病床呼叫系統(tǒng)電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告剖析

1、唐山學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)系（部）機(jī)電工程系班級(jí)機(jī)制四班姓名楊柏學(xué)號(hào)4120105407指導(dǎo)教師王志秦成鳳敏2014年12月15日至12月19日共丄周2014年12月19日課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤情況出勤天數(shù)缺勤天數(shù)成績(jī)?cè)u(píng)定出勤情況及設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)（20分）課設(shè)答辯（20分）說(shuō)明書（20分）設(shè)計(jì)成果（40分）總成績(jī)（100分）提問(wèn)（答辯）問(wèn)題情況綜合評(píng)定指導(dǎo)教師簽名：年月日目錄1 引言12 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)23 軟件介紹63.1 Multisim簡(jiǎn)介63.2 Multisim10.0概述63.3 Multisim10.0仿真方法介紹63.4 Multisim10.0的界面74 主

2、要器件簡(jiǎn)介84.1 74LS148編碼器84.2 74LS248譯碼器84.3 7段共陰極數(shù)碼管85 仿真結(jié)果演示95.1 0號(hào)床位呼叫時(shí)顯示95.2 8和9號(hào)床位同時(shí)呼叫顯示105.3 無(wú)床位呼叫時(shí)顯示116 設(shè)計(jì)結(jié)論124.1能實(shí)現(xiàn)的功能124.2 功能模塊124.3 功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)介124.4 設(shè)計(jì)定義127 設(shè)計(jì)體會(huì)138 參考文獻(xiàn)149 附錄159.1器件明細(xì)表159.2 仿真結(jié)果演示166課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1引言在這個(gè)瞬息萬(wàn)變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)代，選擇一個(gè)優(yōu)越的工具往往能提升企業(yè)在這個(gè)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。尤其醫(yī)院的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，商業(yè)醫(yī)院的生存是第一位，提升檔次和服務(wù)質(zhì)量迫在眉睫，陪護(hù)問(wèn)題一直是醫(yī)

3、患矛盾的主體，也是長(zhǎng)期困擾衛(wèi)生系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的大問(wèn)題，使用病房呼叫系統(tǒng)，方便病人更快找到醫(yī)生，以節(jié)約病人的寶貴時(shí)間。病床呼叫系統(tǒng)是一種應(yīng)用于醫(yī)院病房、養(yǎng)老院等地方，用來(lái)聯(lián)系溝通醫(yī)護(hù)人員和病員的專用呼叫系統(tǒng)，是提高醫(yī)院水平的必備設(shè)備之一。病床呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到病員的安危，歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行、利于推廣。醫(yī)院已經(jīng)從人工管理模式向智能化方向發(fā)展?！安〈埠艚邢到y(tǒng)”可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病房的智能化管理，可實(shí)現(xiàn)呼叫、求救警報(bào)、信息存儲(chǔ)、顯示等等功能?；颊咴谧≡浩陂g，可能會(huì)在任意時(shí)間請(qǐng)求醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理。病床求助呼叫是傳送臨床信息的重要手段，病床呼叫系統(tǒng)是患者向值班醫(yī)

4、生或護(hù)士發(fā)出緊急呼叫的工具，要將患者的請(qǐng)求快速傳給值班醫(yī)生或護(hù)士，并在護(hù)士站的監(jiān)控中心留下準(zhǔn)確完整的記錄，是提高醫(yī)院和病室護(hù)理的重要組成部分。臨床求助呼叫在病人的治療過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，而病房呼叫系統(tǒng)是病人請(qǐng)求值班醫(yī)生或護(hù)士進(jìn)行診斷或護(hù)理的緊急呼叫工具，此系統(tǒng)可將病人的請(qǐng)求快速的傳送給值班護(hù)士，值班護(hù)士根據(jù)具體情況作出相應(yīng)的處理，病床呼叫系統(tǒng)是提高醫(yī)院病房護(hù)理水平和質(zhì)量的必備設(shè)備之一。呼叫系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到病人的安危，歷來(lái)受到各大醫(yī)院的普遍重視。它要求及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)便操作、利于推廣。系統(tǒng)的呼叫按鈕放在病房?jī)?nèi)，顯示裝置安裝在護(hù)士值班室內(nèi)，兩者通過(guò)電線相連接在一起。當(dāng)病房中的任意患者

