医院病人紧急呼叫系统课程设计报告书

1、湖南工程学院课程设计课程名称数字电子技术课题名称医院病人紧急呼叫系统专业班级学号姓名指导教师.2011年1月5日.专业 .专注.湖南工程学院课程设计任务书课程名称:数字电子技术题目:医院病人紧急呼叫系统专业班级 :学生姓名 :学号 :指导老师 :审批:任务书下达日期2010 年 12 月 27 日星期一.专业 .专注.设计完成日期2011年1月5日星期五设计内容与设计要求一设计内容：1、设计一 医院病人紧急呼叫系统要求如下 :1 ） . 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 。2） . 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。2、用 EWB

2、 进行仿真3、在实验室组装实际电路并调试通过4、写出设计报告二、设计要求 ：1、思路清晰 ，给出整体设计框图和总电路图；2、单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3、写出设计报告；.专业 .专注.主要设计条件1提供调试用实验室；2提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片；说明书格式1 课程设计封面 ；2 任务书；3 说明书目录 ；4 设计总体思路 ，基本原理和框图 （总电路图 ）；5 单元电路设计 （各单元电路图 ）；6 安装、调试步骤 ；7 故障分析与电路改进 ；8 总结与体会 ；9 附录（元器件清单 ）；10 参考文献11、课程设计成绩评分表.专业 .专注.进度安排第一周星期一上午布置任务 、

3、讲解星期一 下午 - 星期二下午 查资料进行设计第二周星期一上午 领元件 （实验楼四楼电子实习实验室）星期一下午 - 星期四下午调试电路（实验楼四楼电子实习实验室 ）星期五答辩参考文献.专业 .专注.?数字电子技术基础 ?周良权编?电子技术课程设计指导 ?彭介华编?电子技术基础实验 ?陈大钦编说明书目录第一章设计总体思路 ，基本原理和框图 （总电路图 ）11 设计要求 712 设计总体思路 713 整体设计框图 8二 单元电路设计 （各单元电路图 ）21 信号锁存 9.专业 .专注.22 优先编码 1023 进制转换 1124 其他器件 1325 总电路图 13三 安装、调试步骤31 安装步骤

4、 1532 调试步骤 15四 故障分析与电路改进 16五 总结与体会 17附录 18 评分表 19第一章1.1设计要求：1. 当病人出现紧急情况需要医生急救时，按下床旁边的点动开关，此时在医护室就可以看到病人的编号（在此设定为1-4号四个病人，病情依次加重）。2. 根据病人病情设置优先级别。当有多人同时按下开关.专业 .专注.时，病情严重者优先（4号优先级最高）。3. 医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，按下清除键，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。1.2设计总体思路：依据设计要求，要实现多个病人同时呼叫时显示优先级最高的那个，所以应首先考虑优先权问题，这个可以用优先编码器解决；又考虑到呼

5、叫信号需要反馈又涉及到锁存问题，可以用触发器解决，同时也可以实现信号的清除，大体思路如下：整个系统由信号锁存，信号优先编码，二进制译码，信号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选送，并提供相应的显示输出编码；呼叫信号由信号锁存（触发器）进入，再进入优先编码（优先编码器）；同时信号回馈给信号锁存区，循环运作，直至呼叫信号完全提示，同时加入逻辑控制(清 0)。其中信号锁存用到双 D 触发器 74LS74, 优先编码用 8-3优先编码器74LS148, 二进制译码用3-8二进制译码器74LS138,信号呼入

6、用到六反相器 74LS04.专业 .专注.1.3 总体设计框图 ：.专业 .专注.第二章单元电路设计2.1 信号锁存信号锁存用 74LS74正边双 D 触发器，其真值表如下图：输入输出预置清除时钟DQQSDRDCP01xx1010xx0100xx111111011001110xQ0Q0其管脚图如下：.专业 .专注.74LS74双D 触发器的动作特点是在选通端接高低不同电平时有不同的作用。由真值表可知：预置端接低电平时，输出端Q为 1；预置端接高电平，清零端接低电平时，输出端 Q 为 0；预置端和清零端同时接高电平时，输出端 Q 与输入端 D 相同。假设 Q的初始状态为低电平，当给 SD一个高电

7、平，输入一个时钟信号时，D 触发器被强制翻转，这时 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 2个 7474分别代表 4 个病人，事先把 D 端接高电平，当给了时钟脉冲 CP 后，Q 端出高电平 1，Q端出低电平 0。由于优先编码器 74148 为低电平输入有效，所以我们要用的为输出端为低电平的 Q。当清除端给触发器 RD（即 CLR端）信号 0 后，Q端出 1，利用这点可以对信号进行清除，接着便会显示次优先级病人的信号。后面还会再用到 2 个 7474.专业 .专注.锁存由 74138出来的信号，用来当作清除开关，利用此

8、信号接至前面 2 个 D 触发器的清除端。2.2优先编码在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号，而优先编码器已经将输入信号的优先顺序进行了安排，当同时有几个信号输入时，只对其中优先级最高的那个进行编码输出。在此设计电路中，优先编码器可以用8-3线优先编码器74LS148. 其真值表如下：其引脚图如下：.专业 .专注.由真值表可以看出，在 E10 时，电路正常工作，0-7 输入端当中可以同时有几个输入端为低电平。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，其余的类似。而在本试验中给出的四路信号中 4 号位的优先给最高，所

