EDA課程方案設(shè)計書病床呼叫系統(tǒng)

1、作者：Pan Hon glia ng僅供個人學(xué)習(xí)第一章 摘 要醫(yī)院能夠最好的為病人服務(wù)，是很重要的，但是由于醫(yī)院工作人員有限，而且護士不能 總是在每一位病人身邊，所以病房床位呼叫器對于一個醫(yī)院來講非常重要，它能夠使病人在危急時刻及時的聯(lián)系上醫(yī)生或者護士，從而得到及時的救治或看護。所以擁有一套功能完善的病床呼叫系統(tǒng)，對于一個大型的醫(yī)院來講，至關(guān)重要。本設(shè)計的整個呼叫系統(tǒng)由控制、顯示、報警三部分組成，使得病人可以及時的通知醫(yī)生，并且醫(yī)生也能很快的知道那個床位的病人在求助，本系統(tǒng)還兼具優(yōu)先呼叫的功能，把病情嚴重的病人安排在優(yōu)先級較高的病床，則當(dāng)優(yōu)先級較高的病床呼叫時可以屏蔽其他病床的呼叫，從而使得病

2、情嚴重的病人得到優(yōu)先醫(yī)治。第二章 弓丨 言本設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)，當(dāng)病人摁下呼叫按鈕時，如第1號病人呼叫時電子數(shù)碼管顯示1號，同時對應(yīng)床位的 LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出響聲，三秒鐘之后，蜂鳴器停止。但是LED燈和數(shù)碼管仍然顯示，直到醫(yī)生或護士去到病房解除報警。由于蜂鳴器聲音比較刺耳，所以只讓蜂鳴器響三秒，三秒過后自動停止， 到下一次警報的時候再響。這樣可以保證醫(yī)院安靜的工作環(huán)境，使病人能夠更好的休息治療。本系統(tǒng)的優(yōu)先呼叫功能，當(dāng)優(yōu)先級較高的病床呼叫時，可以屏蔽其他病床的呼叫，如一號病床的優(yōu)先級最高，當(dāng)一號和二號病床同時呼叫時， 數(shù)碼管只顯示1號，系統(tǒng)自動屏蔽了二號的呼叫，只有當(dāng)1號解除警報時具有下一

3、優(yōu)先級的病床才能呼叫，這樣只要把病情嚴重的病人放在優(yōu)先級較高的病床，就可以保證病人優(yōu)先得到治療，而且是醫(yī)生有目的的治療，分清主次。第三章課程設(shè)計內(nèi)容及詳細介紹3.1課程設(shè)計的目的本次課程設(shè)計要求設(shè)計一個病床呼叫系統(tǒng)，通過綜合的運用所學(xué)過的理論知識，系統(tǒng)的進行電子電路的工程實踐訓(xùn)練，從設(shè)計要求功能分析、電子器件選擇、電子器件連接（組合邏輯電路設(shè)計，以及時序邏輯電路設(shè)計）、功能實現(xiàn)的過程培養(yǎng)我們的分析問題和解決問題的能力。3.2課程設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計思路技術(shù)參數(shù)：用一個數(shù)碼管顯示呼叫信號的號碼沒信號呼叫時顯示 0;有多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號 用5個撥碼開關(guān)設(shè)置功能鍵，1號優(yōu)先級最高，1-

4、5號優(yōu)先級依次降低 用LDE燈指示對應(yīng)的病房有呼叫，有呼叫時蜂鳴3秒。設(shè)計要求：用靜態(tài)數(shù)碼管顯示呼叫的病房號用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴設(shè)計思路：根據(jù)實驗要求，本次設(shè)計需要響應(yīng)病床呼叫時，數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字，而且輸入信號有 優(yōu)先級，故需要74HC148的優(yōu)先級編碼器需要數(shù)碼管顯示，故其輸出端需要和靜態(tài)顯示數(shù)碼管相連，設(shè)計要求對應(yīng)病床的LED燈亮，故輸出再經(jīng)過 3線-8線譯碼器74HC138輸出對應(yīng)的5個信號分別于LED燈相連。實驗要求蜂鳴器響三秒鐘結(jié)束，故需要一個計數(shù)器來限制新 其響的時間。具體設(shè)計見病床呼叫系統(tǒng)功能模塊介紹 3.3病床呼叫系統(tǒng)模塊介紹及原理圖本病床呼叫系統(tǒng)的功能模塊分為床位呼叫控制轉(zhuǎn)換模

