病床呼叫系统电子课程设计试验报告教材

1、课程设计说明书唐山学院电子技术 课 程 设 计题 目病床呼叫系统设计系 （ 部 ）机电工程系班 级机制四班姓 名杨柏学 号 4120105407 指导教师 王志秦 成凤敏2014 年 12 月 15 日 至 12 月 19 日 共 1 周2014 年 12 月 19 日课程设计说明书课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数缺勤天数成绩 评 定出勤情况及设计过程表现（ 20 分）课设答辩（ 20 分）说明书（ 20 分）设计成果（ 40 分）总成绩（ 100 分）提问 （答辩）问题情况综合 评 定指导教师签名：年月日5课程设计说明书目录1 引言 12 系统总体方案设计 23 软件介绍 63.1 Mul

2、tisim 简介 63.2 Multisim10.0 概述 63.3 Multisim10.0 仿真方法介绍 63.4 Multisim10.0 的界面 74 主要器件简介 84.1 74LS148 编码器 84.2 74LS248 译码器 84.3 7 段共阴极数码管 85 仿真结果演示 95.1 0号床位呼叫时显示 95.2 8和 9 号床位同时呼叫显示 105.3 无床位呼叫时显示 116 设计结论 124.1 能实现的功能 124.2 功能模块 124.3 功能实现简介 124.4 设计定义 127 设计体会 138 参考文献 149 附录 159.1 器件明细表 159.2 仿真结果

3、演示 16课程设计说明书1 引言在这个瞬息万变， 竞争激烈的时代， 选择一个优越的工具往往能提升企业在 这个市场上的竞争力。尤其医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位， 提升档次和服务质量迫在眉睫， 陪护问题一直是医患矛盾的主体， 也是长期困扰 卫生系统服务质量的大问题， 使用病房呼叫系统， 方便病人更快找到医生， 以节 约病人的宝贵时间。病床呼叫系统是一种应用于医院病房、 养老院等地方， 用来联系沟通医护人 员和病员的专用呼叫系统， 是提高医院水平的必备设备之一。 病床呼叫系统的优 劣直接影响到病员的安危， 历来受到各大医院的普遍重视。 它要求及时、 准确可 靠、简便可行、利于推广。医

4、院已经从人工管理模式向智能化方向发展。 “病床呼叫系统”可以实现对 病房的智能化管理，可实现呼叫、求救警报、信息存储、显示等等功能。患者在 住院期间， 可能会在任意时间请求医生或护士进行诊断或护理。 病床求助呼叫是 传送临床信息的重要手段， 病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫 的工具，要将患者的请求快速传给值班医生或护士， 并在护士站的监控中心留下 准确完整的记录，是提高医院和病室护理的重要组成部分。临床求助呼叫在病人的治疗过程中起到至关重要的作用， 而病房呼叫系统是 病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具， 此系统可将病人的请 求快速的传送给值班护士， 值班护士根据具

5、体情况作出相应的处理， 病床呼叫系 统是提高医院病房护理水平和质量的必备设备之一。 呼叫系统的优劣直接关系到 病人的安危，历来受到各大医院的普遍重视。它要求及时、准确、可靠、简便操 作、利于推广。系统的呼叫按钮放在病房内，显示装置安装在护士值班室内，两 者通过电线相连接在一起。当病房中的任意患者有呼叫请求时，按下呼叫按钮， 在护士值班室会进行声光报警，并在其显示器以及显示灯上显示病房的号码。本系统用两个 74LS148和一个 74LS248，外接一个数码管显示器和报警器来 实现病床呼叫系统。 能够实现病人和医护人员之间信息的传递。 每个病床都有一 个按键，当患者有需要时，按下按键，此时 值班室

6、的显示屏可显示此患者的病 房号和床位号， 医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。 此系统能够为医院提供 一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。课程设计说明书2 系统总体方案设计1、用优先编码器 74LS148和附加门电路实现 10病床呼叫系统，呼叫系统用 数码管显示呼叫床位号。2、用 2 片 74LS148扩展成 16线-4 线的优先编码器，第一片 74HC148输入 优先级别高的 8个输入，第二片输入优先级别低的 8个输入，即：第一 片的 S接地；根据 74HC148编码表，在第一片的输入 A15-A8均无有效电 平时，第二片工作，则将第一片的输出选通端 Ys接第二片的输入选通

7、端 S端。3、由两片 74HC148实现 16 线-4 线优先编码器的编码表如下表 2-2 16 线-4 线优先编码器编码表输 入 输 出SI0 I1I2I3I4 I5I6I7 Y2Y1 Y0 YEX YS1xxxxxx xx111110xxxxxx x0000010xxxxxx 01001010xxxxx0 11010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x0111111110010011111111110101111111111110课程设计说明书4、逻辑电路图如下图 2-1 两片 74LS148 实现 16 线 -4 线优先编码器逻辑图