5、有呼叫請(qǐng)求時(shí)，按下呼叫按鈕，在護(hù)士值班室會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警，并在其顯示器以及顯示燈上顯示病房的號(hào)碼。本系統(tǒng)用兩個(gè)74LS148和一個(gè)74LS248,外接一個(gè)數(shù)碼管顯示器和報(bào)警器來(lái)實(shí)現(xiàn)病床呼叫系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)病人和醫(yī)護(hù)人員之間信息的傳遞。每個(gè)病床都有一個(gè)按鍵，當(dāng)患者有需要時(shí)，按下按鍵，此時(shí)值班室的顯示屏可顯示此患者的病房號(hào)和床位號(hào)，醫(yī)護(hù)人員按下“響應(yīng)”鍵取消當(dāng)前呼叫。此系統(tǒng)能夠?yàn)獒t(yī)院提供一個(gè)成本低、效率高、操作方便和易于安裝維護(hù)的快捷系統(tǒng)。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1、用優(yōu)先編碼器74LS148和附加門電路實(shí)現(xiàn)10病床呼叫系統(tǒng)，呼叫系統(tǒng)用數(shù)碼管顯示呼叫床位號(hào)。2、用2片74LS148擴(kuò)展成16線-4線的優(yōu)先

6、編碼器，第一片74HC148輸入優(yōu)先級(jí)別高的8個(gè)輸入，第二片輸入優(yōu)先級(jí)別低的8個(gè)輸入，即：第一片的S接地；根據(jù)74HC148編碼表，在第一片的輸入A15-A8均無(wú)有效電平時(shí)，第二片工作，則將第一片的輸出選通端Ys接第二片的輸入選通端S端。3、由兩片74HC148實(shí)現(xiàn)16線-4線優(yōu)先編碼器的編碼表如下。表2-216線-4線優(yōu)先編碼器編碼表輸入輸出S'10'I1'12'I3'I415'16'I7'Y2'Y1'Y0'Y'EXYS'1xxxxxxxx111110xxxxxxx0000010xxxxx

7、x01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101011111111111104、邏輯電路圖如下。圖2-1兩片74LS148實(shí)現(xiàn)16線-4線優(yōu)先編碼器邏輯圖5、選擇哪10個(gè)輸入作為本設(shè)計(jì)的輸入，要考慮本設(shè)計(jì)要求用數(shù)碼管顯示床位號(hào)。假如使用共陰極數(shù)碼管，則顯示譯碼器應(yīng)選擇驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管的顯示譯碼器芯片。74LS248或7448就是用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管的顯示譯碼器芯片。74LS248或7448輸入為4位8421碼，即有4個(gè)輸入端A0A1A2A3。允許的10種輸入分

8、別為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001。將10線-4線優(yōu)先編碼器的輸出作為74248或7448的輸入時(shí)，只允許有上述10種輸出。那么由10線-4線優(yōu)先編碼器編碼表，我們只能選擇優(yōu)先級(jí)別低的10種，而放棄優(yōu)先級(jí)別高的6種。10個(gè)輸入端分別按低電平有效制作開關(guān)電路。YUU10k!10虬10RLR1074210虬R15WvV10虬R16-Wv-10虬7、床位號(hào)碼顯示電路。將16線-4線優(yōu)先編碼器的輸出Z0、Z1、Z2、Z3分別與顯示譯碼器芯片74LS248或7448的輸入端AO、A1、A2、A3連接，74LS248或7448的7個(gè)輸出端

9、Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf、Yg分別于共陰極數(shù)碼管的7個(gè)陽(yáng)極a、b、c、d、e、f、g連接。74LS248的其它附屬端懸空不用。連接圖如下圖所示。10圖2-3床位號(hào)碼顯示電路連接圖3 軟件介紹1、Multisim簡(jiǎn)介NIMultisim是一款著名的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，與NIUltiboard同屬美國(guó)國(guó)家儀器公司的電路設(shè)計(jì)軟件套件。是入選伯克利加大SPICE項(xiàng)目中為數(shù)不多的幾款軟件之一。Multisim在學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界被廣泛地應(yīng)用于電路教學(xué)、電路圖設(shè)計(jì)以及SPICE模擬。Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的

10、設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。2、multisim10概述通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設(shè)計(jì)電路，通過(guò)交互式SPICE仿真,迅速了解電路行為，借助高級(jí)電路分析,理解

