医院病人紧急呼叫系统设计

精品文档目录一、设计总体思路11.1设计要求11.2总体设计框图：21.3设计思路2二、单元电路32.1信号锁存32.2优先编码42.5二进制转换52.5反相器62.6总电路图72.7仿真图8三、安装及调试步骤113.2安装步骤113.2调试步骤12四、故障分析与电路改进13五、总结与体会14六、元器件清单15七、参考文献16一 设计总体思路1.1 设计要求1.当病人紧急呼叫时，显示病人的编号（在此设定为36号四个病人病情依次加重），。2. 根据病人病情设置优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先（6号优先级最高）。3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。1.2 总体设计框图：1.3 设计思路系统由呼叫信号锁存，优先编码，二进制译码，显示及逻辑控制清除等几部分组成，电路核心部分为优先编码器，当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信号，由优先编码器完成信号优先级的判别，并提供相关的显示输出编码。二进制译码单路译出当前最高级别的呼叫，待医护人员处理完后，清除呼叫的触发器信号，转而对其它呼叫输入进行判别处理。信号的锁存用7474D触发器实现。触发器把信号送给74148编码器，编码器按信号的优先编码。编码器输出进入74138译码器，译码器产生清零信号，进行逻辑清零，以便处理其它信号。二 单元电路2.1 信号锁存74LS74正边双D触发器用来锁存信号，其引脚如图：74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器所保存下来的所保存的状态仅仅取决于CP上升沿到达是的输入状态。Q的初始状态为低电平，当给SD一个高电平时，输入一个时钟信号是，D触发器被强制翻转，是Q输出变成高电平，Q输出为低电平。触发器可以保持信号,同时接受反馈信号，最后还可以实现逻辑清0. 此电路先用到4个7474分别代表4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，Q端出低电平0，我们要用的输出端正是Q。当清除端给了信号0后，Q端出1，利用这点可以对信号进行清除，既会显示其它病人的信号。后面还会再用到4个7474锁存由138出来的信号，用来当作开关，利用此信号接至前面4个D触发器的清除端。2.2 优先编码在此设计电路中，优先编码器可以用8-3线优先编码器74LS148.其引脚图如下：74LS148对几个输入信号同时输入时，按优先级别依次编码（70）。真值表如下：由表中可以看出，在E10电路正常工作状态下，允许0-7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。其中7的优先权最高，0的优先权最低，当70时，无论其它输入端有无信号输入，输出端只给出7的编码，其余的类推。 在本试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把6号触发器的信号接至I6，53号分解接至I5-I3。当6号病人按下按钮（CP）时，I6出0，无论I3-I5出什么信号都只出0 0 1，所以I6的优先权最高，同理I5的优先权大于I4，I3的优先权最低。2.5 二进制转换此电路用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：真值表如下:输入输出S1A2A1A011111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110从表中我们知道输出与输入的关系：此电路中，当Y1出0时就是清除了6号病人的呼叫信号，Y2-Y4出0时分别清除了病人5-3的呼叫信号。2.5 反相器信号显示要用到CT74LS04反相器，其引脚图如下：输出与输入的关系：我们用的是共阴级数码管，高电平有效，所以必须把信号取反，才能得到相应的数字。2.6 总电路图2.7 仿真图一、 安装及调试步骤3.2 安装步骤数字电路系统设计是自上而下的，但在电路的安装、调试时，都是自下而上的。首先，安装并调试每个子系统对应的单元电路；然后，逐渐扩大将几个单元电路进行联调；最后，进行整机调试。电子电路的安装：根据设计好的总体电路图，把各种元器件按照电路图组装起来，现分别介绍如下：整体结构布局: 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。电路板结构布局: 在一块板子上按电路图把元件组装成电路。必须考虑的是元器件在电路板上结构布局问题。布局的优劣不仅影响电路板的走线、调试、维修以及外观，对电路板的电气特性也有一定的影响。