电子技术课程设计报告-函数信号发生器医院住院病人呼叫器.doc

电子技术课程设计报告设计课题： 函数信号发生器 医院住院病人呼叫器 专业班级： 电气工程及其自动化 学生姓名： 康磊 指导教师： 王枫 陈秀宏 设计时间： 2011.12.262012.1.6 医院住院病人呼叫器同组人姓名：康磊 李娴 郭威 1、 设计任务与要求1.用15个开关模拟5病房的呼叫输入信号。2.1号优先级最高，15优先级依次升高。 3.用一个数码管显示呼叫信号的号码，没信号呼叫时显示0，有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫码（其他呼叫用指示灯显示）。 4.凡有呼叫发出5秒的警报声。2、 方案设计与论证 系统可由信号呼叫锁存、优先编码、显示电路及逻辑控制清除电路等几部分组成。 方案一： 系统首先通过不同的按钮开关接受不同的呼叫信号，并将其对应信号锁存在与之相对应的D触发器中，然后将这些呼叫信号传到8路优先编码器，编码器再根据触发器中信号优先级的高低依次对这些信号进行编码，然后将当前最高优先级别的信号显示出来。 医务人员根据当前显示病人编号进行处理，处理一个按一下控制开关，则可清除当前处理的病人并显示下个次要优先级别的病人，清除的原理就是：每当按一下复位按钮就会产生一个上升沿脉冲，使计数器置数，并将当前显示的数通过计数器输入到译码器中，与之对应输出一个低电平信号最为触发器清零信号。此时，显示器中显示的是次级编码信号。同理将依次处理完毕，最后全部处理完后将显示零。3、 单元电路设计及参数计算 系统工作的原理图框图1. 信号锁存电路此系统所用D触发器为74LS74，当预置端及清除端均为高电平且当CLK上升沿时将输入信号D锁存在Q中的功能，Q=D。这里我们所使用的为端，首先使为高电平，当输入一个上升沿脉冲时变为低电平。74LS74功能表如下：输 入输 出预 置清 除时 钟 CP01xx1010xx0100xx111111011001110x保持74LS74引脚图 74LS74锁存部分电路图如下： 此电路使用了3个74LS74双D触发器5个输入端分别代表5个病人，是先把D端置高电平，当给了时钟CP后，Q端出高电平1，端出低电平0，此时的低电平可直接作用于优先编码器的编码输入端，使之输出对应的二进制数据。而当译码器给了清除端CLR信号0后，端出1，利用这点可以对信号进行清除，显示其它病人的信号。2. 优先编码电路 此系统所用编码器为74LS148优先编码器，根据D触发器传来的信号进行编码产生一个地址码再经过反相器就可以在显示电路中显示是哪个病人需要护理了。74LS148编码器的真值表如下：输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××01001100×××××011010100××××0111011100×××01111100100××011111101100×0111111110100011111111111074LS148编码部分电路图如下：此电路使用了一个74LS148优先编码器，在E10电路正常工作状态下，允许1-5当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。其中5至1的优先权依次降低，对应的A2、A1、A0三个输出对应的二进制代码。 利用这一点，可以将触发器中传来的信号来控制74LS48七段显示器译码器的消隐端，当无病人给信号时，则显示零。3. 显示电路根据优先编码器74LS148的地址码可以选取接入译码器74LS48，输出a、b、c、d、e、f、g和七段共阴极显示器的相应端口相连。一般显示器元件同时具有译码器74LS48功能，只需将优先编码器74LS148的地址码输出的信号经过反相器后直接与显示器给出的四个端口相连即可。4. 逻辑控制电路 此系统是利用医务人员控制的复位开关产生一个上升沿启动74LS160使优先编码器输出的地址码保持输出，将这些地址码输入到74LS138译码，从而去控制对应D触发器的清零端 ，达到复位的目的。74LS160计数器的真值表如下： ET EP CPD3 D2 D1 D0 Q3Q2Q1Q00 ×× ××××××0 0001 0× × D CBAD CBA1 10 ××××××保持1 1× 0 ×××××保持1 1 1 1××××计数74LS138译码器的真值表如下：逻辑控制及复位清零部分电路图如下： 74LS160为异步清零计数器，即端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为低电平。 