实训任务5.1医院病房呼叫控制电路设计

电子技术主编：徐超明李珍2026/7/231知识目标：熟知编码器的基本功能和常见类型，理解优先编码器的工作特点，掌握利用编码器设计电路的方法。理解译码器的功能，了解译码器的类型，掌握利用译码器设计电路的方法。了解显示译码器的基本知识，掌握共阳、共阴七段显示数码管的相关内容，会利用常见显示译码器构成数码显示电路。理解数据选择器的逻辑功能。了解数据选择器在多路数据传输、数据通道扩展及实现逻辑函数功能方面的应用。了解抢答器的组成，能分析各单元电路的功能和抢答器的工作过程。能分析和设计用中规模集成芯片组成的逻辑电路。项目5中规模组合逻辑电路的分析和设计2026/7/232技能目标：能检测常见编码器的逻辑功能；会利用优先编码器设计典型的逻辑控制电路。能检测常见译码器的逻辑功能，会利用译码器设计典型的逻辑电路。能检测判断出七段显示数码管的管脚排列顺序，会利用显示译码器构成一位数码显示电路。能检测常见数据选择器的逻辑功能，会利用数据选择器设计典型的逻辑电路。用仿真软件能对抢答器进行仿真调试。能利用常用的中规模集成芯片，设计简单、常用的功能电路。项目5中规模组合逻辑电路的分析和设计2026/7/233素质目标：组合逻辑电路可以实现特别的逻辑功能，即使实现功能相同的逻辑电路，所用到的元器件数量及类型都有可能不同，选用的元器件越少，越经济、资源浪费越少，即使报废，也会降低对环境污染程度，进而节约意识、摒弃浪费观念，树立“绿水青山”的环保意识。项目5中规模组合逻辑电路的分析和设计2026/7/234工作任务：验证编码器和译码器的逻辑功能。用优先编码器74LS148设计医院病房呼叫控制电路。用3线-8线译码器74LS138设计交通灯故障报警电路。用3线－8线译码器74LS138设计全加器。七段显示译码电路的设计和调试。用双4选1数据选择器74LS153设计全加器。用8选1数据选择器74LS151设计四人多数表决器电路。抢答器的设计与制作。项目5中规模组合逻辑电路的分析和设计2026/7/2355.1医院病房呼叫控制电路设计5.1.1中规模组合逻辑电路的设计方法5.1.2编码器实训5-1：优先编码器74LS148逻辑功能测试5.1.3医院病房呼叫控制电路的设计实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计实训任务5.1医院病房呼叫控制电路设计2026/7/236实训任务5.1医院病房呼叫控制电路设计

某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮都没有按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而四号病室的按钮按下时，四号灯才亮。

用优先编码器74LS148和门电路设计满足上述控制要求的逻辑电路。72026/7/23设计要求：中规模组合逻辑电路小规模组合逻辑电路中规模集成器件设计组合逻辑电路“最合理”：使用的中规模集成器件的片数最少，种类最少，而且连线最少。设计步骤：（1）根据给定事件的因果关系列出真值表（2）由真值表写函数式（3）对函数式进行变换（4）画出逻辑图，并测试逻辑功能。不需要化简，只需要变换。每一种中规模集成器件，都有它自己特定的逻辑函数表达式，所以采用这些器件设计电路时，必须将待实现的逻辑函数式变换成与所使用的集成器件的逻辑函数式相同的形式。5.1.1中规模组合逻辑电路的设计方法2026/7/238常用的中规模集成器件主要有：全加器、编码器、译码器、数据选择器等。

5.1.1中规模组合逻辑电路的设计方法2026/7/239编码：用二进制代码表示文字、符号或者数码等某种信息的过程。编码器：完成编码功能的逻辑电路。编码器种类按照输出代码不同分类：二进制编码器、二－十进制编码器；按照工作方式不同分类：普通编码器和优先编码器。5.1.2编码器2026/7/23101.普通编码器某一时刻只允许一个输入端为有效的输入信号。二进制普通编码器的逻辑功能：根据产生了有效电平（可能是高电平，也可能是低电平，视具体情况而定）的输入端的序号，在输出端产生一组对应的二进制编码。5.1.2编码器2026/7/23113位二进制普通编码器输入是0~7等8个信号（“非号”表示低电平为有效的输入电平），输出是3位二进制代码Y2~Y0。又称为8线－3线编码器。5.1.2编码器2026/7/2312