8、5、选择哪 10 个输入作为本设计的输入，要考虑本设计要求用数码管显 示床位号。假如使用共阴极数码管，则显示译码器应选择驱动共阴极数 码管的显示译码器芯片。 74LS248或 7448 就是用来驱动共阴极数码管的 显示译码器芯片。 74LS248或7448输入为 4位8421码，即有 4个输入 端 A0A1A2A。3 允许的 10 种输入分别为 0000、0001、 0010、 0011、0100、 0101、0110、0111、1000、1001。将 10 线-4 线优先编码器的输出作为 74248或 7448的输入时， 只允 许有上述 10 种输出。那么由 10线-4 线优先编码器编码表，

9、我们只能选 择优先级别低的 10 种，而放弃优先级别高的 6种。10个输入端分别按 低电平有效制作开关电路。课程设计说明书图 2-2 开关电路图7、床位号码显示电路。将 16 线-4 线优先编码器的输出 Z0、Z1、Z2、Z3分 别与显示译码器芯片 74LS248或 7448的输入端 A0、A1、A2、A3连接，74LS248 或 7448的 7 个输出端 Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf、Yg分别于共阴极数码管 的 7 个阳极 a、b、c、d、e、f 、g 连接。 74LS248的其它附属端悬空不用。 连接图如下图所示。课程设计说明书图 2-3 床位号码显示电路连接图课程设计说明书3 软件

10、介绍1、Multisim 简介NI Multisim 是一款著名的电子设计自动化软件，与 NI Ultiboard 同属美国国家仪器公司的电路设计软件套件。是入选伯克利加大 SPICE 项目中为数不多的几款软件之一。 Multisim 在学术界以及产业界被广泛 地应用于电路教学、电路图设计以及 SPICE模拟。 Multisim 是美国国家 仪器（NI）有限公司推出的以 Windows为基础的仿真工具， 适用于板级的 模拟/ 数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬 件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电

11、路进行仿真。 Multisim 提炼 了 SPICE仿真的复杂内容， 这样工程师无需懂得深入的 SPICE技术就可以 很快地进行捕获、 仿真和分析新的设计， 这也使其更适合电子学教育。 通 过 Multisim 和虚拟仪器技术， PCB设计工程师和电子学教育工作者可以 完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综 合设计流程。2、multisim10 概述通过直观的电路图捕捉环境 , 轻松设计电路，通过交互式 SPICE仿真 , 迅速了解电路行为，借助高级电路分析 , 理解基本设计特征，通过一个工 具链 , 无缝地集成电路设计和虚拟测试，通过改进、整合设计流程 , 减少 建模

12、错误并缩短上市时间。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强 大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim ，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE分析和虚拟仪器，您 能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流 程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。3 、 multisim10 仿真方法介绍按照任务书上的要求，结合题型的目的，画出相应的电路框图。根据 电

13、路图选择器件连接电路。设计各个模块的功能以及其详细的电路连接方 法。先在 Multisim 中将各个模块连接到一起 , 注意检查各个部分是否连接 正确和连接端是否连接好。检查设计思路以及电路，按照设计框图原理， 查看仿真电路与原理图是否吻合。如果不吻合则需要就将其逐个问题解课程设计说明书决，直到所有问题都解决了为止。反之就可以进行下一步。然后单击运行 按钮运行仿真。根据仿真情况与课程设计任务对比，对于不能实现的任务 修改并调试程序，重新装载并重新运行调试仿真，直到实现能完全实现所 要求的功能为止。 （注意所选择的芯片参数是否正确，是否连接正确，在 测试看看各管脚的电平是否符合理论计算上达到的值

14、，同时观察各个集成 器件的各个管脚的电平变化情况，以及数码显示器的显示是否正确。如果 不正确进一步改进和简化程序在进行调试仿真。4、 Multisim10.0 的界面图 3-1 Multisim10.0 的界面课程设计说明书4 主要器件简介1、74LS148编码器74ls148 芯片管脚:0 7编码输入端（低电平有效 ） EI选通输入端（低电 平有效）,A0 、A1、A2三位二进制编码输出信号即编码输出端 （低电平有 效）,GS 片优先编码输出端即宽展端 （ 低电平有效 ）, EO选通输出端，即使能 输出端。2、74LS248译码器七段显示译码器输入的是 8421BCD码，输出的是能驱动七段显

