病房呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計

1、*級電子信息工程專業(yè)電子技術(shù)課程設(shè)計電子技術(shù)課程設(shè)計報告書課題名稱病床呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計姓 名*學 號*院、系、部*專 業(yè)電子信息工程指導教師*年*月 *日一、設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個五病房呼叫系統(tǒng)，能夠按下面要求運行。要 求：1用15個開關(guān)模擬5個病房的呼叫輸入信號，5號優(yōu)先級最高；51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. 采用Multisim軟件進行仿真驗證并且完善電路設(shè)計。指導教師簽名：* 年月日二、指導教師評語：指導教師簽名：*年月日三、成績驗收

2、蓋章 *年月日病房呼叫系統(tǒng)電路設(shè)計1設(shè)計目的（1）熟悉模擬電路的應(yīng)用與集成電路的引腳排列。（2）掌握常用芯片的邏輯功能及使用方法。（3）熟悉電路仿真軟件Multisim 11.0使用。（4）了解優(yōu)先編碼器、555定時器的工作原理，以及芯片的組合。（5）熟悉病床呼叫系統(tǒng)的設(shè)計及其應(yīng)用。2設(shè)計思路（1）設(shè)計優(yōu)先編碼器的電路。（2）設(shè)計555定時器的電路。3設(shè)計過程3.1方案論證圖3.1總體方框圖3.2設(shè)計要求（1）設(shè)置開關(guān)K1-K5為病房呼叫開關(guān)。（2）用LED指示燈顯示病房的呼叫。（3）當多個病房同時呼叫時，護士值班室中顯示優(yōu)先級別最高的病房號且揚聲器發(fā)出警報5秒的呼叫聲，LED燈亮5秒。3.3

3、設(shè)計原理（1）由于病房呼叫擁有優(yōu)先級的限制，所以呼叫時應(yīng)區(qū)分呼叫優(yōu)先級，這時就會用到優(yōu)先編碼器對呼叫進行優(yōu)先級的編碼，確保多個病房同時呼叫時，優(yōu)先級最高的病房首先得到相應(yīng)。（2）其次，當病房發(fā)出呼叫請求時，為了方便醫(yī)護人員及時對病人進行救治，電路應(yīng)該擁有顯示病房號的功能，這就需要用到數(shù)字顯示器對相應(yīng)的病房呼叫做出顯示輸出。（3）再次，為了提高呼叫響應(yīng)成功率，電路還應(yīng)擁有音頻提示功能，即當有呼叫請求發(fā)出時要發(fā)出警報聲。3.4單元模塊設(shè)計 1.總電路圖3.2 總電路圖其工作原理如下：接通電源，當病房發(fā)出呼叫請求時，病人按下開關(guān)，電路中產(chǎn)生一個相應(yīng)信號并在護士值班室中的數(shù)碼管上顯示出來該病人的床位，

4、同時定時器上的揚聲器發(fā)出5秒的呼叫聲，當多個病人進行同時呼叫時，這時通過74LS147D優(yōu)先編碼器把優(yōu)先級別最高的信號輸出在數(shù)碼管上，揚聲器發(fā)出5秒的呼叫聲。2.74LS147D優(yōu)先編碼器（1）.由于電路要實現(xiàn)至少五個病房的呼叫系統(tǒng)，所以選擇的優(yōu)先編碼器應(yīng)至少具有4個輸出接口，本電路選擇74LS147D優(yōu)先編碼器。此編碼器擁有9個輸入接口、4個輸出接口，能夠?qū)崿F(xiàn)9種不同優(yōu)先級信號的同時輸入。同時，此芯片工作電壓較低，功耗較低，應(yīng)用環(huán)境廣泛，具有較高的實用價值。下圖為74LS147D優(yōu)先編碼器引腳圖：圖3.3 74LS147D引腳圖對于顯示器的顯示規(guī)律，可以由下表來說明：表-174LS147D真

5、值表D1D2D3D4D5D6D7D8D9ABCDHCDXXXX011111010XXX0111111011XX01111111100X01111111110101111111111101111111111111注：“1”代表開關(guān)斷開，“0”代表開關(guān)閉合，“X”代表開關(guān)狀態(tài)任意。將K1K5（分別由AE控制）分別與74LS147D的D1D5輸入端連接。D6、D7、D8、D9輸入端接高電平“1”。此時A、B、C、D及數(shù)字顯示器輸出情況如上表所示。（2）.74LS147D工作圖如下所示：圖3.474LS147D工作圖（1）開關(guān)K1K5分別代表五個病房，5V的VCC電源代表高電平，即邏輯“1”。100的

