数字电路课程设计病房呼叫系统

安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）题目：基数字电路的病房呼叫控制系统的设计与仿真姓名：康健升学号：1142053118专业：通信工程院系：电子通信工程指导老师：王静职称学位：本科／学士完成时间：2015年4月教务处制安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名：日期：2015年4月安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）I基数字电路的病房呼叫控制系统的设计与仿真摘要本设计是基于数字电路的7路病房呼叫控制系统的设计与仿真。主要采用主从模块设计，显示监控模块放置在医生值班室内，当病房有呼出请求时会出现声光报警，同时在显示器显示病床的床位号。按键放置在每个床位附近，当病人需要医生求助时按下床边的按键，医生值班室会响起提示声同时显示相应床位的数字号，在病人哪边会亮起指示灯。本设计还解决多个病人同时需要救助的问题，当该情况发生时，最严重的病人的病号会优先被显示。采用模块设计思想，分为三个主要功能模块：呼叫模块，优先选择模块，译码显示模块，通过这些模块共同完成本电路的功能实现。本设计分为三个主要功能模块：呼叫模块，优先选择模块，译码显示模块。其中运用了10线-4线优先编码器74LS147来实现优先选择模块主要功能，译码器74LS48和共阴级七段数码管来实现译码显示模块，呼叫模块由7个按键组。关键词：病房呼叫；主从模块；数字电路安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）IIBasewordwardcallcontrolsystemdesignandsimulationofthecircuitAbstractThisdesignisbasedonthedigitcircuitwhichisNO.7hospitalcallalarmcontrolsystemdesignandsimulation.Mainuseprincipalandsubordinatebuildingblockdesign,thecontrolmonitorplaceinthedoctordutyroom,whenthesickroomhascallforhelpthatwillappearsound-lightalarmandatthesametimethedisplaywillshowtheBedID.Andthebuttonisplaceinthebesideofthebedwhenthepatientcallthedoctorforhelpjustneedpressthebutton,thedutyroomwillringoutalarmsongandshowtheaccordinglyBedID,andontheothersidealsowilllightindicatorlight.Oursdesignalsocansolvemanypatientscallforhelpmeanwhile,whenthisconditionhappened,themostseriouslypatient'sBedIDwillshowatthefirsttime.Usebuildingblockdesigninwardly,divideintothreemainfuncitionmodules,suchasthecallingmodule,theprioritypricessingmoduleandthecodingdisplaymodule,throughthesemodulestoaccomplishthisdesign.Thisdesigndivideintothreemainfuncitionmodules,suchasthecallingmodule,thepriorityprocessingmoduleandthepriorityprocessingmodule.Andapply10-4line74ls147priorityencodertorealizecodingdisplaymodulefuncitionanddecoder74ls48andYingradesevensegmentdigitaltubetorealizecodingdisplaymoduleandcallingmoduleismadeupofsevenbuttons.Keywords:Hospitalcalling；Principalandsubordinatemodule；Digitcircuit安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）1目录1绪论………………………………………………………………12课程设计及任务要求………………………………………………22.1设计任务…………………………………………………………22.2任务要求…………………………………………………………23系统设计……………………………………………………………23.1方案设计…………………………………………………………33.2系统设计…………………………………………………………33.2.1结构框图及说明…………………………………………………33.2.2系统原理图及工作原理…………………………………………53.3单元电路设计……………………………………………………73.3.1单元电路工作电路………………………………………………73.3.2元件参数选择……………………………………………………134软件仿真…………………………………………………………144.1仿真电路图………………………………………………………144.2仿真过程………………………………………………………154.3仿真结果………………………………………………………165安装调试…………………………………………………………195.1安装调试过程……………………………………………………195.2故障分析…………………………………………………………206结论……………………………………………………………21安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）26.1对于病房呼叫系统的仿真设计………………………………………217使用设备仪器清单…………………………………………………22收获、体会和建议……………………………………………………22参考文献………………………………………………………………23安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）11绪论病房呼叫系统的工作内容是当有病人需要帮助时按下床边的按键请求医生或值班护士前来进行诊断或着护理的紧急系统,该系统是提高医治服务和护理水平，效率的必备仪器。