multisim医院紧急报警系统设计报告文档格式.docx
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(2).信号锁存器的设计
(3).译码器的设计
(4).清除逻辑线路设计
(5).实际电路图
三、存在问题及改进…………………………………………
四、元器件……………………………………………………
一、设计任务
(1).设计医院病人紧急呼叫系统,要求如下:
1.当病人紧急呼叫时,产生声、光提示,并显示病人编号。
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.待医护人员处理完后,清除该呼叫的触发器信号,转而对其他呼叫输入进行判别处理。
(2).设计思路:
1.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。
2.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判别,并提供相关的显示输出编码。
3.二进制译码电路译出当前最高级别的呼叫,待医护人员处理完后,清除该呼叫的触发器信号,转而对其他呼叫输入进行判别处理。
4.信号的锁存及清除可采用D触发器实现。
8路优先编码器型号为74LS148D、3/8二进制译码器可选74LS138D,D触发器可选74LS74D。
(3).设计框图:
二、设计方案
(1).优先编码器的设计
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判别,这个可以用8路优先编码器74LS148D实现。
由表中可以看出,在E1=0电路正常工作状态下,0~7七个输入端,其中7的优先权最高,0的优先权最低,输入低电平有编码作用,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,其余的类推。
在我的设计电路中存在四个床位,假设编号是从1到4,优先级别依次提高,则他们的二进制编号依次是001、010、011、100,要的到这样的信号输出,可以选择编码器的D1、D2、D3、D4四个输入端,并且将比它们优先级高的输入端接“1”,它们对应的输出A2A1A0分别为110、101、100、011,转接非门再接上显屏就可以得到数显“1”、“2”、“3”、“4”。
采用D触发器在时钟脉冲上升沿翻转的功能,选用TTL电路里的74LS74D。
所选双D触发器Q的初始电平为“0”,即~Q为“1”,当患者按下按钮时,要求触发器翻转,那么Q转为“1”,~Q转为“0”,由编码器低电平有效,可以选D触发器的~Q作为编码器的输入。
触发器的翻转可以通过将D接“1”,时钟输入端CLK接开关,开关打开一瞬间使其电位由低瞬间变为高电位,形成上升沿导致输出端翻转,并可将信号锁存。
四个病人需要两个双D触发器(Q1、Q2、Q3、Q4;
~PR1、~PR2、~PR3、~PR4)。
(3).译码器的设计
将编码器输出端A0-A,A1-B,A2-C对应相接,当病人打开警报对应输入输出如下表:
(以4号为优先,4号若开报警器则只输出4号的信号,从4到1,优先级别依次降低,类推)
C(A2)
B(A1)
A(A0)
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
初始
1
1号
D1=0
2号
D2=0
3号
D3=0
4号
D4=0
由Y的输出可以看到,按照前面步骤的接线,四个病人的信号输入会影响到Y3到Y6变“0”,以Y3、Y4、Y5、Y6分别作为译码器的输出端。
(4).清除逻辑线路设计
根据表可以知道,当~CLR为“0”,~PR为“1”时,74LS74D置零,74LS74D触发器默认清零端~CLR是“0”,可依靠置零功能清零,当输出Q为“1”时,给~PR接“1”即可清零。
这里还需要两个双D触发器来分别控制锁存端的两个双D触发器清零(Q5、Q6、Q7、Q8)。
将四个D端与译码器的Y3、Y4、Y5、Y6分别相连作为输入,CLK接开关使开关打开时电位由“0”瞬间变“1”,当病人打开警报时,Y3、Y4、Y5、Y6分别会变为“0”,对应输出如下表:
(以4号为优先,4号若开报警器则优先清除4号的信号,从4到1,优先级别依次降低,类推)
CLK
~Q(8、7、6、5)=~PR(4、3、2、1)
~Q(4、3、2、1)
病人4号:
Y3=D=0
0→1
病人3号:
Y4=D=0
病人2号:
Y5=D=0
病人1号:
Y6=D=0
锁存器(~Q接编码器输入端):
编码译码电路:
清除逻辑电路(~Q接锁存器的~PR):
总的电路图:
三、存在问题及改进
在整个设计过程中,我遇到了很多困难,这些困难小部分是因为对软件不熟悉,大部分还是因为对电路的设计和连接上。
这些问题包括以下一些:
(1)最初设计锁存器时,只考虑到时钟输入端要有脉冲,没考虑上升沿,导致怎么关开关信号总是不变。
(2)在进行锁存器和编码器连接设计时,当我连接显屏时,总是显示“7”、“6”、“5”、“4”而不是我想要的,这说明优先编码器74LS148D的输出端需要更改,所以我就将输出端改变再调试,后来就得到了“1”、“2”、“3”、“4”。
(3)当进行数据清零的设计时,起初我以为通过给清零端输入“0”就可以清零,后来发现实际清零端、置零端初始都是“0”,查照输入输出值表,我发现当置零端为“1”,清零端为“0”时就可以清零,所以只需要给置零端接“1”,那么锁存器就会清零了。
(4)运行该系统时,如果之前关闭系统时没有进行清零,显屏会出现某个未知状态,需要进行清零。
在整个过程中很多问题都和所学有关,只要仔细思考就可以解决。
经过本次设计,我受益非浅,不仅使我温习了电子电路的很多知识,而且锻炼了我理论与实践相结合的能力,同时我也发现了自己的很多不足,很多知识都掌握的很不牢靠,还需要不断强化。
四、元器件
74LS74D
4片
74LS148D
1片
74LS138D
显屏
1块
蜂鸣器
1个
指示灯
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