简易医院病人呼叫电子系统

电子技术课程设计报告简易医院病人呼叫电子系统专业班级：2008级自动化01班姓名：李灿学院名称：船山学院指导教师：刘华2010年12月30日2电子技术课程设计题-简易医院病人呼叫电子系统任务书一、设计要求1.当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并显示病人编号。2.根据病人病情设置优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先。3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。二、设计报告要求1.写明设计题目、设计任务、设计目的；2.详细阐述方案论证过程；3.详细阐述设计过程，包括系统框图、各部分功能电路图，并给出相关原理说明；4.列出所用元器件；5.写出设计体会与建议。三、设计提示及参考：1．系统由呼叫信号锁存、优先编码、二进制译码、显示及逻辑控制清除等几部分组成。2．电路核心部分为优先编码器。当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信号，由优先编码器完成信号优先级的判别，并提供相关的显示输出编码。3．二进制译码电路译出当前最高级别的呼叫，待医护人员处理完后，清除该呼叫的触发器信号，转而对其他呼叫输入进行判别处理。4．信号的锁存及清除可采用如下图所示的D触发器实现。8路优先编码器型号为74148、3/8二进制译码器可选74138，D触发器可选7474。DQ0CPR1A+Vcc清除输入3二进制译码显示声光提示逻辑控制清除呼叫信号信号锁存优先编码清除医院病人紧急呼叫系统框图4目录摘要………………………………………………………………………关键词……………………………………………………………………引言总体设计方案……………………………………………………………设计原理分析……………………………………………………………安装及调试步骤…………………………………………………………总结与体会………………………………………………………………元器件清单………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………5简易医院病人呼叫电子系统08级自动化01班李灿摘要：本设计，以555构成的单稳态触发器为核心，用双联开关再通过一个8路优先编码器74148对模拟病房号编码，当有病房呼叫时信号通过逻辑门触发由555构成的单稳态触发器发出5秒钟的呼叫声。由双联开关来控制呼叫信号和灯泡。该系统具有优先级，能确保呼叫信息不流失，终端数码管显示呼叫地址，声音报警等功能。关键词：单稳态触发器，双联开关，编码器1引言病房呼叫系统由安装在病区护士站的呼叫主机和分别设置在病房床头的呼叫分机、显示屏组成，一旦有人按呼叫按钮，护士站的主机就发出声光报警信号，同时，显示屏同步显示呼叫床位号，护士人员便可以立刻赶往病房处理紧急情况。本设计的病房呼叫系统是应用555计时器逻辑门电路，采用数字、模拟电路的一些基础元件来实现具有优先级的呼叫系统。当有病人进行呼叫时，系统会自动先处理优先级别高的病房的编号，同时产生光信号和5秒钟的声音信号。另外在产生信号的同时系统会显示呼叫病人的病房编号。这样医护人员就可以根据呼叫信号的优先级别及时的对每一位呼叫病人进行救治。当有多个病人同时进行呼叫时，系统会根据优先级别自动呼出当前呼叫中的最高级别呼叫信号，对其他低级别呼叫信号进行自动保存，在当前的最高级别呼叫信号被医护人员接收，按下清0后，自动输出所保存呼叫信号中最高级别的呼叫，直到每位病人处理完毕。2总体设计方案2.1设计思路用双联开关来控制和清除呼叫信号，再用一个8路优先编码器74148对病房号进行编码。当有病房号呼叫时，通过逻辑门触发（由555构成的单稳态触发器）来控制蜂鸣器发出5秒钟的呼叫声。呼叫信号控制晶闸管来控制病房报警灯的开关。若有多个病房同时呼叫时，系统呼出当前呼叫中的最高级别呼叫信号，对其他低级别呼叫信号进行自动保存，待医护人员处置好最高级别的病房后，按下双联开关将系统复位，接着系统自动输出保存呼叫信号中最高级别的呼叫。2.1.1（1）方案确立病房呼叫系统由模拟开关优先编码器、数码管、逻辑门、信号灯、单稳态触发器、蜂鸣器组成。模拟病房号通过优先编码器显示优先级别最高的病床号。并且通过锁存器锁存起来，按R键将清除已处理的信号。当有病床呼叫时，信号通过单稳态触发使蜂鸣器响5秒钟。数码管显示优先级别高的病床号，同时报警灯亮，等待人员处理。62.2设计方框图图2简易医院病人呼叫电子系统方框图3设计原理分析3.1总原理图7图2简易医院病人呼叫电子系统电路简易医院病人呼叫电子系统电路如图2所示，该电路完成三个功能：一是当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并显示病人编号；二是根据病人病情设置优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先；三是医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。3、2各单元模块功能介绍3、2、15秒呼叫系统利用555集成时基电路组成脉冲启动型单稳态电路，产生定长时间的震荡信号驱动蜂鸣器呼叫。配以相应参数的阻容器件，可将震荡时间准确的控制在5秒钟。电路原理图如下：8图35秒呼叫电路原理此电路由一输入非门、由555构成的单稳态触发器和蜂鸣器组成。输入信号经非门74LS04后接人555的触发输入2端。再由555的输出端3接蜂鸣器。当无病房呼叫时，低电平输入给非门，之后输入555的2端口时是高电平。由于由555构成的单稳态触发器是低电平触发，且无触发时输出低电平。所以此时蜂鸣器无声音。只有当病房呼叫时，555的2端将接人低电平，触发器被触发，进入暂稳态状态中。其输出端3输出5秒的高电平，则蜂鸣器呼叫5秒。