逻辑图逻辑函数表达式

当任何一个输入端为有效电平（本例为低电平有效）时，三个输出端的取值组成对应的3位二进制代码

。。

＝0时，输出的代码为“101”。满足真值表5.1.2编码器2026/7/23132、优先编码器允许同时输入几个输入信号，电路只对其中优先级别最高的一个输入信号进行编码。5.1.2编码器2026/7/23148线－3线优先编码器74LS148

（1）选通输入端

（2）编码输入端（3）编码输出端

（4）选通输出端和扩展端反码输出低电平有效低电平有效低电平有效5.1.2编码器2026/7/2315（1）选通输入端（2）编码输入端（3）编码输出端

低电平有效编码器才能正常编码无论输入端如何，所有输出端均被封锁在高电平优先权最高低电平有效优先权最低反码输出5.1.2编码器2026/7/2316（4）选通输出端和扩展端低电平有效表示“此片未工作”，输出=1，＝1。当无有效编码信号输入时，输出=1，＝0。表示“此片工作”，当有有效编码信号输入时，输出=0，＝1。2026/7/2317表中出现的3种=111情况可以用不同状态区分。

用两片74LS148接成的16线－4线优先编码器5.1.2编码器2026/7/2318实训流程：将16脚接＋5V；8脚接地；选通输入端接地或接＋5V；

7～0接逻辑开关K8～K1；

接电平指示L3、L2、L1。接电平指示L8、L7。观察各输出端的状态。实训5-1：优先编码器74LS148逻辑功能测试2026/7/231974LS148的逻辑功能为：___________________________。实训5-1：优先编码器74LS148逻辑功能测试2026/7/23205.1.3医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2321设计要求：

某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。现要求当一号病室的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮都没有按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而四号病室的按钮按下时，四号灯才亮。实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2322（1）实际问题转化为逻辑问题：一、二、三、四号病室的按钮作为输入变量分别用X1、X2、X3、X4来表示，并且用“1”表示按钮按下，“0”表示按钮未按下；

一号、二号、三号、四号4个指示灯作为输出变量分别用L1、L2、L3、L4来表示，“1”表示灯亮，“0”表示灯未亮。（2）列出真值表。输入输出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100001XX0100001X001000010001实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2323（3）查阅资料，明确74LS148集成电路的引脚及其功能：编码输入端有

（优先权从高到低），

电平有效，对应

脚；编码输出端有

，

码输出，对应

脚；其他输入控制脚有：

，正常工作时接

电平；电源为

脚；接地为

脚。低反4、3、2、1、13、12、11、106、7、9低1682026/7/23242026/7/2325实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计输入输出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100001XX0100001X001000010001（4）比较病房呼叫控制电路真值表与74LS148功能表确定输入端、输出端和控制端。并画出病房呼叫控制电路的逻辑图。输入端：X1、X2、X3、X4分别经非门后输入至输出端：经一定的门电路接至电平指示L1、L2、L3、L4。控制端：接低电平。实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2326输入74LS148输出输出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100100001XX1010100001X110001000011110001实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2327实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2328控制电路的逻辑图

74LS04六反相器74LS11三3输入与门74LS148优先编码器输入74LS148输出输出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX100100001XX1010100001X110001000011110001实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2329实训5-2：医院病房呼叫控制电路的设计2026/7/2330（5）根据逻辑图完成电路安装控制电路的逻辑图

123456981110131274LS04六反相器74LS08四2输入与门74LS148优先编码器131211456213109813121110597614156、验证病房呼叫控制电路的逻辑功能（与真值表比较）。输入输出X1X2X3X4L1L2L3L41XXX01XX001X0001实训5-2：医院病房呼叫控制电路的