9、以事先把 I7-I5 接高电平，把 4 号触发器的信号接至 I4，3-1 号分解接至 I3-I1 。当 4 号病人按下按钮（CP）时，I4 出 0，无论I1-I3出什么信号都只出 011 ，所以 I4 的优先权最高，同理 I3的优先权大于 I2，I1 的优先权最低。2.3 进制转换二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的十进制高低电平信号。由于需要反馈信号，要用2 进制进行转换，由此用到 3-8 二进制译码器 74138. 其引脚图如 下：.专业 .专注.其真值表如下：输入输出S1S2 S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y711111111101111111

10、110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110.专业 .专注.由功能表中可知：74LS138 的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平 1芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余 7 个输出引脚全为高电平 1。此电路中，当 Y3出 0 时就是清除了 4 号病人的呼叫信号，Y4 -Y6出 0 时分别清除了病人 3、2、1 号病人的呼叫信号。2.4 其他元件信号呼入要用到 CT74LS04反相器，其引脚图如下：真值表如下：A |

11、Y-1 | 00 | 1反向器功能较简单，就起了反向的作用，当输入为 0 时输出为1，当输入为 1 时输出为 0。由于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，数码管才能显示。2.5 总电路图.专业 .专注.整个电路的电路图如下：.专业 .专注.第 3 章 安装及调试步骤3.1 安装步骤安装步骤较简单，就是把系统所需的所有元器件安插在面包板上，但要注意布局合理，为减少布线带来的麻烦，尽量使相互连线多的芯片之间的距离拉近，这样还可以节省导线，还会降低由于导线的质量问题带来故障的风险。3.2 调试步骤调试其实是一件既要细心仔细又要全神贯注的事情，稍一分神就容易出错。可能会把线安插在错

12、误的管孔里，导致调试检查的时候很难发现。第一步，在所有器件安插完毕后不要急着通电，因为可能会有哪里的线接错没有被发现而造成短路，损坏器件，所以要先仔细检查各器件的电源、地线是否接对，各芯片的管脚是否接好，是否有漏接或多次重复接的现象。第二步，就可以通电检查调试了。这时再检查是否有管脚接错孔，或接触不良的情况。第三步，分块调试。根据具体的设计情况，对具体的每一个芯片进行调试，包括检查管脚是否接对，是否有接触不良，在它.专业 .专注.的下一个芯片处是否有它的输出信号。此实验线路中，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

13、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。第四步，联机调试。把全部电路联通后，对整个电路进行连贯的检测，看是否和预期结果相同。第 4 章 故障分析与电路改进由于整个电路不是特别复杂，线路不是特别多，所需的导线也不是很多，所以分析起来较容易。一 开始把整个电路连通后试电，并没有出现结果，甚至按开关都没用反应，检查线路也没用错误，就僵在那里一段时间。后来把整个电路拆了才发现板子的右边那块小的部分是不能用的，因为它与左边的板子无法连接到一起，就算连了电源线和底线过去

14、也没用。最终只能用左边的部分了。从新连了一遍后，整个线路没有问题，但数码管显示的数字不对，总显示 4，我们就从数码管的这根线开始往回找问题的错误点。边检查边用镊子拨动导线，终于发现了症结所在，是一根线接触不良，换了个管孔就可以显示 0 了。其实整个线路没有连错，基本上就是线与管孔接触的问题，有些管孔曾经出现过短路，估计被烧坏了，不能用了，就.专业 .专注.只能换个插了。对于电路的改进，我们觉得用 2 个 7474 触发器发送清零信号回触发器的清零端太麻烦了，根据要求，我们想到了用 74LS160 代替那两个触发器来实现逻辑清零。这样一来少用了一个芯片还少用了四个开关和很多导线，感觉可以试试，并

15、进行了试验，结果可行。第 5 章 总结与体会经过两周的课程设计，真的学到了很多，不仅对数电的知识进行了复习与应用，还提高了动手操作和解决问题的能力。开始是用 EWB 软件进行数字电路的仿真，由于原来学过一些这个软件，所以这个对我来说没什么难的，而且还帮助同学学习了点软件的应用知识。很快就连好了线路，并仿真成功了 。接下来是接线，这个也不是很难，按照电路图仔细的接，这点很重要，因为它直接影响到后来的调试。接线最好是一个人接，这样出现错误的几率较小，而且检查起来也好发现错误的线路。再后来就是调试了，这个环节应该是最让人头痛的，因为结果不对，你检查的方式不对，很难发现错在哪里，一但进入一个死胡同而不想换个思路重新检测，那就很难出来，很难解决问题。这期间，我发现问题解决问题的能力得到了很好的提.专业 .专注.高，知道什么样的问题如何去检查，如何去应对，如何去找到解决办法。这两周的时间真的过的很充实，很值得，因为学到了上课学不到的，而且会对以后的学习、工作有很大的帮助的经验，知 识。附录 (元器件清单 )CT74LS041 片CT74LS744 片CT74LS1481 片CT74LS1381 片（ 可用 74LS160 代替两片 74LS74 实现逻辑清零 ）参考文献?数字电子技术基础?