智能病房呼叫系统课程设计

1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院数字电子技术课程设计报告 设计题目： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 设计时间： 教师评语：成绩： 评阅老师 日期 目 录1、 设计任务和要求2、 总体框图3、 选择器件4、 功能模块及运行结果5、 总设计电路原理图 6、 心得体会总结1、 设计任务和要求 1、 1-5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号的优先级最高；1-5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（其他 呼叫号用指示灯显示）； 3、凡有呼叫发出5秒的呼叫声； 4、功能扩展：对优先级低的呼叫声进行存储，

2、处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级的处理（发挥部分）。2、 设计原理 1、设计思路：下面对4个要求逐一进行分析。首先，根据题目要求用5个开关模拟5个病房的呼叫信号，由于1-5优先级依次降低，所以我们用优先编码器来控制其优先级；为了调和显示优先编码的顺序，我们用到了并行加法器；其次，要显示病房号码，就要使用数码管以及能将优先编码器产生的8421码转化为数码管显示的译码器；能够发出 呼叫声，在仿真中就需要蜂鸣器来实现这个功能；对于存储呼叫信息，由于使用了优先编码器，当同时闭合两个开关或多个开关时，它会遵循优先级最高的来实现，当优先级高的开关断开后，之后的优先级较高的会进行操作，这个过程是自动的。

3、 2、原理框图用五个开关进行信号控制 优先编码存储译码显示呼叫的病房号灯选通电 路五个病房灯呼叫 图（A） 原理框图 三 、器件选择1、 所用器件表一：设计所用的器件表器件名称数量单刀开关5直流电源电压7灯泡5电阻7电容2非门574LS148174LS283145112数码管1555定时器1蜂鸣器12、 主要器件的功能介绍 （1） 单刀开关：设计中用5个单刀开关控制灯的亮与灭，将5个开关由上而下分别设置成从K5-K1，当按下对应键位后，则相应的灯亮，断开开关后，则对应的灯灭。图（1） 单刀开关图 (2) 非门：又称反相器，是实现逻辑“非”运算的逻辑电路，其逻辑函数式为：。图（2） 非门图 （3

4、）74LS148： 8线3线优先编码器74LS148，该编码器的输入输出都是低电平有效。 它的管脚功能介绍 ：为16脚的集成芯片，I0I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，EI是使能输入端，EO是使能输出端，GS为片优先编码输出端。 使能端EO(芯片是否启用)的逻辑方程：  EO =I0·I1·I2·I3·I4·I5·I6·I7·E I 当EO输入EI=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。 当EO输入EI=

5、0时，允许编码，在I0I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。图 （3） 8线3线优先编码器74LS148的逻辑符号图及内部连线图表二：74LS148的功能表输入输出012345671XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X011111111001001111111111011高电平 0低电平 X任意 (4)74LS283：它是个四位超前进位加法器。它的引脚

6、功能：A3A0为运算输入端；B3B0为运算输入端；CO为进位输入端，S3S0为和输出端 ；C4为进位输出端。74LS 283实现的是两个四位二进制数的加法运算，它的逻辑表达式为：S3S2S1S0=A3A2A1A0+B3B2B1B0。图（5）加法器74LS283的逻辑符号图 （5）4511：它是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下 ：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。图（6）4511的逻辑符号图 它的引脚功能 ：其中A B C D为 8421BCD 码输入，A为最低位。LT为灯测

7、试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， BI端应加高电平。另外 ,4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。AG是 7 段输出端，可驱动共阴LED数码管。 4511的工作真值表如下：输 入输 出LEBILIDCBAabcdefg显示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐01100001111110001100010110000101100101101

8、101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐0111011000000消隐0111100000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111XXXX锁 存锁存 （6）数码管：设计图中采用的是共阴级七段数码显示管，由发光二极管组成。图（7）七段数码管的逻辑符号图 （7）555定时器：555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规

9、模集成器件。它构成多谐振荡器，组成信号产生电路，如图（8）所示。图（8）555定时器构成的多谐振荡图它的引脚功能 ：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地；8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V；3脚：输出端Vo；2脚：低触发端；6脚：TH高触发端；4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平；5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入

10、干扰；7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。4、 模块功能 1、指示灯显示模块 如图（9），开关由上而下分别是K5-K1，依次闭合时，对应的灯泡会发光。此时，闭合了开关K5和K2，对应的灯泡L5 和L3发光。 运行结果如下：图（9）指示灯显示模块及闭合K5、K2时的运行结果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。优先级最高为1，然后为2，依次到5。在开关全部打开时显示为0 。电路路如图（10）所示：图（10）优先显示模块 此电路图由5个开关控制，经优先编码器74LS148进行优先筛选，译码出的信号送入加法

11、器74LS283，再进入4511驱动数码管显示对应的数字，运行结果如下：（1） 没有信号输入时，开关全部打开，数码管显示为0。 运行结果如下图 ： （2）闭合开关K5时的运行结果： (3)同时闭合开关K5和K2的运行结果： （4) 闭合全部开关时的运行结果：3、 呼叫模块 根据设计要求开关全部打开时，蜂鸣器不发出响声；有一个或多个开关闭合时，蜂鸣器发出5秒响声。因此，我们利用555集成时基电路组成的脉冲启动型多谐振荡电路，产生一定频率f的信号，驱动蜂鸣器发出呼叫。如图（11）所示：图（11）呼叫模块 根据实际情况，在电路图当中，我们取电容值C=0.01uF，R1=R2 ，设计中要求呼叫声为5s，即振荡周期T=5，它的振荡周期的计算公式为 T=0.7（R1+2R2)C，经计算求得R1=R2=240k。因此当有信号输入时，就实现了蜂鸣器发出5s呼叫声的功能。5、 总电路原理图图（11）总电路原理图2、 总电路图运行结果 （1）开关全打开，没有信号输