病房呼叫系统电路设计(汤省文)

1、 电子技术课程设计电子技术课程设计题题 目：目： 病房呼叫系统电路设计 专专 业：业： 自动化 班班 级：级： 13 自动化 1 班 姓姓 名：名： 汤省文 学学 号：号： 24 指导老师：指导老师： 吴德林 小组成员：小组成员： 汤省文 余焕韬 张耿洲 成成 绩：绩： 2目目 录录一、技术指标一、技术指标 .11.1 课题及要求课题及要求 .11.2 功能描述：功能描述：.1二、整体方案设计二、整体方案设计.12.1 整体方案结构方框图整体方案结构方框图 .12.2 整体方案原理整体方案原理 .1三、单元电路设计三、单元电路设计.23.1 主控制电路设计主控制电路设计 .23.2 显示电路设

2、计显示电路设计 .33.3 病房门口指示灯电路设计病房门口指示灯电路设计 .33.4 护士值班室报警电路设计护士值班室报警电路设计 .43.5 整体电路整体电路 .43.6 proteusproteus 仿真仿真 .63.7 实物图实物图 .73.8 整机原件清单整机原件清单 .7四、测试与调整四、测试与调整.84.1 主控制电路的测试与调整主控制电路的测试与调整 .84.2 显示电路的测试与调整显示电路的测试与调整 .84.3 病房门口指示灯电路测的试与调整病房门口指示灯电路测的试与调整 .84.4 护士值班室报警电路的测试与调整护士值班室报警电路的测试与调整 .94.5 整体电路测试整体电

3、路测试 .9五、设计小结五、设计小结 .935.1 设计任务完成情况设计任务完成情况 .95.2 问题及改进问题及改进 .95.3 心得体会心得体会 .10附录附录.11参考文献参考文献.151一、技术指标一、技术指标1.1 课题及要求课题及要求某医院有七个病室，每个房间都装有呼叫按钮，同时在护士室有相应的显示电路，即能看到是哪个病室呼叫。现要求：一号病室的呼叫优先权最高，七号最低，使用 74LS148 及其它门电路设计满足上述要求的组合逻辑电路。有病人呼叫时蜂鸣器响起，显示单元电路显示病房间号。1.2 功能描述：功能描述：1、呼叫功能：七个病室每个病室都装有一个呼叫按钮，当病室有需要时，可以

4、通过呼叫按钮进行呼叫2、显示功能：在护士值班室内有相应的显示电路，可以看到是哪个病室在呼叫及相应病房门口 LED 指示灯亮起并闪烁，蜂鸣器响起。3、优先权：七个病室呼叫具有优先权，其中一号病室优先权最高，七号病室优先权最低。只要有一号病室呼叫时，不管其他六个病室是否呼叫，显示电路均显示一号病室；一号病室不呼叫时，只要有二号病室呼叫，不管其他病室是否呼叫，显示电路均显示二号病室依次类推。优先权的功能是由 74LS148 芯片实现的。4、LED 指示灯的闪烁及蜂鸣器的响起由 555 定时器组成的多谐震荡器控制二、整体方案设计二、整体方案设计2.1 整体方案结构方框图整体方案结构方框图2.2 整体方

5、案原理整体方案原理1、检测病房信号检测病房信号编码译码电路显示电路多谐震荡指示电路（声音）多谐震荡指示电路（灯闪烁）2通过病房开关控制输入高低电平从而使后续电路产生相关信号。编码译码电路通过开关 S1S7 的开与关控制振荡电路 LED 的闪烁，也控制 74LS148 的输入进而控制其输出，但 74LS148 有优先编码功能（当一号病房的按钮按下时，无论其它病房的按钮是否按下，护士值班室的数码显示“1” ，即“1”号病房的优先级别最高，其它病房的级别依次递减）74LS148 的输出控制 74LS47 的输入，由 74LS47 的输出控制其显示电路的相关功能。显示电路开关闭合蜂鸣器发声，相关开关闭

6、合七段共阴显示器显示对应开关病房号。其中 S1S7 依次对应 1 号7 号病房多谐震荡指示电路通过 555 芯片与外围元件连接构成相应要求的多谐振荡器三、单元电路设计三、单元电路设计3.1 主控制电路设计主控制电路设计图图 31 主控制电路主控制电路 如图 31 所示电路由 7 个开关代表 7 个病房内的紧急呼叫开关，其下部接3地，灯正极接 5 伏电源，当开关合上时，相应的 LED 指示灯亮起。同时在74LS148 优先编码器的相应输入端输入低电平，其优先级依次从 S1S7。为了消除 EI 的影响，故将 74LS148 的 E0 输出端分别与 A0、A1、A2 通过与门输出，将编码信号优化。3

