病房呼叫系统论文.doc

常熟理工学院课程设计报告 课程设计报告课 程 EDA技术及应用 题 目 病房呼叫系统 院 系 物理与电子工程学院 年 级 08级 专 业 电子信息工程（2）班学 号 160408118 160408119 160408120 学生姓名 韩庭伟 孙征荣 刘建 指导教师 华强 设计时间 2010.12.20 2010.1.4 目 录一、课程设计思路31.1 设计题目31.2 设计要求31.3 设计想法：3二、课程设计过程41.1 模块分配41.2 模块具体设计4三、课程设计综合介绍73.1仿真结果73.2实验结果7四、心得与体会8参考文献9附件11一、课程设计思路1.1 设计题目：病房呼叫系统1.2 设计要求：1、用15个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级为最高，2-3号优先级居中，4-5号优先级最低；2、用一个数码管显示呼叫病房的号码：没有呼叫时显示0，有多个病房呼叫时，显示优先级最高的呼叫号,相同优先级显示最先呼叫号；3、对所有未处理的呼叫进行存储，当护士站处理完当前的呼叫号后，数码管按照优先级顺序，显示剩余呼叫中优先级较高者；4、凡有呼叫发出3秒的呼叫声。1.3 设计想法：1、 整体设计思路：根据设计要求，我们将设计分为几个模块来设计，分别为：锁存模块、选优模块（对病房选优）、选优模块2（对复位选优）、计时模块、显示模块、喇叭模块。2、整体设计流程：（1）数据选择器（选优）：对发出呼叫的病房进行优先选择，选择优先级最高的一个病房号，病房号从1到5号，1号病房拥有最高优先级，2,3号病房拥有第二优先级，4，5号病房拥有第三优先级。（2）计时器：病房呼叫系统中要求凡有呼叫发出，喇叭都会发出声音提示，提示时间为3个时钟周期，即3秒。（3）显示器：用一个数码管显示呼叫信号的号码，选择当前呼叫病房号码中优先级最高的病房号码进行显示。同一优先级中的号码，显示时间上相对较早的号码显示。（4）喇叭：当任一病房发出呼叫信号，喇叭都会发出3秒提示声，提示有病房呼叫，此时医师处于受理状态，关闭喇叭，当医师再次回到岗位，打开喇叭，如有其它病房发出呼叫（即数码管数字发生变化），则喇叭发出提示声。二、课程设计过程1.1 模块分配1. 选优模块 采用状态机，将五个输入分成三个优先级2. 计时模块将1Hz的脉冲计数三次，得到一个三秒的延时3. 显示模块使用译码，将对应号码用数码管显示出来 4.喇叭模块将一中频脉冲直接输入喇叭端口1.2 模块具体设计1. 选优模块：采用状态机，并设有四个状态，分别为S0，S1，S2，S3，其中S0表示无输入时的状态，S1表示第一优先级，即一号病房开关打开有效，此时其他病房开关情况对它无影响；S2表示第二优先级，即二号或三号病房开关打开有效，此时若一号病房开关打开，就跳转到S1，其余开关情况对它无影响；S3表示第三优先级，即四号或五号病房打开有效，若此时一号或者二三号病房开关打开，就跳转到相应的状态S1或S2。代码如下：CASE NEXT_STATE ISWHEN S0=QQQQIF SIN= 00010THENQQ=010;ELSIF SIN=00100 THENQQIF SIN=01000 THENQQ=100;ELSIF SIN=10000 THENQQ=101;END IF;. . . . . .END CASE;2. 计时模块：将1Hz的脉冲计数三次，得到一个三秒的延时，具体是用一个模为3的计数器。计时过程中设一进位标志Q，提示计时结束，使喇叭停止鸣叫。对应代码如下： IF(CLKEVENT AND CLK=1)THEN IF(Q=1)THEN IF (QOUT11)THENQOUT=QOUT+1; END IF; ELSE QOUT LED LED LED LED LED LED LED =ZZZZZZZ;END CASE;4. 喇叭模块：考虑到喇叭鸣叫需要脉冲，直接将一中频脉冲输入喇叭端口，喇叭模块要和计时模块结合，计时结束后，喇叭立即停止鸣叫，值得注意的是，脉冲的输入应放在计时的部分的外面。代码如下： PROCESS(Q,QOUT)ISBEGIN IF(Q=1)THEN IF (QOUT11)THENMING=CLK1; ELSE MING=0; END IF; END IF;END PROCESS;三、课程设计综合介绍3.1仿真结果图1图1为喇叭部分的仿真结果，其中RST为置位开关，为低电平时，输入无反应；CLK为1Hz的脉冲，通过它计时；CLK1为喇叭的鸣叫脉冲，可以接通256Hz的脉冲；BCD为五个病房输入，高电平表示病房开关打开；MING为喇叭的输出，直接接喇叭端口即可。图2图2为最终的响应现象，其中RST为置位开关；CLK为1Hz的脉冲；CLK1为喇叭鸣叫脉冲；SIN为五个输入；SOUT为对应的七个输出，最终接到数码管；MING为喇叭的输出。3.2实验结果当RST处于低电平时，五个病房的情况不会显示，若有单一病房开关打开，则立即显示此病房的病房号，若同时多个病房输入，则优先级高的显示，同一优先级的按输入先后顺序输出。