非常好的简易病房呼叫完整系统项目报告书

1、 二级项目报告书 项目名称： 简易病房呼叫系统 负责人： 参加成员： 指导教师： 完成时间： 12122012 年月日 摘要 张病床进行统一6本次的课程设计是要设计一个病房呼叫系统。该系统能对对发出呼叫的病床都有其对能够对不同优先级的呼叫进行优先响应处理，监护，当并由蜂鸣器发出呼叫声，应灯进行提示，还能显示优先级最高的呼叫病床号，从而显示次把该床的灯熄灭，护士接受到信号，便赶到优先级最高的病人房间，优先编码器、74LS148优先级的病床，以此类推。该设计主要是用多个开关、数码管、蜂鸣器、发光二极管和LED74LS04反向器、七段共阳74LS47译码器、若干个逻辑门电路来实现的。 矚慫润厲钐瘗睞

2、枥庑赖。 病房呼叫系统，优先级，逻辑门电路关键词： Abstract The mission of this course is to design a system of ward calling. This system can reflect six wards situation at the same time and show the wards calling depend on different level and the nurse can deal with it for the highest calling. We have six LED and a nixietu

3、be to show different ward. The buzzer can catch the attention of nurse. When the nurse receive the sign, she can go to take care of the patient as soon as possible. This system has some switches, 74LS148Priority Encoder, 74LS47Decoder, 74LS04reverser, LED Digitron and so on.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 Key words: Th

4、e wards calling system；Priority；Logic Gates残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 目 录 2 1. 项目总体设计目标及设计方案（附系统总体框图）. 4酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.1项目总体设计目标 . 4彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.2设计思路及方案 . 4謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2.1设计思路. 4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.2.2 设计方案 . 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 1.3.系统总体框图 . 6鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.各部分电路设计及工作原理. 7籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.1病房按键部分 . 7預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.2编码器部分 . 8渗釤呛俨

5、匀谔鱉调硯錦。 2.3 数码管显示部分 . 9铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 2.4指示灯的部分 . 10擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 2.5蜂鸣器部分 . 11贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 2.6 电源部分 . 12坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 3. 仿真结果及分析. 14蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 3.1电路设计 . 14買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 3.2仿真结果 . 16 3.3仿真分析 . 15綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 4. 项目设计和调试中存在的主要问题及采取解决方法. 16驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 4.1 电路设计中主要存在的问题及解决方法 . 16猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 4.2 仿真过程中主要存在的问题及解决方法 .

6、 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 5. 项目的创新之处及其是否可进行功能扩展. 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 5.1项目创新之处 . 17輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 5.2 功能扩展 . 17尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 6.所用元器件一览表（元器件型号、功能、数量、成本核算）18识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 7. 组内详细分工情况及完成情况. 错误！未定义书签。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 7.1组内分工 . 错误！未定义书签。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 7.2完成情况 . 18鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。 参考文献. 19硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 3 1. 项目总体设计目标及设计方案（附系统总体框图） 1.1项目总体设计目标 本

7、项目的设计目标是制作一个六路的简易病房呼叫系统，主要目的是制造出一个能够满足实现医院能及时照顾病人的功能的系统。目前这样的呼叫系统在医院里已经是十分常见的了，几乎所有的病房里都配备了这样的呼叫系统。当病人有危急情况出现时，通过按安装在床边的呼叫按钮，若床边的警示灯点亮，则表明呼叫成功，此时在护士值班台那边能发出呼叫的声音以及数码管显示呼叫病房号，根据病人的病情来设置显示的优先级别以确保病情最重的病人最先得到医治等等。这个系统是十分实用并且高效的，因而设计它是非常有意义的。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 以下是设计一个简易病房呼叫系统所要满足的要求： ? 能满足来自6个病房的呼叫，设置6个病房呼叫开关；

8、 ? 当有多个病房同时呼叫时，护士值班室显示优先级别最高的病房且发出呼叫声；通过亮灯显示病房的呼叫。 ? 对低优先级的呼叫暂不理睬，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理 ? 增加的功能：蜂鸣器的呼叫报警功能 ? 可以通过多个芯片的连接来满足数量更多的病房的呼叫 1.2设计思路及方案 1.2.1设计思路 首先，要明确病房呼叫系统的最终目的。这次项目主要是通过控制六个开关高低电平的切换来使七段数码管显示对应的数字，从而模拟出实际生活中医院对病房管理的方式。其次，因为系统有六条线路，所以我们就利用了8线3线编码器74LS148其中的六线进行编码，从而控制对应的病房号。其主要作用是控制病房号

