医院病人紧急呼救电路设计Word文档格式.docx
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首先了解系统功能,并根据系统需要实现的功能选择相应的功能芯片,然后查找相关芯片的数据手册,了解各种类型芯片的特性和功能,选择合适的数字芯片型号,最终确定系统的实现方案。
其次要思路清晰的给出整体设计框图和总电路图,然后单元电路设计时给出具体设计思路和电路。
1.2课程设计的要求
查找优先编码器74LS148、74LS74正边双D触发器、74138二进制译码器、CT74LS04反相器的数据手册,了解各芯片的工作原理、性能参数。
根据参考数据手册等相关资料进行各模块电路设计[1]。
利用Proteus软件画出电路原理图和仿真图,调整合适的器件参数,运行仿真,检验仿真结果的正确性。
2医院病人紧急呼救电路设计方案制定
2.1医院病人紧急呼救电路的基本原理
系统由呼叫信号锁存,优先编码,二进制译码,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信号。
由优先编码器判别信号的优先级,并输出相应的编码到显示器和译码器。
二进制译码单路译出当前最高级别的呼叫,待医护人员处理完后,清除呼叫的触发器信号,再根据呼叫信号的优先顺序对其他信号进行处理[2]。
2.2医院病人紧急呼救电路设计的技术方案
1.当病人紧急呼叫时,显示病人的编号(在此设定为4—7号四个病人病情依次加重。
)
2.根据病人病情设置优先级别。
当有多人呼叫时,病情严重者优先。
3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后,按一次医生控制按键,系统会清除当前最高优先级编号,显示此优先级编号。
依次类推系统按优先级从高到低依次显示其他呼叫病人的编号,当全部处理完后,系统默认显示为零[3]。
优先编码
信号锁存
显示
呼叫信号
二进制代码
、
清除
图1系统框图
3医院病人紧急呼救电路设计方案实施
3.1信号锁存电路
74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是CP的上升沿到达时输出端状态的转换,并且触发器所保存下来的状态仅取决于CP上升沿到达时的输入状态。
Q的初始状态为低电平,当给SD’一个高电平时,输入一个时钟信号,D触发器被强制翻转,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[4]。
这个电路用到4个7474分别代表4个病人,先把D端置高电平,当给了时钟CP后Q端出高电平1,Q’端出低电平0,我们要用的输出端是Q’。
当清除端给了信号0后Q端出1,利用这点可以对信号进行清除,这样即会显示其它病人的信号。
后面还会再用到4个7474锁存由74138出来的信号用来当作开关,再利用此信号接至前面4个D触发器的清除端[5]。
图274LS74正边双D触发器
图3信号锁存电路图
3.2逻辑控制电路
逻辑控制电路运用74121单稳态触发器和74LS160计数器,单稳态触发器输入端接高电平,此时为稳态,输入为低电平输出为高电平,此时为暂态;
74LS160有异步清零和同步置数功能。
单稳态触发器输出端按74LS160清零端,当医护人员按下开关对74LS160清零,单稳态触发器再次暂时对74LS160清零,也就实现医护人员处理完当前最高级别的呼叫后,显示下一编码,当最高级别再次呼叫时,能显示其编码,并且也实现了按优先级别显示编码能依次清除[6]。
图4逻辑控制电路图
3.3优先编码电路
图5优先编码电路图
8-3线优先编码器74LS148其引脚如下图所示:
图674LS148引脚图
表174LS148真值表
从真值表中可以看出,在E1=0时电路处于正常工作状态,允许0-7当中同时有几个输入端为低电平,即有编码输入信号。
其中7的优先级别最高,0的优先级别最低,即当7=0时,无论其它输入端有无信号输入,输出端只给出7的编码,其余的同样按优先级别从高到低类推[7]。
在此次试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高,所以把7号触发器信号接至I7,6—4号分解接至I6-I4。
当7号病人按下按钮(CP)时,I7出0,无论I4-I6出什么信号都只出001,所以I7的优先级别最高,同理I6,I5,I4的优先级别从高到低依次排列[8]。
3.4二进制译码电路
图8二进制译码单元电路原理
表274lS148真值表
此电路中,当Y1’出0时就是清除了7号病人的呼叫信号,Y2’-Y4’出0时分别清除了病人6-4的呼叫信号[9]。
图974LS138引脚图
3.5总电路图
图10呼叫系统原理图
3.6元件清单
表3所用元件清单
名称
型号
数量
8线—3线优先编码器
74LS148
1个
3线—8线译码器
74LS138
双上升沿触发D触发器
74LS74
4个
六反相器
74LS04
十进制同步计数器
74LS160
单稳态触发器
74121
显示器
8段共阴
单刀双掷开关
SW-SPDT
5个
4医院紧急呼救电路设计的仿真实现
4.1仿真软件介绍
Proteus不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
丰富的器件库:
超过27000种元器件,可方便地创建新元件;
智能的器件搜索:
通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件;
智能化的连线功能:
自动连线功能使连接导线简单快捷,大大缩短绘图时间;
支持总线结构:
使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰;
可输出高质量图纸:
通过个性化设置,可以生成印刷质量的BMP图纸,可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。
Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:
元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等[10]。
课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。
由于Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库,提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
4.2医院紧急呼救电路设计仿真实现
按照上面的总电路图建立仿真电路,观察八段共阴显示器上面的输出,下面的图就是仿真的输出结果,当4-7号病人都按下开关呼救按钮,优先显示级别最高的。
图11仿真电路图
5总结及心得体会
这两周的数字电子课程设计,总的来说还是有不少收获的。
因为在这个过程中发现了不少的问题。
然后自己去查资料和向同学和老师请教终于把遇到的问题解决了,在这个过程中我学到了不少的新知识。
在做这次设计的过程中我学会了使用protues软件,我以前没有接触过这个软件,后来看到有的同学在用,于是就向他们请教怎么用,在同学的指导下我也学会了安装和使用protues软件,这个软件的功能EWB功能多,便于操作,用起来也方便。
这次实践是对自己大学三年所学的一次检验,实践是检验真理的唯一标准,通过这次课程设计使自己认识到自身的问题,对课本知识掌握的还不够全面和牢固。
我将在今后的学习中,端正自己的学习态度,更加认真努力地学习。
希望自己的专业技能得到等多的提升。
6参考文献
[1]康华光.电子技术基础数字部分[M].第五版.北京:
高等教育出版社.2004
[2]黄继昌.电子元器件应用手册[M].北京人民邮电出版.2004
[3]阎石.数字电子技术基础[M].第三版.北京:
高等教育出版社,2007
[4]赵继文,何玉彬.传感器与应用电路设计[M].科学出版社,2008
[5]沈尚贤.电子技术导论[M].北京:
高等教育出版社,1985
[6]李士雄,丁康源.数字集成电子技术教程[M].北京:
高等教育出版社,1993
[7]曹汉房,陈亚奎.数字技术教程[M].北京:
电子工业出版社,1995
[8]邱关源.电路[M].北京高等教育出版社.2006
[9]李建清.从零开始学数字电子技术[M].国防工业出版社.2006
[10]周新民.工程实践与训练教程[M].武汉理工大学社.200
指导教师评语
成绩(60%)
指导教师签字:
年月日
答辩过程及评价
成绩(40%)
答辩小组签字:
院综合意见
综合成绩
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