11、基本設(shè)計(jì)特征，通過(guò)一個(gè)工具鏈,無(wú)縫地集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試，通過(guò)改進(jìn)、整合設(shè)計(jì)流程,減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間。NIMultisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NIMultisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NILabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。3、multisim10仿真方法介紹按照任務(wù)

12、書上的要求，結(jié)合題型的目的，畫出相應(yīng)的電路框圖。根據(jù)電路圖選擇器件連接電路。設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的功能以及其詳細(xì)的電路連接方法。先在Multisim中將各個(gè)模塊連接到一起,注意檢查各個(gè)部分是否連接正確和連接端是否連接好。檢查設(shè)計(jì)思路以及電路，按照設(shè)計(jì)框圖原理，查看仿真電路與原理圖是否吻合。如果不吻合則需要就將其逐個(gè)問(wèn)題解決，直到所有問(wèn)題都解決了為止。反之就可以進(jìn)行下一步。然后單擊運(yùn)行按鈕運(yùn)行仿真。根據(jù)仿真情況與課程設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)比，對(duì)于不能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)修改并調(diào)試程序，重新裝載并重新運(yùn)行調(diào)試仿真，直到實(shí)現(xiàn)能完全實(shí)現(xiàn)所要求的功能為止。（注意所選擇的芯片參數(shù)是否正確，是否連接正確，在測(cè)試看看各管腳的電平是否符合理

13、論計(jì)算上達(dá)到的值，同時(shí)觀察各個(gè)集成器件的各個(gè)管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確。如果不正確進(jìn)一步改進(jìn)和簡(jiǎn)化程序在進(jìn)行調(diào)試仿真。4、Multisim10.0的界面<M>*曲卅DesignToolbox誘斡履ir遜一It籟磴遂狂.-二創(chuàng)兇圖題Q錢馬匾簾洋畫H圜必盛理I-InUseListMultisim-2007-10-0819:06:06ResultsNek匚口mp門閃kFUBL科來(lái)|HiE3chy山蜃-:yCircui11虻Circuitl細(xì)fib迦ProjectView延亙V隹妙嗯囲FileEditViewPlaceMC-U"SimulateTransfe

14、rTools-ReportsOption?WindowHelp圖3-1Multisim10.0的界面4 主要器件簡(jiǎn)介1、74LS148編碼器74lsl48芯片管腳:0-7編碼輸入端（低電平有效）EI選通輸入端（低電平有效），A0、Al、A2三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)即編碼輸出端（低電平有效），GS片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端（低電平有效），EO選通輸出端，即使能輸出端。2、74LS248譯碼器七段顯示譯碼器輸入的是842lBCD碼，輸出的是能驅(qū)動(dòng)七段顯示器的高低電平信號(hào)。所以它有四個(gè)輸入端，分別為DCBA和一些控制輸入端。七個(gè)輸出端分別是A、B、C、D、E、F、G。這類譯碼器全稱為BCD七段譯碼器/驅(qū)

15、動(dòng)器。如74246、74247、74248、CC4547等。3、7段共陰極數(shù)碼管led數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。led數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)

16、有半位，1,2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。本設(shè)計(jì)用的是7段共陰極數(shù)碼管。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書圖5-10號(hào)床位呼叫顯示圖121、5仿真結(jié)果演示0號(hào)床位呼叫顯示lOkL10kLR11lOkLR14lOkLR1510k；aR-16lOkLR1710kLR-12lOkLR13R9-Wv-lOkLRIO411274LS-148D5USA7406NU5A7400NU4U7A7400MUBA7400N1074LS248D?？诳?。0口r-W711I：

17、.111LR8-W-r111LR194-Wv11-1LDI1N1202CIJ9BUZZER200He課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書圖5-28和9號(hào)床位同時(shí)呼叫時(shí)顯示圖142、8和9號(hào)床位同時(shí)呼叫時(shí)的顯示R62122237406N7400NU7A7400NUE；A7400NU4R2-一VWR3R47HI：-1141618074LS14SD4112o10uUSAU5A74LS24SD也殺11-1LRS-w-r11-1L24課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書圖5-3無(wú)床位呼叫時(shí)顯示圖163、無(wú)床位呼叫時(shí)顯示104R-14iuk：LR-16R-1210kLR13iuk；aR9lOkLRIO74LS14SDU2127406忖U5A7400

