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：2012年12月12日本次的课程设计是要设计一个病房呼叫系统。该系统能对6张病床进行统一 监护，能够对不同优先级的呼叫进行优先响应处理，对发出呼叫的病床都有其对应灯进行提示，还能显示优先级最高的呼叫病床号， 并由蜂鸣器发出呼叫声，当 护士接受到信号，便赶到优先级最高的病人房间，把该床的灯熄灭，从而显示次 优先级的病床，以此类推。该设计主要是用多个开关、74LS148优先编码器、74LS47译码器、74LS04反向器、七段共阳LED数码管、蜂鸣器、发光二极管和 若干个逻辑门电路来实现的。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词：病

2、房呼叫系统，优先级，逻辑门电路AbstractThe 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 ward's calling depend on different level and the nurse can deal with it for the highest calling. We have six LED and a ni xietub

3、e to show differe nt ward. The buzzer can catch the atte nti on of nu rse. Whe n the nurse receive the sig n, she can go to take care of the patie nt as soon as possible. This system has some switches, 74LS148Priority En coder, 74LS47Decoder, 74LS04reverser, LED Digitro n and so on 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Key wo

4、rds: The ward's calling system； Priority ； Logic Gates 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。4酽锕极額閉镇桧猪訣锥。4彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。4謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。6鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。7籟丛妈羥为贍债蛏练淨。7預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。9铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。10擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。11贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。12坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。14蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。14買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。1615綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。16驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。16猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。16锹籁

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6、.4.1电路设计中主要存在的问题及解决方法 4.2仿真过程中主要存在的问题及解决方法 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5.2功能扩展6. 所用元器件一览表（元器件型号、功能、数量、成本核算）7. 组内详细分工情况及完成情况错误！未定义书签7.1组内分工 错误！未定义书签7.2完成情况 参考文献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

7、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。阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。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；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

8、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 平导通7

9、4IS148，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。氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。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

10、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。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。1.3 系

11、统总体框图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，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。2.2编码器部分该部分选用74IS148优先编码器，此编码器为8线-3线编码器，可以实现对8个输入的优先选择，我们这里只需要用到6个病房的输入，另外两个引脚接 高电

12、平。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。74IS148的引脚图EI01234567A2A1A0GSE0HXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHInputsOutputsH - High, L - Low, X 一 irrelevant74ls148的真值表2.3数码管显示部分R7 Resi470®：BI RBOG GNIXCC此部分我们选用共阳数码管，对应的芯片

13、选用驱动共阳数码管的74IS47开始的设计中我们计划选用 CD4511驱动共阴的数码管，但是为了保护数码管的 LED灯，我们必须加上7个限流电阻，这样在设计上和成本上都不划算，所以我 们改用了共阳数码管。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。dSEGMENTJDENTIFICATLONi 1 已 EH 列！dmiT匚曰 TET013345&7 B 0101112 U 141&NUMERICAL DESIGNATIONS AND RESULTANT DISPLAY&74ls47对应的数码管显示DECIMAL_inPunsBI/KUO1OUTPUTSORNOTEFUNCTIONLTHBiD

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16、74ls148编码器输入管脚为低电平有效，故当拨动开关接低电平是电路 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。1“U(121110964>1234b1F vccABY0Y5A4Y4AlyiA2¥2A3VIGND74LS04的管脚图及原理图2.5蜂鸣器部分i.-Z此部分设计比较简单，只是用一个NPNE极管来驱动蜂鸣器，蜂鸣器接开关 的目的在于，当有多个病房同时呼叫时，护士可以先把刺耳的蜂鸣声关闭后 （数 码管仍显示呼叫病房号），再去处理病人。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。由于此部分与发光二极管是串联起来的，经我们在面包板上进行实物连接发 现，虽然蜂鸣器能正