6、電阻作為保護電阻，用來在開關(guān)接通時保護電源，防止電源短路。（2）對于病房號的顯示輸出，本電路中選用DCD_HEX數(shù)字顯示器。此顯示器能夠顯示19的9種阿拉伯數(shù)字，完全能夠滿足5個病房號的顯示要求。同時由于它又具有4位輸入端，與74LS147D的4位輸出端完全匹配。不過由于74LS147D的輸入、輸出端均為低電平有效，所以使用時應(yīng)用相應(yīng)的邏輯門進行轉(zhuǎn)換。（3）用一個LED燈管顯示由呼叫信號呼入，當有病人呼叫時LED燈管會發(fā)光。3.5.555定時器（1）下圖為555定時器引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：圖3.5555定時器電路芯片圖圖3.6555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電

7、阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如上圖所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3，555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入

8、端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平（2）555定時器工作圖圖3.7 555定時器電路的單穩(wěn)態(tài)電路該電路工作原理：從TRI輸入一個脈沖信號，通過555電路將這個脈沖信號定時5秒，信號從OUT輸出，在LED燈上顯示。其中延時時間是由R6和C1決定，其時間長短為：tw=1.1R6*C1。由要定時長短，可以根據(jù)公式計算出相應(yīng)的電阻更電容大小。當病人呼叫時，前

9、面電路會產(chǎn)生一個脈沖信號并輸入這個電路，由于555定時器電路的作用，會把該信號定時5秒輸出，此時揚聲器會響5秒，LED燈亮5秒后熄滅。（3）下表為555定時器真值表表二 555定時器功能表輸入輸出閥值輸入觸發(fā)輸入復位輸出放電管T××00導通2/3VCC2/3VCC11截止2/3Vcc2/3VCC10導通2/3VCC2/3VCC1不變不變4.仿真步驟：1.打開Multisim軟件；根據(jù)上面的元件和電路連接好各元件。2.運行該系統(tǒng)；3開始模擬病人呼叫：（1）可以先模擬單個病人呼叫，若有病人呼叫則其病床號會顯示在數(shù)碼管上，揚聲器報警5秒。（2）當多個病人同時呼叫時，信號會通過優(yōu)先

10、編碼器進行篩選，將優(yōu)先級別最高的病人床位信號輸出，并顯示在數(shù)碼管上，同時揚聲器會發(fā)出5秒的警報聲。5.元件：1個74LS147D優(yōu)先編碼器1個555定時器（LM555CN）數(shù)碼管（DCD-HEX）1個5個100的定值電阻、1個464K的定值電阻1個1.0F的電容器，1個100F的電容器4個二輸入的非門、3個二輸入的或門、1個二輸入的與門2個指示燈5個單刀單擲開關(guān)1個揚聲器VCC=5V的電壓源接地源6.總結(jié)與體會此次課程設(shè)計經(jīng)過為期2周的不懈努力，目前基本達到了預期的要求，通過對整個系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：剛開始時本想自己僅有的一點知識來完成，可是在設(shè)計中遇到了很多困難，有許多不理解的地方，

11、這才發(fā)現(xiàn)靠自己一人的力量是不夠的，于是通過查資料，跟同學積極討論，在討論過程中不斷的完善自己的知識漏洞，同時也不斷的學習同學們的長處。在這過程中，我們一起流汗，一起歡笑，特別是看到我們共同設(shè)計的電路運行成功時，別提有多高興了！我對這個電路設(shè)計系統(tǒng)在許多方面都還不熟練,如對一些元器件的功能還不完全了解，不能熟練運用，因而不能完全的一次性設(shè)計好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計我學到了學多的知識，學會了Multisim的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我們獨立思考問題解決問題的能力，加深了我們對數(shù)電、模電知識的理解，鞏固了我們的學習知識，有助于我們今后的學習?？傊谶@次的課程設(shè)計過程中，我收獲了很多，即為我的以后學習設(shè)計有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。通過此次的課程設(shè)計，我學到了很多知識，也學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學問要一絲不茍，對于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就達退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。而且要學會與人合作，這樣做起事情來就可以事倍功半。參考文獻：1康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分高等教育出版社 2003年3月 2康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分高等教育出版社 2003年4月3劉建成 電子線路試