此种现象完全达到课题要求，实验成功。四、心得与体会我们对这个课题刚开始设计了和现在不同的方案，然后顶层设计时发现并不能很好的出现好的效果，而且连接之后模块也比较复杂，所以我们重新思考之后就有了现在模块的初稿，但是在顶层设定好之后，跑实验箱是显示的结果并不如预期的，多次调试没出结果之后，我们找出错误，首先从自身下手，顶层直接用元件例化，选它的优点是比较简洁明了，当问题再次出现时我考虑到了每个模块的逻辑问题，经过一个一个排除找出问题，解决了喇叭不工作、数码管工作模式错误、计时模块不复位等问题，终于圆满的完成了实验的要求。经过此次课程设计，我们对VHDL有了更为深刻的了解，见识到了VHDL语言功能的强大，使以后的继续学习有了更大的兴趣和热情，对这次让人收获颇丰的课程设计表示感谢。参考文献1 谭会生，张昌凡.EDA技术及应用. M.西安电子科技大学出版社: 20042 李国红，沈明山.可编程器件EDA技术及实践. M.机械工业出版社: 20043 顾辉，华宏新.基于FOGA的VHDL语言. M.高等教育出版社:2005程设计独创性声明：学生签名（手写）： 指导教师评语：课程设计成绩： 指导教师签名： 教研室意见： 教研室主任签名： 附件程序代码：顶层模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CALLS ISPORT(CLK,CLK1,RST:IN STD_LOGIC; SIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); A:OUT STD_LOGIC; SOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); MING:OUT STD_LOGIC);END ENTITY;ARCHITECTURE ART OF CALLS ISCOMPONENT FENGMING ISPORT(CLK,CLK1,RST:IN STD_LOGIC; BCD:IN STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); MING:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT FENGMING;TYPE STATES IS(S0,S1,S2,S3);SIGNAL NEXT_STATE:STATES;SIGNAL QQ:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);SIGNAL LED:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINAQQ=000;IF RST=1THENIF SIN(0)=1THENNEXT_STATE=S1;ELSIF SIN(1)=1OR SIN(2)=1 THENNEXT_STATE=S2;ELSIF SIN(3)=1 OR SIN(4)=1 THENNEXT_STATE=S3;ELSE NEXT_STATEQQ=001;IF RST=1THENIF SIN(0)=1THENNEXT_STATE=S1;ELSIF SIN(1)=1OR SIN(2)=1 THENNEXT_STATE=S2;ELSIF SIN(3)=1 OR SIN(4)=1 THENNEXT_STATE=S3;ELSE NEXT_STATEIF SIN(1)=1 THENQQ=010;ELSIF SIN(2)=1 THENQQ=011;END IF;IF RST=1THENIF SIN(0)=1THENNEXT_STATE=S1;ELSIF SIN(1)=1OR SIN(2)=1 THENNEXT_STATE=S2;ELSIF SIN(3)=1 OR SIN(4)=1 THENNEXT_STATE=S3;ELSE NEXT_STATEIF SIN(3)=1 THENQQ=100;ELSIF SIN(4)=1 THENQQ=101;END IF;IF RST=1THENIF SIN(0)=1THENNEXT_STATE=S1;ELSIF SIN(1)=1OR SIN(2)=1 THENNEXT_STATE=S2;ELSIF SIN(3)=1 OR SIN(4)=1 THENNEXT_STATE=S3;ELSE NEXT_STATE LED LED LED LED LED LED LED =ZZZZZZZ;END CASE;END PROCESS;SOUT00000) THENQ=1; ELSEQ=0; END IF; ELSE Q=0;END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK) IS BEGIN IF(CLKEVENT AND CLK=1)THE