9、的优先级别。接着，因为我们选用了共阳七段数码管，所以我们就选择了74LS47共阳译码器来驱动数码管，它是3线8线译码器。再者，因为需要发光二极管的亮灯来提示对应病床号的呼叫，二极管具有单向导电性，而按键为低电4 平导通74ls148，所以我们选择了74LS04反相器来控制发光二级管的熄灭与点亮。最后，我们还加了一个蜂鸣器作为报警呼叫器，当病人按下病房里的按钮时，对应的警示灯就会点亮，此时蜂鸣器就会发出报警声，关闭蜂鸣器不会影响数码管的显示。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 我们的项目是设计六路的呼叫线路，而且还要考虑各个线路的优先级别，下面我就模拟一个场景来讲解一下我们项目的工作流程： 假设现在医院里的

10、护士值班台要照顾六个病房的病人，编号分别是1、2、3、4、5、6，护士值班台安装有一个蜂鸣器以及六盏对应各病房的灯。工作上班时间，蜂鸣器是一直开着的，只有当病人按下病房里的呼叫按钮时它才会报警。如果只有一个病房发起呼叫，即只有一盏灯亮，护士可以去到对应的病房里把灯关了，处理完病人的事情就可以了。如果同时亮了几盏灯，数码管此时只显示优先级最高的病房号，等护士去处理该病房的病人时，关掉按钮，数码管接着显示此优先级的病房号，等护士处理完事情后返回值班台即可看到下一个要处理的病房号，以此类推。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。 1.2.2 设计方案 用74LS148优先编码器来控制和实现病房呼叫的优先级别显示，用

11、74LS47七段字形译码器接LED数码管来用数字显示最高优先级的病房号，用74LS04反向器来控制警示灯的亮和熄灭，用发光二级管来作为病人呼叫时的警示灯，用蜂鸣器来作为报警器。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 5 1.3.系统总体框图 谚辞調担鈧谄动禪泻類开 电源灯点系统开始运作按键触点亮相应的警示灯蜂鸣器报 关蜂鸣 去处理数码管显示的优先级别最高的病关掉该病房的按钮熄灭对的警示灯，处理病人的事 返回护士值班 Y数码管还有显示数字吗？打开蜂鸣器，等待处 下一次的呼叫 Y 是否有按键按N 下？ N 结束 6 2.各部分电路设计及工作原理 2.1病房按键部分 此处设计选择这种单刀拨动开关，接通1脚为高电平，

12、接通3脚为低电平。 原先本来打算用轻触型按键开关，但是用这种开关的话，由于按键按下后会自动弹起，不能将电平一直保持，所以要保持电平的话需要接触发器，而后数据清零还要另外加清零电路，设计比较繁琐复杂，对于简易病房的设计我们力求简单实用，于是便选择了这种拨动开关，既节约了成本也避免了设计复杂电路的麻烦。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。 7 2.2编码器部分 线编码器，可以实现-3优先编码器，此编码器为8线 该部分选用74ls148另外两个引脚接个病房的输入，我们这里只需要用到6对8个输入的优先选择，高电平。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。 74ls148的引脚图 8 的真值表74ls148 2.3 数码管显示部分

13、。74ls47此部分我们选用共阳数码管，对应的芯片选用驱动共阳数码管的 驱动共阴的数码管，但是为了保护数码管的CD4511开始的设计中我们计划选用个限流电阻，这样在设计上和成本上都不划算，所以我灯，我们必须加上7LED们改用了共阳数码管。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。9 对应的数码管显示74ls47 74ls47的功能表 2.4指示灯的部分 故当拨动开关接低电平是电路74ls148编码器输入管脚为低电平有效，由于 接通，此时需要接上一个反相器来接通共阴发光二极管。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。10 74LS04的管脚图及原理图 2.5蜂鸣器部分 蜂鸣器接开关三极管来驱动蜂鸣器， 此部分设计比较简单，只是用

14、一个NPN （数当有多个病房同时呼叫时，的目的在于，护士可以先把刺耳的蜂鸣声关闭后，再去处理病人。码管仍显示呼叫病房号） 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。经我们在面包板上进行实物连接发 由于此部分与发光二极管是串联起来的，经过多次的实但是二极管的亮度却明显暗了很多，现，虽然蜂鸣器能正常发声，:560欧的上拉电阻，电路图如下验，我们最终决定给每个二极管加上濫驂膽閉驟羥 闈詔寢賻。11 电源部分2.6 5V5V电源部分较为简单，两脚电源端为外接稳压电源的输入。至于外接的单独出来的稳这样的好处是：我们是做在另外单独出来的板子上的，稳压电源，电源的项目5V压电源实用性较高，不仅可以用于本项目，还可以用在其他需要

15、稳压模块，降低了制作成本，体现了节约5V中，避免做每块板子都要另外设计资源节约成本的思想。12 模块5V稳压电源采用L7805 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 总电路图 13 3. 仿真结果及分析 电路设计3.1 仿真结果3.2 14 仿真分析3.3系列逻辑芯片以及共阳数码显示主要通过利用所学到的 本次电路设计，74LS管，仿真出如图（一）中的电路。按下开关后，病床呼应电路上端一直处于接通状态，当某病人按下按键后，该病床开关打向另一边，使对应的分支电路处于断，则逻辑非与逻辑非门串联，当逻辑非门左端输入为0开状态。由于警示灯LED74LS利用发亮和蜂鸣器呼叫。使警示灯，门右端输出1接通呼叫电路，LED另