5、塊，蜂鳴器呼叫時間控制模塊，系 統(tǒng)顯示模塊，蜂鳴器模塊四部分， 通過各個模塊的協(xié)調(diào)作用，使得病床呼叫系統(tǒng)功能得以具體實現(xiàn)。床位呼叫控制轉(zhuǎn)換模塊及原理圖床位呼叫控制模塊由 74HC148反相器、與門構(gòu)成。74HC148芯片介紹：8線-3線優(yōu)先編碼器74HC148,允許同時輸入兩個以上的編碼信號，不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當(dāng)幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。74HC148器件圖及其功能表如下:圖3-1輸入輸出EIN0N 1N 2N 3N 4N 5N 6N 7NA0N A1N A2NEON GSN1XXXX X XXX1 1 11 101 1 1

6、 1 1 1 1 11 1 10 10X X X X X XX 00 0 01 00X X X X X X0 10 0 11 00X X X X X 0 1 10 1 01 00X X X X 0 1 1 10 1 11 00X X X 01 1 1 11 0 01 00X X 0 1 1 1 1 11 0 11 00X 0 1 1 1 1 1 11 1 01 000 1 1 1 1 1 1 11 1 11 0圖3-2正常工作時EIN=O，其中7N ON的優(yōu)先級依次降低，輸出分別對應(yīng) 0 7,本次設(shè)計要 求1 5號病床輸入信號時分別顯示 1 5,其中1號優(yōu)先級最高，故1 5號病床輸入分別 對應(yīng)

7、6N-22又因為74HC148輸入低電平有效，故信號輸入端口叫反相器和6N 2N相連。編碼器正常工作，無信號輸入時，EON=0有信號輸入時 EON=1輸出端口 A0N,A1N,A2N分別與EON相與后作為編碼器的輸出信號。這樣便可以實現(xiàn)當(dāng)有病床呼叫（高電平）時，通過反相器，優(yōu)先編碼器編譯成相應(yīng)的 號碼；當(dāng)無信號輸入時，EON=0輸出信號為000。再從顯示模塊中顯示出。床位呼叫控制模塊電路原理圖如下圖3-3蜂鳴器呼叫時間控制模塊及原理圖本課程設(shè)計要求， 在有床位呼叫時，蜂鳴器開始響，三秒鐘結(jié)束，本設(shè)計利用74161十六進制計數(shù)器控制時間。74161芯片介紹：74161為同步十六進制計數(shù)器，通過時

8、鐘信號觸發(fā)從零開始計數(shù)，計到十五，進位端輸出高 電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)。芯片有異步置零端， 和異步置位，可以接成小于十六進制的任意進制計數(shù)器，其芯片圖和真值表如下：圖3-4圖3-5計數(shù)器在頻率很低時由于觸發(fā)器延時等原因?qū)е掠嫊r不準(zhǔn)確，故本次設(shè)計用256HZ的時鐘頻率，根據(jù)計算：256*3=768=16*16*3，所以用三個 74161接成758進制計數(shù)器，進位端 取反與時鐘信號相與，接到74161的時鐘信號輸入端口。當(dāng)有進位時，即進位輸出為1時,取反即為0，與時鐘信號相與后仍然是0。由于沒有時鐘信號的輸入，74161停止工作，即停止計數(shù)。從開始計數(shù)到停止計數(shù)時間為三秒鐘。病床控制模塊中的三

9、個輸出端口，取或，輸出為Y,既與每個74161的CLRN異步置零端）相連，又和74161進位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。沒有病床呼叫時，Y=0,此時蜂鳴器不響，每個74161的初態(tài)均為零，進位也為零，取反為1當(dāng)有病床呼叫時，丫=1與進位取反相與為1，即蜂鳴器開始響。計數(shù)器開始工作，三秒鐘之后，進位端輸出1，取反為0,與時鐘信號相與為0,計數(shù)器停止工作，同時，蜂鳴器停止蜂鳴。直到下一次病床呼叫再開始 工。蜂鳴器呼叫時間控制模塊電路圖如下：圖3-6系統(tǒng)顯示模塊及原理圖系統(tǒng)顯示模塊包括 LED燈顯示模塊和數(shù)碼管顯示模塊兩部分。 LED燈顯示模塊LED燈顯示模塊電路圖如下圖3-7當(dāng)有病床呼叫時，通過病

