毕业论文---医院病人紧急呼叫系统课程设计

1、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 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 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； 2 主要设计条件 1提供调试

2、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 3 进度安排 第一周星期一上午布置任务、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 数字电子技术基础周良权编 电子技术课

3、程设计指导彭介华编 电子技术基础实验陈大钦编 4 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7 12 设计总体思路7 13 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 22 优先编码10 23 进制转换11 24 其他器件13 25 总电路图13 三安装、调试步骤 31 安装步骤15 32 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 5 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

4、重） 。 2.根据病人病情设置优先级别。当有多人同时按下开关时， 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

5、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, 信号呼入用到六反相器 74LS04. 6 1.3 总体设计框图： 7 第二章第二章 单元电路设计单元电路设计 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 预置清除时钟 SD RD

6、 CP 0 1 x 1 0 x 0 0 x 1 1 1 1 1 1 0 其管脚图如下： 输出 Q Q 1 0 1 1 0 Q0 0 1 1 0 1 Q0 D x x x 1 0 x 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 8 平，Q输出为低电平。触发器可以保持信号,同

7、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 R D （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 锁存由 74138 出来的信号，用来当作清除开关，利用此信号接 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

8、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： 9 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， 所以 事先把 I7-I5 接高电平，把 4 号触发器的信号接至 I4，3

9、-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： 10 其真值表如下： 输入 S1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 S S 2 2 S S 3 3 输出 Y 0 Y 1 Y 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A2A

10、1A0 000 001 010 011 100 101 110 111 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 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

11、，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 11 信号呼入要用到 CT74LS04反相器，其引脚图如下： 真值表如下： A | Y - 1 | 0 0 | 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 整个电路的电路图如下： 12 13 第第 3 3 章章 安装及调试步骤安装及调试步骤 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

12、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

13、，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 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。 14 第第 4 4 章章故障分析与电路改进故障分析与

14、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，

15、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，并进 行了试验，结果可行。 15 第第 5 5 章章总结与体会总结与体会 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

16、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 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。 附录附录( (元器件清单元器件清单) ) CT74LS041 片 16 CT74LS744 片 CT74LS1481 片 CT74LS1381 片 （可用 74LS160 代替两片 74LS74 实现逻辑清零） 参