16、外，系列的逻辑芯片，使显示管显示优先级数字。数字越低，优先级越高，则即使在15 多个按键按下后，护士也能清楚知道哪位病人更加急需帮助或者救援。待护士帮助该病人，直接把按键恢复至原来的位置即可。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 4. 项目设计和调试中存在的主要问题及采取解决方法 4.1 电路设计中主要存在的问题及解决方法 呼叫系统功率小。刚开始设计电路的时候，本来是利用电阻直接串联至警示 ?仿真软件中的仿真电路时有明显的发亮，但电路中。然而multisim灯LED发亮程度较低甚LED是通过实物连接电路后发觉由于输出功率较小，警示灯的电流从而提LED至不亮，需要进一步的修改。后通过上拉电阻，加大通过.发光高

17、输出功率，使警示灯LED 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。定时器去控制蜂鸣器，555555定时器设计蜂鸣器电路。本想通过利用利用 ?软件均告之有错误，因此改用三极管直接连mutisim但是由于将两者连接，接蜂鸣器，使其在按下按键后能够发出响声。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。，对应的7数字仿真时，当没有任何人按键时，数码管显示所产生的数字是 ?相矛码0000，这与实验要求所产生的数字0也就是对应的BCD数字是0111盾。由于现有知识有限，暂不能解决该问题。 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。译码器连接共阴数码显示管。不过后来由于实原仿真电路本是利用4511BD ?验器材的有限，只有共阳数码显示管，则通过已学知识和曾经做过的

18、实验去译码器连接共阳数码显示管74LS47改至为利用 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 仿真过程中主要存在的问题及解决方法4.2 驱动共阴数码管，但后来CD4511项目开始设计时由于查找的资料有限，用 ?驱动共阳数码管会给设计上带来方便，因为接共阴数码管的74ls47发现用而共阳数码管只需要在共阳端接一个限流电LED接限流电阻，话还要给七段阻，节省了材料。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。这样三个集成电路单独供电，以及74ls0474ls47,74ls148之前的设计是给 ?。虽然我们设计的连接的实验结果是：当按键全未接通时，数码管显示为7对整个系统也没有太大影响，因为系7系统只有六个病房，即使数码管显示号病房，

19、护士可以不予理睬，但是如果有更好的方法就更好。于7统中没有EO的是再三查看三个集成电路的管脚功能以及真值表，最后采用把7414816 端直接接7447的电源端，当按键未接通时EO端为低电平，数码管不显示，当按键按下时，EO端为高电平，电压在7447供电范围内，7447稳定工作，数码管显示对应的病房按键。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 蜂鸣器报警部分本来计划是采用两片555定时器来实现滴滴声报警，但是软 ?件硬件实验结果都不成功，最后决定采用比较简洁的方法，直接用一个三极管驱动蜂鸣器实现连续发声的蜂鸣声。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 接上蜂鸣器后，由于蜂鸣器和发光二极管是串联的，实验现象为蜂鸣器正常 ?工作，

20、但发光二极管就明显的暗了很多，于是给每个发光二极管都接上了510欧的上拉电阻，问题迎刃而解。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 5. 项目的创新之处及其是否可进行功能扩展 5.1项目创新之处 采用直拨开关呼叫，而不是采用轻触按键呼叫，免去了设计D触发器的电路， ?也免去了按键清零的设计步骤，节省了设计时间，也节省了成本。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 ? 采用三极管驱动蜂鸣器，而不是555集成电路，简化了复杂的电路，同样可以达到声音报警的效果。 ? 采用共阳数码管，而不是采用共阴数码管，省去了6个限流电阻，使设计更加简洁，同时也节约了成本。 74ls148的EO输出端直接接74ls47的电源供电端，当没有按键按下

21、时，EO ?端为低电平，74ls47不工作，数码管无显示；当有按键按下时，EO端为高电平，74ls47正常工作，数码管显示对应的病房号。如果74ls47单独接电源端供电的话，当没有按键按下时，数码管显示为7，容易让护士产生误解以及不便。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 每个按键对应一个发光二极管，当按键接通时，二极管会被点亮，当按键未 ?接通时，二极管熄灭。这样，当按键出现物理原因的损坏而不能正常接通时，病人可以通过观察二极管的亮灭来判断按键是否接通，避免了“虚按”的情况出现。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 5.2 功能扩展 病房的增加的同时，本系统可以通过多个74148编码器的连接实现多路的输入以及对应的优先权判断和现实病房号。詩叁