10、床呼叫控制模塊輸出相應(yīng)的二進制病床號001101，通過74138 3線一8線譯碼器譯出 Y1 Y5相應(yīng)的高低電平，控制 LED燈的亮滅。Y1 Y5中 某個低電平時對應(yīng)LED1 5中某個燈亮。74HC138芯片介紹：74HC138為3線-8線譯碼器，將輸入的一組二進制代碼轉(zhuǎn)換為一組與輸入代碼一一對 應(yīng)的高低電平信號74HC138及其功能表如下：圖3-8圖3-9輸入輸出G1G2AN+G2BNC B AY0N Y1N Y2N Y3N Y4N Y5N Y6N Y7N0XX X X1 1 1 1 1 1 1 1 X1X X X1 1 1 1 1 1 1 1100 0 00 1 1 1 1 1 1 110

11、0 0 11 0 1 1 1 1 1 1100 1 01 1 0 1 1 1 1 1100 1 11 1 1 0 1 1 1 1101 0 01 1 1 1 0 1 1 1101 0 11 1 1 1 1 0 1 1101 1 01 1 1 1 1 1 0 1101 1 11 1 1 1 1 1 1 0圖3-10 74HC138 真值表數(shù)碼管顯示模塊病床呼叫控制模塊的輸出端，如圖3-7通過管腳鎖定，與試驗箱數(shù)碼管相連接，顯示呼叫的病床號碼。蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊含有一個蜂鳴器 BUZZERS個線跳器JBUZZEF當(dāng)使用蜂鳴時，此跳線短接。 同時獨立擴展下載板 CPLD/FPGA的JP2/CF的S

12、PEAKERS高電平時，蜂鳴器工作。將系 統(tǒng)輸出端口 S經(jīng)管腳鎖定到“CPLD/FPGAT展板”的PIN38號管腳如圖3-18所示。輸出 端S高電平時蜂鳴器工作。綜合各個模塊，系統(tǒng)原理圖連接如下：圖3-11系統(tǒng)總原理圖經(jīng)過如圖所示的連接，整個病床呼叫系統(tǒng)，便可以具體實現(xiàn)從病床呼叫到顯示到蜂 鳴三秒的功能。3.4、仿真波形圖當(dāng)11 5依次出現(xiàn)高電平時即病床1 5依次呼叫時，系統(tǒng)電路仿真圖如下：圖3-12輸入輸出仿真圖圖3-13輸入輸出仿真波形圖 2將A、B、C D波形合并成一組，形成 W波形，反應(yīng)數(shù)碼管所顯示的數(shù)字如圖313.如圖3-13所示，從第一秒開始，病床1 5依次呼叫，數(shù)碼管依次顯示每次

13、呼叫的病床 號碼，每次呼叫對應(yīng) LED燈出現(xiàn)高電平，即燈亮，同時蜂鳴器蜂鳴三秒結(jié)束。當(dāng)有兩個病床同時呼叫時，優(yōu)先顯示優(yōu)先級高的病床。如圖3 14，3-15所示：圖3 14 ABCD波合成后圖、圖3 15A、B、C D波未合成時圖當(dāng)12和I3同時出現(xiàn)高電平時，即病床 2和病床3同時呼叫時，由于病床 2的優(yōu)先級 比病床三的優(yōu)先級高，所以數(shù)碼管只顯示2號病床的呼叫，LED燈也只有2號病床對應(yīng)的燈亮，同時蜂鳴器蜂鳴三秒。3.5管腳鎖定及器件連接連接好的原理圖的輸入與輸出端口必須經(jīng)過管腳鎖定與“CPLD/FPGA擴展板”相連接，本屆具體介紹撥那個床呼叫系統(tǒng)的管腳鎖定輸入端口管腳鎖定 輸入端口 I1 15