18、忖U7A7400忖UBAs7400忖10k；aRM104104R15BUZZER200HzoRia-VvV111；.1N1202CUSAlh>R-17LWV-lOkL十一W”17們吐Z_R5由rWvR8-W-r111；,課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書6設(shè)計(jì)結(jié)論1、能實(shí)現(xiàn)的功能當(dāng)有病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生聲音提示，并顯示病人的編號(hào)；根據(jù)病人的病情設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)別，當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先；醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級(jí)別的呼叫后，系統(tǒng)按優(yōu)先級(jí)別顯示其他呼叫病人的病號(hào)。2、本設(shè)計(jì)分為四個(gè)主要功能模塊病床呼叫模塊，優(yōu)先選擇模塊，譯碼顯示模塊，以及蜂鳴器模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實(shí)現(xiàn)。3、功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)介其中運(yùn)

19、用了16線一4線優(yōu)先編碼器74LS148D來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先選擇模塊主要功能，其中運(yùn)用自己設(shè)計(jì)的小規(guī)模邏輯門電路，7段字形譯碼器74LS248D和共陰極七段數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能，運(yùn)用蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)呼叫模塊。信號(hào)呼叫由呼叫顯示模塊的各個(gè)呼叫開關(guān)發(fā)出，接著，信號(hào)傳到優(yōu)先選擇模塊，將優(yōu)先級(jí)別最高的患者的信號(hào)選擇出來(lái)，并傳到呼叫模塊與譯碼顯示模塊：呼叫模塊通過(guò)電路令蜂鳴器鳴叫，同時(shí)譯碼顯示模塊通過(guò)小規(guī)模邏輯門集成電路與74LS148D將信號(hào)變換成對(duì)應(yīng)的患者床號(hào)，并由七段數(shù)碼管顯示出來(lái)。當(dāng)該病患治療后，斷開其對(duì)應(yīng)的呼叫開關(guān)，此時(shí)該系統(tǒng)將顯示下一名較高優(yōu)先級(jí)的病患床號(hào)。4、設(shè)計(jì)定義用較為簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)

20、現(xiàn)了一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用背景的病房呼叫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。7設(shè)計(jì)體會(huì)剛開始使用它的時(shí)候，有很多次仿真結(jié)果與實(shí)際差很多，剛開始給我的感覺很不好，經(jīng)過(guò)王志秦和成鳳敏兩位老師的悉心指導(dǎo)以及這么長(zhǎng)一段時(shí)間的使用和查資料解決相關(guān)問(wèn)題，我終于明白了一句話，軟件本身很不錯(cuò)，但是能不能得到比較精確的結(jié)果在于用的人，你會(huì)不會(huì)使用它。事實(shí)確實(shí)如此。不過(guò)仿真終究是在理想情況下對(duì)電路進(jìn)行的模擬，與現(xiàn)實(shí)的結(jié)果會(huì)有較大的差距，但并不能否認(rèn)它的用處，因?yàn)樵谑煜ぶ缶涂梢愿鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)由仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際電路的評(píng)估與制作！所以工具本身很不錯(cuò)，但是能不能得到比較精確的結(jié)果在于用的人，你會(huì)不會(huì)使用它！但是有一個(gè)問(wèn)題也會(huì)隨之而來(lái)，就是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)電

21、路的時(shí)候不會(huì)從Mulitisim中去查找合適的元件，而是根據(jù)要求與指標(biāo)先查找合適的元件，然后再去驗(yàn)證自己的正確性，這樣一來(lái)，就會(huì)有許多元件可能在Multisim中找不到，查找Multisim中相同參數(shù)的元件又很麻煩，怎么辦呢？幸好Multisim可以創(chuàng)建仿真元件模型，否則的話，我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的東西就只有實(shí)際搭出來(lái)驗(yàn)證了，這樣就會(huì)浪費(fèi)很大的人力物力財(cái)力。下面我就說(shuō)一下仿真模型的創(chuàng)建步驟。首先要準(zhǔn)備好器件的Pspice模型，這是最重要的，沒有這個(gè)東西免談，當(dāng)然Spice高手除外。下面就可以利用Multisim的元件向?qū)Чδ苤谱髯约旱姆抡嬖Ｐ土?。將剛剛做好的元件保存，你可能注意到了，保存的路徑里面沒有出現(xiàn)MasterDatabase，即主數(shù)據(jù)庫(kù)，這就是Multisim做的較好的其中一方面，你無(wú)論是新建元件還是修改主數(shù)據(jù)庫(kù)里面的元件，都不會(huì)影響主數(shù)據(jù)庫(kù)里面的元件，選好路徑以后點(diǎn)擊