa/-wv彳vcci vcc5v vcc74ls04d74ls48dvcc t" 5v图88occd28u74ls148dm:xa nommmmh（3）蜂鸣器呼叫5秒测试原理：用方波发生器产生周期t二10s的方波，利用与门产生间断5s的信号；由 尸频率f二0. 1hz时，示波器很难测试蜂鸣器

9、呼叫周期，实验中为了便于观察，取f二 100hz 测试。当五个开关只要有开关按下，与非门会输出高电平，按照设计要求，蜂鸣器要呼 叫5秒，所以把与非门输出信号与方波信号一起通过与门，从而控制呼叫5秒, 信号波形如图示波器所示；xscehtm®xfg1led1山 led23253:u1a：7irsin n6xr=5x600qva-:jj9 :sonalert 200 hz:7408n :高电平测试数据为:图10频率为100hz时，测得高电平吋间为：4. 924ms,有公式t二丄，可计算出，f=0. 1hzcz时，t=4. 924s,即可控制实现蜂鸣器呼叫5秒。六电路设计、调试过程中发生的

10、问题及解决的方法。蜂鸣器呼叫电路设计时，遇到了控制呼叫5秒的一个问题，怎样设计使产生 5秒信号，在老师的指点下，采取与门和方波信号，方波信号可以使用555时基 电路形成，查阅相关资料，得到555吋基电路的周期计算公式，t=t,+t2, t,=0.7(r+r2)c, t2-0. 7r2co实验中为了数据的精确，采用方波发生器代替555时 基电路。七分析和总结。本次课程设计持续了将近一个星期的吋间，在设计之前我根据系统设计的要 求，先对每个模块都仔细的设计分析，再对每个模块进行耦合，排除相互干扰， 得到整体的系统的电路图，本次课程设计可以总结为以下的几点收获：1、进一步巩固数字电子技术知识这次课程

11、设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个设计过 程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。在开始设计初，我将数字电子技 术基础实验教程相关部分仔仔细细复习了，并且自学了一些元件的使用，这样深 入的了解，让我对系设计的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作 用。2. 大大地提高了实践动手操作能力课程设计，通过选择的题冃，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这次课程设计虽然没有实际操作制作实物，但通过仿真，大大扩展了我们的思维, 提高了用理论知识解决实际问题的能力，最关键的是发现问题、思考问题、解决 问题的方法。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，

12、这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假 设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在 理论上可能完全没错但到了实际中则不然。3、团队合作、互相学习、共同研发最初和partner没思路的时候，特别的着急，后来，我查看数电实验教程， 想到了设计思路，于是同伴一起商量，共同探讨，对于不同模块，我们有时设计 思路不一样，但不影响结果，遂各自按照各自思路进行下。在设计时和同学相互 交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交 流中获得不同的思路，他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在 同伴的商讨中选择最优方案

13、最终一定会得到最好的设计方法。总结：本次试验中包括方波发生器，基本电路我用了一片74ls148. 一片 74ls48、七段数码管、蜂鸣器、若干与门，非门,与非门等。是目前我想出的用 最少的器件，最简单的布线来实现所要求的功能。从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。进一步熟 悉了 mmultisini软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用仿真来实现，实 现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。总而言之，好好利用了本次课程设计的机会，努力按要求完成了任务，提高 了自己的综合思考能力和动手实践能。八参考文献<<数字电了技术基础>>高等教育出版社安徽科技大

14、学电子学教研组编«数字电子技术基础实验教程>>安徽科技大学出版社 编附：部分元件功能详解1、74ls148功能详解74ls148是一个八线-三线优先级编码器。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。如图所示的是八线-三线编码器74ls148的惯用符号及管脚图引脚图。74ls148dcoq74ls148优先编码器为16脚的集成芯片,除电源脚vcc(16)和gnd外， 其余输入、输出脚的作用和脚号如图

15、中所标。其中dod7为输入信号，a2,a1,ao 为三位二进制编码输出信号，ei是使能输入端，e0是使能输出端，gs为片优先 编码输出端。有真值表可以得出：当使能输入ei=0、e0二0、gs=o时，允许编码，在d0d7输入中，输入d7 优先级最高，其余依次为：d6, d5, d4, d3, d2, d1等级排列。木片又没有编 码输入时为0。英中gs二0表示“电路工作，而且有编码输入” o74ls148优先编码器真值表输入输岀if10ii12131416jl fa2alao-vtiator 上-1xx*x110111111丄0x3:x:xx000a0xxxxxx000xxxx000xxxx00x

16、xx1100a0工x1100x100-1412、74ls48功能详解7段显示译码器74ls48是输出高电平有效的译码器，74ls48有实现7段显示译码器基 本功能的输入（dcba）和输出（oaog）端，此外74ls48还引入了灯测试输入端（lt） 和动态灭零输入端（rbi）,以及既有输入功能乂有输出功能的消隐输入/动态灭零输出 （bi/rbo）端。如图所示的是八线-三线编码器74ls48的惯用符号及管脚图引脚图。74ls48d q 0 m <74ls48测试真值表为:输入bt/输出显示ct ret dcbaycydyeyf¥g字符1100001111 1110r-i1x000 11011 0000i i1x00101110 1101a1x00 1 11111 100131x010010