智能病房呼叫系统课程设计报告资料

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、设计任务和要求二、总体框图三、选择器件四、功能模块及运行结果五、总设计电路原理图六、心得体会总结、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，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。2、原理框图图（A原理框图三、器件选择1、所用器

3、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：F图（2）非门图（3）74LS148: 8线一3线优先编码器74LS148该编码器的输入输出都它的管脚功能介绍 为三位二进制编码输出信号, 编码输出端。是低电平有效El是

4、使能输入端，EO是使能输出端，GS为片优先:为16脚的集成芯片，10 17为输入信号，A2,A1,A0使能端 EO（芯片是否启用）的逻辑方程:EO =10 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=0时，允许编码，在I0I7输入中，输入I7优先级最高，其余依 次为：16,15,14,13,12,10，I0 等级排列。0A01A12A234GS567EIEO15U174LS14821112131234 5图（3） 8线一3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

5、岀EI01234567A2A1A0GSEO1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X011111111001001111111111011 高电平o 低电平X 任意74LS283 :它是个四位超前进位加法器。它的引脚功能：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=A

6、3A2A1A0+B3B2B1B0U2531412621511A0S0A1S1A2S2A3S3B0B1B2B3C0C4411310974LS283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CMO电路能提供较大的拉电流，可直接驱动 LED显示器。U313121110915144511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

7、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011000011111100011 d0001011：00001011 100101101 11012011001111110013011

8、 0100011：00114011 10101101110115011011000111116011 10111111：00007011 1100011111111801110011110011901110100000000消 隐0111011000000消 隐0111100000000消 隐01111010000000消 隐01111100000000消 隐01111110000000消 隐111XXXX锁存锁 存组成(6)数码管：设计图中采用的是共阴级七段数码显示管，由发光二极管图(7)七段数码管的逻辑符号图A图6)L段刼码管（7） 555定时器：555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中

9、规模集 成器件。它构成多谐振荡器，组成信号产生电路，如图（8）所示。AI+OOl.iF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，CMO型时基电 路VCC的范围为318V。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，贝U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

10、0.01卩F电容接地，以防引入干扰； 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四、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

11、优先筛选，译码出的 信号送入加法器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、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, R仁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 R仁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。五、总电路原理图2、总电路图运行结果（1）开关全打开，没有信号输入时，指示灯都不亮，蜂鸣器不响，数码管显 示为0。运行结果如下