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中做发声器件。555定时器电路的内部结构如下图所示，其有2个比较器A1和A2，且它们各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管，输出级的驱动电流可达200mA9图4555定时器它的功能表如下所示：对于555定时器，单稳态触发器其信号波形如下所示：图5各点波形图其主要作用是输入一个短暂的低电平信号而输出一个一定时间长度的高电平。3、2、2优先显示模块10具体电路图如下：图6优先显示电路此电路由模拟双联开关、优先编码器74148、数码管、与门7408、若干电阻等组成。在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。而优先编码器已经将输入的信号优先的顺序进行了排除，当同时有几个信号输入时，只对其中优先级最高的那个进行编码。在此设计电路中，优先编码器可以用8-3线优先编码器74LS148.其引脚图如下：真值表如下：11由表中可以看出，在E1＝0电路正常工作状态下，允许0-7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。其中7的优先权最高，0的优先权最低，当7＝0时，无论其它输入端有无信号输入，输出端只给出7的编码，其余的类同。而在本试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把7号触发器的信号接至I7，6-4号分解接至I6-I4。当7号病人按下按钮（CP）时，I7出0，无论I4-I6出什么信号都只出000，所以I7的优先权最高，同理I6的优先权大于I5，I4的优先权最低。双联开关可以保证当任意一个开关状态改变,可以使又端连接的灯泡在开路/断路状态切换12图7双联开关4安装及调试步骤4.1安装步骤数字电路系统设计是自左而右的，在电路的安装、调试时，都是自左而右的。首先，安装并调试每个子系统对应的单元电路；然后，逐渐扩大将几个单元电路进行联调；最后，进行整机调试。电子电路的安装：根据设计好的总体电路图，把各种元器件按照电路图组装起来，现分别介绍如下：整体结构布局:整体结构布局应从全局出发，决定电子装置各部分的空间位置。电路板结构布局:在一块板子上按电路图把元件组装成电路。必须考虑的是元器件在电路板上结构布局问题。布局的优劣不仅影响电路板的走线、调试、维修以及外观，对电路板的电气特性也有一定的影响。元器件的插接:插接方式是把组成电路的所有元器件插在面板上。4.2调试步骤调试就是对安装后的电路进行参数和工作状态测试。通常，调试工作是按信号的流程逐级进行的，可以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入端倒推。第一步：不通电检查电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。13第二步：直接检查连线检查完毕后，直接检查电源、底线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线间有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元件引线端有无错接、反接，集成块是否插接正确。第三步：通电检查把经过准确测量的电源电压接入电路，但暂时不接入信号源，首先观察有无异常现象，如冒烟、异味、触摸器件有无过热，电源是否短路等，如有异常现象应立即切断电源，排除故障后方可通电。第四步：分块测试分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块进行调试。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。此电路大致可以分以下几个模块测试，首先测试双联开关控制发出来的信号是否正常（清零也要测量），然后信号通过74148后出来的信号可以直接接到数码管上测量。第五步：整机联调对于复杂的电子系统，在分块调试的过程中，由于是逐步扩大范围，故实际上已经完成某些局部联调工作，只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连同，就可以实现整机联调。5总结与体会过三天的绘图和调试，在跟同学的讨论和参考资料下，我终于完成了本次设计题目的基本要求，虽然过程是艰苦的，但最终成功的喜悦同样令我快乐。通过几天的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。因为已经有一年的时间没有接触数电课了，所以一开始拿到这个课题大脑中一片空白，后来在书本上逐个找到设计所需要的芯片，然后查阅资料熟悉它们的功能及每个引脚的作用。后来和同学交流学习通过了multisim仿真。经过本次设计，我受益非浅，不仅使我回忆起了数电的很多知识，而且锻炼了我理论与实践相结合的能力。但也发现了自己的一些不足，在今后的学习过程中将更加努力，提高自己的创新能力和实践能力，以适应社会和时代发展要求。这个设计虽然不像毕业设计那么繁杂和困难，但给我们毕业设计和毕业以后的工14作打下了基础。什么事都不是那么容易的，有了这一点点的困难做基础，让我们深深的明白以后的工作将会是那么的困难，所以说这次设计在很大意义上给了我们启示。元器件清单元器件序号型号数量备注电阻R1100KO7只电阻R2470KO1只电容C110nF1只电容C210uF1只灯泡LAMP2.5v8个逻辑非门74LS04N9个逻辑与门74LS08N3个双联开关7对蜂鸣器SONALERT1个优先编码芯片74LS1481片555芯片555_VIRTUAL1片参考文献1电子技术基础数字部分（第五版）康华光编2电子技术基础模拟部分（第五版）康华光编3基于NIMulitisim的电子电路计算机仿真设计与分析黄智伟4电子技术课程设计指导彭介华编5电子技术基础实验陈大钦编