7、.2 显示电路设计显示电路设计图图 32 显示电路显示电路如图 32 所示，当 74LS47 译码器的 LT、BIRBO 端接高电平，RBI 接任意电平时芯片正常译码，其输出的编码正好是七段数码管的工作编码，通过510 的限流电阻与共阳显示管连接成显示电路。3.3 病房门口指示灯电路设计病房门口指示灯电路设计4图图 331 病房门口指示灯电路病房门口指示灯电路如图 331 所示，病房门口的指示灯电路由 555 电路构成多谐震荡电路，芯片通过 5 伏电压供电，由于 RST 端为高电平时 555 电路震荡，而其连接端为低电平，故中间设置一个反相器。3.4 护士值班室报警电路设计护士值班室报警电路设

8、计图图 34 护士值班室报警电路护士值班室报警电路5如图 332 所示，该报警电路由 555 电路构成多谐震荡电路，并将震荡体现在蜂鸣器上。555 芯片由 5 伏电源供电。通过 proteus 软件模拟，当 R1 取1K、C 取 47nF、Cf 取 100uF，R2 在 1K 至 47K 调解时，频率在7700HZ300HZ 变化，并且占空比在 60%左右，调频特性体现得很好，同时该蜂鸣器取的是内部没有振荡器的蜂鸣器，故能很好的体现这一频率的变化。将 RST 端与 E0 端相接，在有开关合上时，E0 端输出为高电平，可以驱动 555电路的运行。其中 LED1 为护士值班室的呼叫显示灯，当有病人

9、呼叫时，此灯同时亮起，使其更直观。3.5 整体电路整体电路6图图 3-5 整体电路图整体电路图73.6 proteusproteus 仿真仿真83.7 实物图实物图3.8 整机原件清单整机原件清单元件数量555 芯片2 片74LS148 优先编码器1 片74LS04 非门1 片74LS08 与门1 片74LS47 BCD-7 段译码器1 片LED 指示灯9 个7 段数码管1 个510 电阻15 个5.1K 电阻8 个22 电阻1 个1K 电阻1 个30K 电阻1 个94.7K 电阻1 个47K 电位器1 个开关7 个10uF 电容2 个47nF 电容1 个100uF 电容1 个蜂鸣器1 个US

10、B 线与 USB 接口1 份4 脚底座2 个7 脚底座2 个8 脚底座1 个杜邦线若干电路板3 块导线若干螺丝若干锡丝若干四、测试与调整四、测试与调整4.1 主控制电路的测试与调整主控制电路的测试与调整将电源连接到主控制电路后，依次按下各个开关，LED 指示灯均能亮起，松开后指示灯灭。依次测试 A0、A1、A2 在各个开关按下时的输出信号，结果显示，当 J9 按下时 A2、A1、A0 依次是高高低电平，其他测试时也能正确输出其相应的电平。但是在测试 74LS08 与门输出端时出现错误，后经检查是芯片连接错误所致，修改后也能像 74LS148 一样输出正确编码。4.2 显示电路的测试与调整显示电

11、路的测试与调整将显示电路与主控制电路连接并接上电源后当依次按下各个开关后能相应地显示其数字，并且当多个开关同时按下时显示相应优先级较高的信号。说明这整个基础电路是好的。104.3 病房门口指示灯电路测的试与调整病房门口指示灯电路测的试与调整将电源连接到病房门口指示灯电路后，将输入端接上低电平后发现 LED 亮，但没闪烁。检查电路后，发现 555 芯片的 2,6 脚没有连接上，做出调整后，LED灯亮并且闪烁。但感觉在 1HZ 的震荡情况下闪烁并不明显，但至少能很好地体现其震荡电路的特性，因此也就没再改动。4.4 护士值班室报警电路的测试与调整护士值班室报警电路的测试与调整将电源连接到护士值班室报

