病房呼叫系統(tǒng)(數(shù)字邏輯電路)

1、引言本設(shè)計的主要目的是實現(xiàn)一個當(dāng)醫(yī)院發(fā)生緊急情況時，病房之中又有多個病人需要護(hù)理的一個優(yōu)先級別的電路。用于醫(yī)院病房需要呼叫具有優(yōu)先級別的呼叫系統(tǒng)。當(dāng)有病人進(jìn)行呼叫時，系統(tǒng)會自動先處理具有優(yōu)先級別的病房的編號，同時產(chǎn)生光信號和5秒鐘的聲音信號。另外在產(chǎn)生信號的同時系統(tǒng)會顯示呼叫病人的病房編號。這樣醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)呼叫信號的優(yōu)先級別及時對每一位呼叫病人進(jìn)行救治。其中，醫(yī)院可以對病人的病情的進(jìn)行編號，病情最嚴(yán)重者具有最高級別的優(yōu)先權(quán)，依次降低。此呼叫系統(tǒng)的使用能讓醫(yī)院出現(xiàn)緊急狀況時臨危不亂，不僅使醫(yī)護(hù)人員能夠?qū)Σ∪说牟∏橛幸欢ǖ牧私?，還能對病人的突發(fā)情況進(jìn)行及時有效治療，讓救護(hù)工作緊張有序的進(jìn)行。同

2、時，醫(yī)院可以在有本系統(tǒng)的情況下，更加合理有效的安排值班的醫(yī)護(hù)人員，為醫(yī)院節(jié)省大量人力、物力、財力。本設(shè)計的指導(dǎo)思想是設(shè)計一個當(dāng)病人緊急呼叫時，產(chǎn)生聲光提示，并顯示病人編號；然后根據(jù)病人病情進(jìn)行優(yōu)先級別設(shè)置，當(dāng)有多人呼叫時，病情嚴(yán)重優(yōu)先；醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級別的呼叫后，清除已處理的最高級別的呼叫信號，系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其他呼叫病人的編號。由呼叫信號的輸入，74LS148優(yōu)先編碼，由74LS48譯碼顯示和邏輯控制清除幾部分構(gòu)成，其核心在74LS148優(yōu)先編碼器。本題目選擇的目的是為了更好的為病人進(jìn)行護(hù)理工作，對病情嚴(yán)重優(yōu)先處理。本設(shè)計主要是采用數(shù)字、模擬電路的一些基礎(chǔ)原件來完成，結(jié)構(gòu)簡單，安裝

3、方便，價格低廉來完成病房緊急呼叫系統(tǒng)，當(dāng)有多個呼叫時，病情嚴(yán)重的優(yōu)先。此設(shè)計能讓普通的鄉(xiāng)村醫(yī)院使用，價格便宜，節(jié)約人力、財力資源，能更好的體現(xiàn)醫(yī)院的本質(zhì)-救死扶傷，為人民大眾服務(wù)。1 課程設(shè)計總思路 根據(jù)數(shù)字電路知識，利用優(yōu)先編碼器、顯示譯碼器和555，74LS48,74LS30等電路元件實現(xiàn)各項1.1 設(shè)計題目病房呼叫系統(tǒng)。1.2 設(shè)計要求(1).用15個開關(guān)模擬5個病房的呼叫輸入信號，1號優(yōu)先級最高；15優(yōu)先級依次降低；(2).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；又多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號（其它呼叫號用指示燈顯示）；(3).凡有呼叫發(fā)出5秒的呼叫聲；(4).對

4、低優(yōu)先級的呼叫進(jìn)行存儲，處理完高優(yōu)先級的呼叫，再進(jìn)行低優(yōu)先級呼叫的處理（附加）。1.3 設(shè)計想法：1.3.1整體設(shè)計思路根據(jù)設(shè)計要求，我們將設(shè)計分為幾個模塊來設(shè)計，分別為：指示燈顯示模塊，優(yōu)先顯示模塊，呼叫模塊。1.3.2整體設(shè)計流程用五個開關(guān)進(jìn)行信號保持優(yōu)先編碼譯碼顯示呼叫的病房號燈選通電路五個病房燈呼叫圖（1）流程圖（1） 用5個發(fā)光二極管對應(yīng)5個病房。（2） 將經(jīng)過存儲的信號送入優(yōu)先編碼器74148，選出優(yōu)先級最高的呼叫信號，再通過譯碼器74LS48譯碼，最后通過數(shù)碼管顯示。（3）利用與非門74LS30 ，NE555集成時基電路組成脈沖啟動型多諧振蕩電路。2 課程設(shè)計過程2.1 模塊分配