能迅速将请求信号传送给医生或值班护士，执行的效率直接影响到患者的生病安危，一直受到各大医院的高度重视。它要求迅速、准确、可行、便于推广。本设计采用的模块是主从结构运行方式为管控，系统的显示装置在医生或者值班护士室内，当值班室的显示仪显示数字，并伴随着有呼救声，说明有患者需要求助，原因是病人按下床边的呼救按键，向值班室发出呼出，只有当医生或者值班护士前来诊断后才会取消。本病房系统分为三个模块层次：译码显示模块，呼叫模块，优先选择模块。通过这些模块一起运作完成功能的实现。其中运用了74系列147D(10线4线)来实现优先选择模块的功能，译码显示模块则由74系列48N与共阴极数码管共同组建完成功能通过本次对该设计电路的规划，焊接，调试，增强了对各种电子元器件，仪器的使用程度和方法，熟练了数字电路和不同种类单元电路的原理，模式，焊接技巧和整体电路调试方法等知识；不仅曾强了对数字电路理论知识的普掌握，还曾强了动手能力，为以后从事本专业工作奠定坚实的技术和理论基础。安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）22课程设计任务及要求2.1设计任务设计一个基于数字电路的病房呼叫控制系统的设计与仿真。2.2设计要求（1）系统能在需要的时候正常工作，在不需要的时候保持待机。（2）当病床按键被按下时，直到医务人员前来之前保持显示，声音提示（3）当护理人员处理完最严重的患者（最高级选择）后，自动根据患者严重程度（优先级）提示其余的呼救患者的病号。第3章系统设计3.1方案论证能完成该功能的方案有很多种，大部分由多种电路混搭而成，这里提供了两种方案供选择：1：以C为基础的单片机单片机是整个核心控制元件，利用C语言对其功能进行设计。其优点是利用软件设计代替了硬件设计，使其硬件的功能设计不再仅受限于硬件本身，从而变得更加的灵活，多样，也很大程度降低硬件单元焊接的难度。其缺点是稳定性较差，使用受到限制，同时要与有接口设备使用，总体来说价格，制造，维修较难。方案2：利用数字逻辑电路控制方案数字逻辑电路控制系统主要由各种逻辑元件组成，其中包括译码器，编码器，门电路等。这些元器件成本低，体型小，综合性能高，缺点是电路构成不简单，安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）3后期管理较难本次设计，采用的是第二套方案即数字电路控制方案，与C语音单片机软硬件方案相比，具有价格低，体积小，元件少，可靠性高，稳定性好等特点。3.2系统设计3.2.1结构框图及说明病人发出呼叫信号优先选择模块：对信号进行优先编码译码显示模块：对信号进行译码并显示床号病床处点亮指示灯，值班室发出声音同时显示床位号医护人员将所有的病人处理完以后，将所有呼叫开关断开病房处的指示灯熄灭，按键复原译码显示模块：数码管熄灭，待命图3-1病房控制的结构图安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）4图3-2病房控制系统的系统流程图安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）53.2.2系统原理图及工作原理病房控制原理图如下所示:图3-3病房控制的设计图工作原理：病房控制系统通过这些模块一起运作完成功能的实现。其中运用了74系列147D(10线4线)来实现优先选择模块的功能，译码显示模块则由74系列48N与共阴极数码管共同组建完成功能信号呼叫（1个至7个）由呼叫模块的各个按键发出使相应的床号显示灯亮起。接着信息被送到编码器模块中，编码器将优先级最高的病人挑选出来，信息被送到译码器：跟着蜂鸣器发出蜂鸣声，信息被送到译码器74LS48N中，安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）6译码器与其他逻辑电路组合将信息显示在数码管中，即显示病人的床号。并由共阴极七段数码管显示出来。当病人被护理完以后，断开病房的按钮，此时系统将显示下一名较高优先级的病患床号或者进入待命状态。3.3模块电路设计3.3.1模块电路工作原理(1)呼叫显示模块的设计当一个或者多个病人同时进行呼叫开关，开启各自支路的呼叫模块，从而开启整个病房呼叫系统。呼叫模块采用手动开关驱动，低电平有效，并且每条支路加了限流电阻（100欧姆）为了使得模块能正常工作同时保护电路。当一名或者多名病人开启各自的呼叫开关时，其对应支路接通，初始的高电平变为低电平，对应的支路显示灯会亮起，并且同时将有效信号传到优先选择模块。根据要求，呼叫模块的设计如下图3-4所示：1-7按键部分100欧姆电阻保证电路运行和保护电路有效信号传到优先选择模块安徽新华学院2011届本科毕业论文（设计）7图3-4呼叫模块设计图（2）优先选择模块设计根据设计要求，共阴极数码管要优先显示优先级别最高病房的呼叫信号，所以我们要对所有病房呼叫信号进行优先选择并输出。在本次设计中，7号病床为优先级最高，然后依次是6，5,4,3,2,1号病床。本次设计应用了10线-4线优先编码器（74LS147）进行此功能的实现。其接受信号为低电平有效，输出的编码为反码形式。10线-4线优先编码器（74LS147）真值功