12、警电路后，将输入端接上高电平，蜂鸣器发出吱吱声，当调节电位器后，发出频率不一样的声音，但声音并没有像模拟时的变化大，不过至少能体现其可调频的多谐震荡特性。4.5 整体电路测试整体电路测试将各个模块连接在一起后（由于多谐震荡电路占空间大，所以病房门口指示灯电路仅做了一个，并且接在了 S7 与 LED 灯间，用一个作示范）接上电源，依次按下开关后数码管依次显示器数字，并且蜂鸣器，相应的指示灯亮起，当S7 按下后病房门口指示灯闪烁。按下多个开关后，数码管显示优先级较高的数字，蜂鸣器想起，相应的指示灯亮起或闪烁。整体测试体现电路是成功的。五、设计小结五、设计小结5.1 设计任务完成情况设计任务完成情况

13、通过为期两周的课程设计，完成了本次设计的技术指标。在刚开始进行电路设计时由于不清楚软件对 74LS48 的仿真不准确这一缺陷，然后换成了74LS47,在译码部分花费了很长的时间。明白这一缺陷之后顺利很多，但在仿真病房门口指示灯电路时，在测试其输出电压峰值上花费了很长时间。对于整体的仿真还是很成功的。在制作实物时由于粗心将电路连接错误了，在检查更正之后很好地体现了本次设计的要求，特别在难以创新的情况下对声音报警电路的发声频率进行了可调节的设计，并且仿真出来的数据很理想。5.2 问题及改进问题及改进本次设计内容对多谐震荡的要求不是很高，其震荡频率的允许宽度很大，而采用 555 电路的成本相对较大，

14、并且元器件较多，如果用石英晶体及少量元11器件构成振荡电路会更实惠，并且也不会影响使用性能。其中病房门口指示灯电路的震荡频率能稍大些，如 5HZ，可能感觉出来会更好。5.3 心得体会心得体会在为期两周的课程设计中，我们初步尝试并掌握了对所学知识的灵活运用，收获狠多，与此同时，也看到了自身的不足，找到了许多需要改进的地方。首先遇到的问题，在进行电路仿真的过程中，由于对软件的归类不是很熟悉直接影响了仿真速度，也由于没结合实际导致软件仿真结果与实际有误差，所以在进行电阻的选择过程中，在自己电脑上可以运行出来的结果在学校电脑上却运行不出来，后来在老师的指导下多次改进，终于得到了满意的仿真结果。另外，由

15、于对各各原件的本质没完全弄明白在焊接时出现了一点微小的错误，导致了很大的麻烦，后来还好在大家的反复检查下才使电路工作正常。由此也让我们明白了在这方面也需要更加的仔细。其次，学习并运用了 proteus 软件后，体会到了此软件在电子电路中的强大功能与非凡作用，也让我们对本专业有了更清晰的认识，增加了我们对专业的兴趣。可以说这次的初步运用为以后打下了基础。最后，通过动手，查看芯片真值表，从而达到更合理正确的使用，加强了思考和解决问题的能力，为以后相关的电路方面设计与连接积累了宝贵的经验，同时加深了对相关知识的理解与运用，真正达到了理论与实践相结合的目的。在此，对老师的帮助表示衷心的感谢，也为小组间

16、的完美配合表示祝贺。12附录附录74LS148 优先编码器优先编码器简要介绍：74LS148 优先编码器允许同时输入两个及以上编码信号，不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。74LS148 管脚图74LS148 功能表1374LS47 BCD-7 段译码器段译码器简要介绍：74LS47 为 BCD-7 字段译码器驱动器，输出端（YaYg）为低电平有效，可去驱动共阳的数码管。（1）7 段译码功能（LT=1，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA 经 74LS47 译

17、码，输出低电平有效的 7 段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除 DCBA = 0000 外，RBI 也可以接低电平，见表 1 中 116 行。（2）消隐功能（BI=0）此时 BI/RBO 端作为输入端，该端输入低电平信号时，表 1 倒数第 3 行，无论LT 和 RBI 输入什么电平信号，不管输入 DCBA 为什么状态，输出全为“0” ，7 段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。（3）灯测试功能（LT = 0）此时 BI/RBO 端作为输出端， 端输入低电平信号时，表 1 最后一行，与 及DCBA 输入无关，输出全为“1” ，显示器 7 个字段都点亮。该功能用于 7 段显示器测试，判别是否有损坏的字段。（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时 BI/RBO 端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时 DCBA = 0000，表 1 倒数第 2 行，输出全为“0” ，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA0，则对显示无影响。该功能主要用于多个 7 段显示器同时显示时熄灭高位的零。1474LS47 管脚图74LS47 功能表74LS08 与门与门简要介绍：实现与逻辑，即 Y=AB1574LS08 功能表74LS04 反向器反向器简要介绍：实现逻辑非，即