5、2.1.1指示燈顯示模塊 將病房呼叫信號輸入到發(fā)光二極管中，使發(fā)光二極管發(fā)光。如圖（2）：開關(guān)330R電阻發(fā)光二極管10K電阻圖（2）指示燈顯示模塊2.1.2優(yōu)先顯示模塊由設(shè)計要求，數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級最高的病房的呼叫信號，所以我們須得對病房呼叫信號進(jìn)行選優(yōu)。出于設(shè)計考慮，優(yōu)先級最高為5，然后為4，依次到1。如圖（3）所示：優(yōu)先編碼器74LS148譯碼器74LS48數(shù)碼管非門74LS04圖（3）優(yōu)先顯示模塊此電路由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器74LS148，譯碼器74LS48、非門74LS04和數(shù)碼管等組成。模擬開關(guān)初始狀態(tài)為全高電平。將模擬開關(guān)的所有輸入端,EI接高電平Vcc.74LS148的輸出A0

6、、A1、A2分別接入譯碼器74LS48的A,B,C；D接地。譯碼器74LS48的輸出A-G對應(yīng)接共陰數(shù)碼管的a-g。非門74LS04當(dāng)輸入0輸出1，當(dāng)輸入1輸出0，以此來觸動優(yōu)先編碼器74LS148工作。非門74LS04引腳和功能表如圖（4）所示：圖（4）非門74LS04引腳和功能表利用優(yōu)先編碼器74LS148使電路實現(xiàn)5為最高優(yōu)先級然后為4，依次到1。優(yōu)先編碼器74LS148的引腳和功能表如圖（5）所示：圖（5）優(yōu)先編碼器74LS148的引腳和功能表譯碼器74LS48對輸入信號進(jìn)行譯碼，驅(qū)動數(shù)碼管工作，并顯示所編譯的數(shù)字。譯碼器74LS48功能圖如圖（6）所示。圖（6）譯碼器74LS48功能

7、圖數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應(yīng)的電極發(fā) 亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼。數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍，圖（6）表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示015等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實際應(yīng)用中，

8、1015并不采用，而是用2位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。其七段數(shù)字顯示器發(fā)光組合圖如下所示，它是通過74LS48對其A.B.C.D.E.F.G段二極管的明暗進(jìn)行控制，最后使得其顯示出一定的數(shù)字模式，如圖(7)所示：圖(7)七段數(shù)字顯示器顯示數(shù)字?jǐn)?shù)碼管引腳如圖（8）所示：圖（8）數(shù)碼管引腳2.1.3呼叫模塊利用74LS30 ，NE555集成時基電路組成脈沖啟動型多諧振蕩電路，產(chǎn)生一定頻率信號驅(qū)動蜂鳴器呼叫。電路如圖（9）所示：NPN三極管NE55574LS30蜂鳴器圖（9）呼叫模塊與非門74LS30當(dāng)有一個輸入0，其輸出1，觸動NE555工作。與非門74LS30引腳如圖（10）所示圖（10）74LS30

9、引腳用NE555定時器接成施密特觸發(fā)器，把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)RC積分電路接回到它的輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。NE555管腳如圖（11）所示圖（11）NE555管腳與結(jié)構(gòu)圖蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。我們本次設(shè)計就是用這種設(shè)備來模擬，它的外形常見的又以下幾種，一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負(fù)極，我們只要在正負(fù)極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。圖（12） 常見蜂鳴器3 課程設(shè)計綜合介紹我們對這個模塊剛開始設(shè)計了和現(xiàn)在不同的方案，然后設(shè)計時發(fā)現(xiàn)

10、并不好實現(xiàn)，而且連接之后也比較復(fù)雜，所以我們重新思考之后就有了現(xiàn)在的初稿。對整體來說，5秒呼叫是個難點，非常難實現(xiàn)，所以改為如有呼叫信號，將呼叫信號通過555設(shè)定一定頻率，蜂鳴器按這頻率響。3.1 整體原理圖3.2 整體設(shè)計實現(xiàn)仿真方法介紹：此電路我們需要仿真的東西不多，首先將各個模塊連接到一起后,注意檢查各個部分是否連接正確和連接端是否連接好。 注意我們所需要的芯片參數(shù)是否正確，電解電容的極性是否連接正確，在測試看看各管腳的電平是否符合我們理論上達(dá)到的值，同時觀察各個集成器件的各個管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個問題解決了再進(jìn)行后面的調(diào)試，直到所有問題