17、常发声，但是二极管的亮度却明显暗了很多， 经过多次的实 验，我们最终决定给每个二极管加上 560欧的上拉电阻，电路图如下 :濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。LED：2.6电源部分Y1两掷电源端GNDI-GND电源部分较为简单，两脚电源端为外接 5V稳压电源的输入。至于外接的5V 稳压电源，我们是做在另外单独出来的板子上的， 这样的好处是：单独出来的稳 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5V电源的项目中，避免做每块板子都要另外设计 5V稳压模块，降低了制作成本，体现了节约 资源节约成本的思想。 -LEDD銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。5V稳压电源采用L7805模块TI心 |_CVc.|

18、9;远，魚AmM&LTudnBA A ff扫啦 11|»亠<1总电路图3.仿真结果及分析3.1电路设计二;TJLliT InJBUZZER 1000 HeR2 74ALS04lr.eX A74ALSO4BNLMB74ALS04BWLED1LED23.2仿真结果LED374ALS04BV474AL804BN74BL沁胴3E0 ；.VCCVCULED4074ALSO4BN-X.LED3步附匸|Lid A e 74ALSC4BNUdB74A1SC4BNUJC-4>-74AL5D46NU4&74AL5O4BNU4-E74ALSMBNU4FJ1i-10.1LED17

19、4LSJ7N7iLSU9N!.c y - A-J1ODUZZER 1000 HZLEDil羿LEID3-wLEDE25LED?Kay =LED!*IED2LEDS-HLEDLMlA>-74ALS0ABH74ALG04BN74ALS04BN7dAL$0gN74ALS04PN如U374LS47NTQL 吕"ISMLED42N3013BUZZER1000 Hz3.3仿真分析本次电路设计，主要通过利用所学到的74LS系列逻辑芯片以及共阳数码显示管，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

20、开状态。由于警示灯LED与逻辑非门串联，当逻辑非门左端输入为 0,则逻辑非 门右端输出1,接通呼叫电路，使警示灯LED发亮和蜂鸣器呼叫。另外，利用74LS 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 灯LED电路中。然而multisim 仿真软件中的仿真电路时有明显的发亮，但 是

21、通过实物连接电路后发觉由于输出功率较小，警示灯LED发亮程度较低甚至不亮，需要进一步的修改。后通过上拉电阻，加大通过LED的电流从而提高输出功率，使警示灯LED发光 .赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。利用555定时器设计蜂鸣器电路。本想通过利用 555定时器去控制蜂鸣器， 但是由于将两者连接，mutisim软件均告之有错误，因此改用三极管直接连 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。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 7，对应的 数字是0111,这与实验要求所产生的数字 0也就是对应的BCD码0000相矛 盾。由于现有知识有限，暂不能解决该问题。 裊樣祕廬

22、廂颤谚鍘芈蔺。原仿真电路本是利用4511BD译码器连接共阴数码显示管。不过后来由于实 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实验去 改至为利用74LS47译码器连接共阳数码显示管仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。4.2仿真过程中主要存在的问题及解决方法项目开始设计时由于查找的资料有限，用CD4511驱动共阴数码管，但后来发现用74ls47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 话还要给七段LED接限流电阻，而共阳数码管只需要在共阳端接一个限流电 阻，节省了材料。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。之前的设计是给74ls47,74ls148以及74ls04三个集成电路单独供电，这样 连

23、接的实验结果是：当按键全未接通时，数码管显示为7。虽然我们设计的系统只有六个病房，即使数码管显示 7对整个系统也没有太大影响，因为系 统中没有7号病房，护士可以不予理睬，但是如果有更好的方法就更好。于 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74148的EO端直接接7447的电源端，当按键未接通时 E0端为低电平，数码管不显示，当按键按下时，E0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

24、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，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。74IS148的E0输出端直接接74IS47的电源供电端，当没有按键按下时，E0 端为低电平，74ls47不工作，数码管无显示；当有按键按下时，EC端为高电平，74IS47正常工作，数码管显示对应的病房号。如果 74IS47单独接电 源端供电的话，当没有按键按下时，