元器件的插接:插接方式是把组成电路的所有元器件插在面板上。 3.2 调试步骤 调试就是对安装后的电路进行参数和工作状态测试。通常，调试工作是按信号的流程逐级进行的，可以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入端倒推。第一步：不通电检查 电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。 第二步：直接检查 连线检查完毕后，直接检查电源、底线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线间有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元件引线端有无错接、反接，集成块是否插接正确。第三步：通电检查 把经过准确测量的电源电压接入电路，但暂时不接入信号源，首先观察有无异常现象，如冒烟、异味、触摸器件有无过热，电源是否短路等，如有异常现象应立即切断电源，排除故障后方可通电。 第四步：分块测试 分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块进行调试。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。 此电路大致可以分以下几个模块测试，首先测试从4个D触发器出来的信号是否正常（清零也要测量），然后信号通过74148和74LS04后出来的信号可以直接接到数码管上测量，然后测试信号经过74138后是否正确，最后测量通过4个7474的信号，如果正确就可以把信号接回到模拟4个病人的D触发器的清零端。 第五步：整机联调 对于复杂的电子系统，在分块调试的过程中，由于是逐步扩大范围，故实际上已经完成某些局部联调工作，只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连同，就可以实现整机联调。二、 故障分析与电路改进接线之前应该把器件和导线全部测量一遍，确定都是好的才可以开始接线。第一次接线缺乏经验，我先把器件全部安装好以后就开始接线，由于器件安装的位置不太好，接的乱七八糟，根本看不清，掉了一根线都要找好久才知道是哪个口掉出来的，接好以后便直接测量，发现根本不行，错误也找不出在哪，只好全部拆了重新接线，这样不仅浪费时间，还浪费精力，打击自信心，后来就一个模块一个模块的接，接好一和模块就开始测试，确保万无一失才开始接下一个模块。就这样我接了四五次线。 我的电路大致出现了以下几种状况： 首先是显示锁存模块显示不了我存的信号，我检查了数码管，找到了显示比较好的管子。检查了每一个D触发器观察输入与输出是否一致，有两个管子是坏的。 然后就是数码管显示的信号不是我所希望看到的信号，比如我按下6号开关，显示的不是6而是4，那就说明有个端口本该出1现在出0了，就可以继续往上一级检查，可能是148出现错误。 再次就是检查138出来的信号，如果跟预想的不一样（该出0的端口出的是1）那就可能是A、B、C的位置没接对。最后检查通过4个7474出来的信号，每次也只有1个Q出0。改进：我想如果把最后那4个7474该成3个7474接到138的前面，即信号先经过7474在经过138可能更好点，最直观看到的就是节省了一个7474。三、 总结与体会经过两周的数字电子课程设计，我终于完成了本次课程设计的要求。总体感觉很累，经过查资料、自己的知识基础、同学一起讨论，我做出来了。我上个学期学的数电，所以对一些芯片的功能还比较清晰，想应该比较容易。经过这两周，我感觉自己知识很不扎实，动手能力更是欠缺，理论联系实际的能力还需加强。通过这次设计我学会了使用protues软件，protues软件真的很好用，很方便。Protues比ewb功能多，便于操作。完成了绘图和仿真，接下来是接线安装，与画图和仿真相比这项任务最难。最开始是测试器件的好坏，验证器件没问题后就按图纸接线，在接的时候才发现困难重重，在一块小小的接线板上要接上七个芯片，每个器件有十多个引脚，线多得让人眼花缭乱，而且线与插槽接触的很松，一不小心就会把线弄出来，然后再找是哪个槽掉的，十分之烦躁，这正是考验一个人的细心时候了，还好我经受了这次考验。接线要分模块来接，这点非常重要，接完一个模块就要检查，对了才继续往下接，错了要找出原因，并及时改正，这样不仅提高了效率，更锻炼了自己的排错能力。经过本次设计，我受益非浅，不仅使我回忆起了数电的很多知识，而且锻炼了我理论与实践相结合的能力。但也发现了自己的一些不足，在今后的学习中将加以弥补和改进。通过这次课程设计，我最大的体会就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，明白了只是一味的死记理论是远远不行的，只有把所学的理论