74LS160还具有同步预置功能，在 端无效时，端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA，即所谓“同步”预置功能。此系统利用的是74LS160置数功能。 74LS138 为3 线8 线译码器，当一个选通端G1为高电平，另两个选通端G2A和G2B为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 如上图，74LS148优先编码器的地址码通过74LS160的ABCD输入端输入，当按下清除开关产生一个上升沿CP送到CLK，利用74LS160的同步预置功能，把74LS160的输出端置成与输入端一样的编码，送至74LS138译码器译码译出与地址码相对应的低电平接至74LS74D触发器的清除端，从而实现信号的逻辑控制与清除。5. 呼叫电路利用555定时器组成单稳态电路，产生定长时间的振荡信号驱动蜂鸣器呼叫。配以相应参数的阻容器件，可将脉冲宽度定位5秒。电路如下： 根据公式得：R取470k，C取0.2µF。4、 总原理图及元件清单1.总原理图2. 元件清单 元件序号型号主要参数数量备注U1/U2/U874LS743U374LS1481U4/U1274LS042U574LS1001U674LS1381U9/U10/U1174S083U1474S041U13LM555CM1开关6数码管DCD_HEX1灯5R1470k1C10.01µFC20.2µFC30.01µF5、 安装与调试 通过multisim仿真软件进行仿真调试运行无误后，可以根据仿真图进行安装工作，安装之前一定要检测工具箱、导线和芯片的好坏，这是最重要的；然后就是接线了，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。将整个功能电路分成几个单元电路，我这里就将它分成信号锁存电路、优先编码电路、显示电路和逻辑及控制电路，接好一个单元电路之后就得对此单元电路进行检测，看看是否与理论值相同，不相同就得查查是否线路松动还是接错了；将各个单元电路接好检测好后级联起来调试至成功。6、 结论与心德本设计是为在病人紧急需要时能很快进行救治的呼叫系统,增强医护人员更好的监护病人。此系统的优点特色在于可以设立呼叫优先等级而不是单纯的病人呼叫，这样避免在有多个病人同时呼叫时，医护人员不知道应该先救治哪个。利用本系统设立呼叫等级后，当有多个呼叫信号时，呼叫系统会自动先显示最高级别的的呼叫，使病情严重的病人得到优先救治。同时系统自动锁存其它的呼叫信号，在高级别呼叫清零后自动对其它信号进行显示呼叫。这样让所有病人都能够获得救治，这种由医院根据病人病情设立的具有呼叫等级的系统系统可有效控制因病人突发病情而医护人员却未能及时救治导致病人病情严重甚至死亡的严重后果。同时这种病情严重者优先的呼叫系统也体现了人性的美德和医院救人的精神。但是本设计也存在一些缺点。此设计在布线方便有点复杂，还要把其好好的隐藏，不能出现线路断路。可以把其改进为无线发送，无线接收，这样处理后发生故障的可能性会大大降低。因此，为了克服以上的不利因素，本人觉得如果此课题会有进一步的研究的可能的话，可以向无线方便发展，避免布线的麻烦和断线的困扰，这样就可以轻松解决布线的复杂和断线的困扰了。通过这个课程设计，我的最大收获就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，以及对以前学的知识存在的一些问题也迎刃而解，同时也对学的知识有了一个实践性的证明。通过这次课程设计使我懂的了理论与实际相结合的重要性，只是一味的学那些死的理论知识是远远不够的，只有把所学的理论和实践相结合，才能真正掌握一门科学，一味的纸上谈兵是行不通的，实践还可以提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，这也是为在当代急需的实践型人才的社会的一种准备。7、 参考文献1蒋黎红.模电数电基础实验及multisim7仿真M.浙江大学出版社，20062康华光.电子技术基础模拟部分M.高等教育出版社，20053邱关源.电路M（第5版）.高等教育出版社，20064彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社，2005年出版5毕满清主编：电子技术实验与课程设计M.机械工业出版社，2005年出版