11、都解決了為止。本次仿真使用了MUltisim 10及protues isis這兩款軟件仿真。使用protues isis仿真主要是為了觀察各個管教電平的變化。仿真時，首先觸發(fā)一個病人信號，看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管是否顯示對應(yīng)的病人編號；直到完成了此功能，進(jìn)行下一向調(diào)試。下一向調(diào)試觸發(fā)多個病人信號，同樣看是否產(chǎn)生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu)先的病人編號；如能完成此功能那么它是正確的。本設(shè)計整體功能如下：（1）當(dāng)病人按下呼救信號按鈕，呼救燈亮，同時顯示病人編號，蜂鳴器發(fā)出呼救聲，等待醫(yī)護(hù)人員來護(hù)理。（2）按照病人的病情劃分出優(yōu)先級別，有多個病人同時呼救時，

12、系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級別的呼救編號。（3）當(dāng)醫(yī)護(hù)人員處理完最高級別呼救后，把該病房開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)按優(yōu)先等級顯示下一個優(yōu)先級高的病人編號。4 總結(jié)本次課程設(shè)計，我按要求設(shè)計出了所有要求的功能。能在數(shù)碼管上按優(yōu)先級顯示1到5的病房號，蜂鳴器呼叫。當(dāng)無輸入時無顯示。當(dāng)有多路輸入時，顯示最高級病房號，多路的病房指示燈全亮。本設(shè)計是為在病人緊急需要時能很快進(jìn)行救治的呼叫系統(tǒng),增強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員更好的監(jiān)護(hù)病人。此系統(tǒng)的優(yōu)點特色在于可以設(shè)立呼叫優(yōu)先等級而不是單純的病人呼叫，這樣避免在有多個病人同時呼叫時，醫(yī)護(hù)人員不知道應(yīng)該先救治哪個。利用本系統(tǒng)設(shè)立呼叫等級后，當(dāng)有多個呼叫信號時，呼叫系統(tǒng)會自動先顯示最高級別的的呼叫，

13、使病情嚴(yán)重的病人得到優(yōu)先救治。這樣讓所有病人都能夠獲得救治，這種由醫(yī)院根據(jù)病人病情設(shè)立的具有呼叫等級的系統(tǒng)系統(tǒng)可有效控制因病人突發(fā)病情而醫(yī)護(hù)人員卻未能及時救治導(dǎo)致病人病情嚴(yán)重甚至死亡的嚴(yán)重后果。同時這種病情嚴(yán)重者優(yōu)先的呼叫系統(tǒng)也體現(xiàn)了人性的美德和醫(yī)院救人的精神。本次設(shè)計，并不是一帆風(fēng)順的，期間有遇到一些問題：1、在設(shè)計初期我不知道當(dāng)有多個病人同時發(fā)出信號呼叫時，當(dāng)多信號同時呼叫時，對較低等級的呼叫信號不知道怎么處理，才能保證當(dāng)高級別的信號被清零后，低級別的信號能及時的由系統(tǒng)自動呼出，而不再需要人為的控制輸出的問題始終沒有能找到合適有效的方法。故對于優(yōu)先模塊，沒有按照1到5從高到低的優(yōu)先級，而是

14、做成1到5從低到高的優(yōu)先級。因為事先沒有注意課設(shè)要求。2、在最后的運行時，接上電源后蜂鳴器一直鳴叫，事后發(fā)現(xiàn)是制作PCB圖時，555芯片與蜂鳴器的管腳接線畫錯了，改正后發(fā)現(xiàn)還是無法解決這個問題。3、此次設(shè)計的電路還是存在瑕疵的。此設(shè)計在布線方面很復(fù)雜，使用了多根跳線，不能出現(xiàn)線路斷路。經(jīng)過本次設(shè)計，深化了對各種門電路、觸發(fā)器以及芯片的認(rèn)識，熟悉了Quartus 軟件的使用。同時，邏輯思維以及信息檢索的能力也得到了很大的提高。謝 辭在本次論文設(shè)計過程中，丁勇老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、

15、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵著我。其中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！論文的順利完成，也離不開其它同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個的論文寫作中，同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們的幫助下，論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。 另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。最后，我要向百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文的各位老師表示感謝。 參考文獻(xiàn)1 歐陽星明. 數(shù)字邏輯（第四版）A. 華中科技大學(xué)出版社, 2009.2 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）.高等教育出版社,20093 周巍，數(shù)字邏輯