15、示器的 高低电平信号。所以它有四个输入端，分别为 D C B A和一些控制输入端。 七个输出端分别是 A、B、C、D、E、F、G。这类译码器全称为 BCD七段译 码器 / 驱动器。如 74246、74247、74248、 CC4547等。3、7 段共阴极数码管led 数码管（ LED Segment Displays ）由多个发光二极管封装在一起 组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔 划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成 8 字形构成的，加上小 数点就是 8 个。这些段分别由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。 led 数码管（LED Segmen

16、t Displays ）是由多个发光二极管封装在一起组成“ 8”字 型的器件， 引线已在内部连接完成， 只需引出它们的各个笔划， 公共电极。 led 数码管常用段数一般为 7 段有的另加一个小数点，还有一种是类似于 3位“+1”型。位数有半位， 1，2，3，4，5，6，8，10位等等， led 数码 管根据 LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED的这些特性，对编 程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外， 编程方法也是不同的。本设计用的是 7 段共阴极数码管。课程设计说明书1、5 仿真结果演示0 号床位呼叫显示图 5-1 0 号床位呼叫显示图9课程设计说明书2、

17、 8 和 9 号床位同时呼叫时的显示图 5-2 8 和 9 号床位同时呼叫时显示图10课程设计说明书3、无床位呼叫时显示图 5-3 无床位呼叫时显示图11课程设计说明书6 设计结论1、能实现的功能当有病人紧急呼叫时，产生声音提示，并显示病人的编号；根据病 人的病情设计优先级别，当有多人呼叫时，病情严重者优先；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他呼叫病人的病 号。2、本设计分为四个主要功能模块病床呼叫模块，优先选择模块，译码显示模块，以及蜂鸣器模块。 这些模块共同工作完成本电路的功能实现。3、功能实现简介其中运用了 16 线4 线优先编码器 74LS148D来实现优先选择

18、模 块主要功能，其中运用自己设计的小规模逻辑门电路， 7 段字形译码 器 74LS248D和共阴极七段数码管来实现译码显示模块主要功能， 运用 蜂鸣器来实现呼叫模块。 信号呼叫由呼叫显示模块的各个呼叫开关发 出，接着，信号传到优先选择模块，将优先级别最高的患者的信号选 择出来，并传到呼叫模块与译码显示模块：呼叫模块通过电路令蜂鸣 器鸣叫，同时译码显示模块通过小规模逻辑门集成电路与 74LS148D 将信号变换成对应的患者床号，并由七段数码管显示出来。当该病患 治疗后，断开其对应的呼叫开关，此时该系统将显示下一名较高优先 级的病患床号。4、设计定义用较为简单的数字电路实现了一个具有实际应用背景的

19、病房呼叫 系统的设计。12课程设计说明书7 设计体会刚开始使用它的时候， 有很多次仿真结果与实际差很多， 刚开始给我的 感觉很不好，经过王志秦和成凤敏两位老师的悉心指导以及这么长一段时间 的使用和查资料解决相关问题， 我终于明白了一句话， 软件本身很不错， 但 是能不能得到比较精确的结果在于用的人， 你会不会使用它。 事实确实如此。 不过仿真终究是在理想情况下对电路进行的模拟， 与现实的结果会有较大的 差距，但并不能否认它的用处， 因为在熟悉之后就可以根据经验由仿真数据 进行实际电路的评估与制作！ 所以工具本身很不错， 但是能不能得到比较精 确的结果在于用的人， 你会不会使用它！ 但是有一个问

20、题也会随之而来， 就 是设计人员在设计电路的时候不会从 Mulitisim 中去查找合适的元件， 而是 根据要求与指标先查找合适的元件， 然后再去验证自己的正确性， 这样一来， 就会有许多元件可能在 Multisim 中找不到，查找 Multisim 中相同参数的元 件又很麻烦， 怎么办呢？幸好 Multisim 可以创建仿真元件模型， 否则的话， 我们设计出来的东西就只有实际搭出来验证了， 这样就会浪费很大的人力物 力财力。下面我就说一下仿真模型的创建步骤。 首先要准备好器件的 Pspice 模型，这是最重要的，没有这个东西免谈，当然 Spice 高手除外。下面就可 以利用 Multisim 的元件向导功能制作自己的仿真元件模型了。将刚刚做好 的元件保存，你可能注意到了，保存的路径里面没有出现 MasterDatabase ， 即主数据库，这就是 Multisim 做的较好的其中一方面，你无论是新建元件 还是修改主数据库里面的元件， 都不会影响主数据库里面的元件， 选好路径 以后点击 Finish 即可，一个新元件就被创建了。在本次电子技术课程设计中， 无论是电路元件的选择还是电路的