14、管腳鎖定圖3-16輸入端口 I1 15管腳鎖定輸入端口 I1 15即8位數(shù)字開關(guān)組（A）SW SW5分別對應(yīng)“ CPLD/FPGA擴展板”的 PIN39、40、41、44、45管腳，開關(guān)撥至 ON為邏輯高電平“ 1”，開關(guān)撥至 OFF為邏輯“ 0 ”電平 時鐘信號輸入管腳鎖定圖3-17時鐘信號輸入管腳鎖定時鐘信號輸入對應(yīng)“ CPLD/FPGAT展板” 83號，即用導(dǎo)線將試驗箱中 CLK 13與PIN83管 腳相連。輸出端口管腳鎖定 數(shù)碼管輸出信號管腳鎖定圖3-18數(shù)碼管輸出信號管腳鎖定輸出端口 A B C、D數(shù)碼管顯示端口 1D0- 1D3,分別對應(yīng)“ CPLD/FPGAT展板”的 PIN12

15、7,128,131,132。輸出端口 smg 即控位 IO_DS1,對應(yīng)“ CPLD/FPGAT展板”的 PIN94 管 腳。 LED燈輸出信號管腳鎖定圖3-19 LED燈輸出信號管腳鎖定LED 5 分別對應(yīng)“ CPLD/FPG礦展板”的 PIN12,13,14,15,17 管腳。 蜂鳴器輸出端口管腳鎖定圖3-20蜂鳴器輸出端口管腳鎖定蜂鳴器輸出端口 s即SPEAKER,對應(yīng)“ CPLD/FPGAT展板”的PIN38號管腳。結(jié)論通過電路設(shè)計，電路波形仿真，管腳鎖定，芯片連接等過程，實現(xiàn)了課程設(shè)計的要求。當(dāng) 有病床呼叫時，對應(yīng)病床的LED燈點亮，數(shù)碼管顯示對應(yīng)的病床號，同時蜂鳴器蜂鳴三秒鐘結(jié)束。

16、基本完成了課程設(shè)計的功能要求。心得體會經(jīng)過一周的EDA課程設(shè)計，從學(xué)習(xí) MaxPlus II軟件，抽選題目，分析題目要求，分析 具體要實現(xiàn)的功能，選擇相應(yīng)的電子器件，應(yīng)用MaxPlus II軟件畫電路圖連接電路，檢測電路，電路仿真，通過仿真波形檢測電路是否能具體實現(xiàn)課程設(shè)計所要求的功能，使得從課本上學(xué)過的知識在實際中得以運用。經(jīng)過反復(fù)修改電路圖，使得系統(tǒng)功能得以具體實現(xiàn)的過程，培養(yǎng)了自己組合邏輯電路設(shè) 計，時序邏輯電路設(shè)計的能力。反復(fù)的更換電子器件， 使自己對數(shù)字電子技術(shù)中各種器件的功能了解更加深切， 對以后進行同樣的設(shè)計奠定了牢固的基礎(chǔ)。通過器件的選擇，連接，對中間過程出現(xiàn)的問題進行分析，檢

17、查、更換電子器件或電路圖最后使得仿真波形與想要實現(xiàn)的功能對應(yīng)培養(yǎng)了我們分析問題、解決問題的能力。然后進行下載，從實驗箱中具體實現(xiàn)課程設(shè)計所要求的功能培養(yǎng)了自己的動手能力。本課程設(shè)計為病床呼叫系統(tǒng)， 通過自行設(shè)計并成功實現(xiàn)設(shè)計要求具體功能實現(xiàn)的過程，對醫(yī)院病床呼叫系統(tǒng)有了系統(tǒng)的了解， 使得我們學(xué)過的知識同現(xiàn)實社會中的東西聯(lián)系起來，對以后工作會有很大幫助。在這一周的課程設(shè)計中，通過指導(dǎo)老師和同學(xué)們的鼎力幫助，才能使這次課程設(shè)計順利 的完成，由衷的感謝我的指導(dǎo)老師和同學(xué)們。參考文獻1. 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育出版社2006年5月2. 周蓮蓮鄭兆兆 李艷艷 EDA課程設(shè)計B指導(dǎo)書2010年版權(quán)申

18、明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ngs pers onal own ership.用戶可將本文的內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 的規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人的合法權(quán)利。除此以外，將本 文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人的書面 許可，并支付報酬。Users may use the contents or services of this articlefor pers onal study, research or appreciati on, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisi ons of copyright law and other releva nt laws, and shall n ot infringe upon the le