医院病人紧急呼叫系统设计之欧阳化创编.docx

医院病人紧急呼叫系统设计之欧阳化创编.docx

《医院病人紧急呼叫系统设计之欧阳化创编.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医院病人紧急呼叫系统设计之欧阳化创编.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

医院病人紧急呼叫系统设计之欧阳化创编

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化

一、设计总体思路1

1.1设计要求1

1.2总体设计框图：

2

1.3设计思路2

二、单元电路3

2.1信号锁存3

2.2优先编码4

2.5二进制转换5

2.5反相器6

2.6总电路图7

2.7仿真图8

三、安装及调试步骤11

3.2安装步骤11

3.2调试步骤12

四、故障分析与电路改进13

五、总结与体会14

六、元器件清单15

七、参考文献16

一设计总体思路

1.1设计要求

1.当病人紧急呼叫时，显示病人的编号（在此设定为3—6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（6号优先级最高）。

3.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。

1.2总体设计框图：

1.3设计思路

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。

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，转而对其它呼叫输入进行判别处理。

信号的锁存用7474D触发器实现。

触发器把信号送给74148编码器，编码器按信号的优先编码。

编码器输出进入74138译码器，译码器产生清零信号，进行逻辑清零，以便处理其它信号。

二单元电路

2.1信号锁存

74LS74正边双D触发器用来锁存信号，其引脚如图：

74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器所保存下来的所保存的状态仅仅取决于CP上升沿到达是的输入状态。

Q的初始状态为低电平，当给SD’一个高电平时，输入一个时钟信号是，D触发器被强制翻转，是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4个7474分别代表4个病人，是先把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，我们要用的输出端正是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，既会显示其它病人的信号。

后面还会再用到4个7474锁存由138出来的信号，用来当作开关，利用此信号接至前面4个D触发器的清除端。

2.2优先编码

在此设计电路中，优先编码器可以用8-3线优先编码器74LS148.其引脚图如下：

74LS148对几个输入信号同时输入时，按优先级别依次编码（7—0）。

真值表如下：

由表中可以看出，在E1＝0电路正常工作状态下，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的优先权最高，0的优先权最低，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。

在本试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把6号触发器的信号接至I6，5—3号分解接至I5-I3。

当6号病人按下按钮（CP）时，I6出0，无论I3-I5出什么信号都只出001，所以I6的优先权最高，同理I5的优先权大于I4，I3的优先权最低。

2.5二进制转换

此电路用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：

真值表如下:

输入

输出

S1

A2

A1

A0

×

1

×

×

×

1

1

1

1

1

1

1

1

0

×

×

×

×

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

从表中我们知道输出与输入的关系：

…

此电路中，当Y1’出0时就是清除了6号病人的呼叫信号，Y2’-Y4’出0时分别清除了病人5-3的呼叫信号。

2.5反相器

信号显示要用到CT74LS04反相器，其引脚图如下：

输出与输入的关系：

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，才能得到相应的数字。

2.6总电路图

2.7仿真图

一、安装及调试步骤

3.2安装步骤

数字电路系统设计是自上而下的，但在电路的安装、调试时，都是自下而上的。

首先，安装并调试每个子系统对应的单元电路；然后，逐渐扩大将几个单元电路进行联调；最后，进行整机调试。

电子电路的安装：

根据设计好的总体电路图，把各种元器件按照电路图组装起来，现分别介绍如下：

整体结构布局:

整体结构布局应从全局出发，决定电子装置各部分的空间位置。

电路板结构布局:

在一块板子上按电路图把元件组装成电路。

必须考虑的是元器件在电路板上结构布局问题。

布局的优劣不仅影响电路板的走线、调试、维修以及外观，对电路板的电气特性也有一定的影响。

元器件的插接:

插接方式是把组成电路的所有元器件插在面板上。

3.2调试步骤

调试就是对安装后的电路进行参数和工作状态测试。

通常，调试工作是按信号的流程逐级进行的，可以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入端倒推。

第一步：

不通电检查

电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。

第二步：

直接检查

连线检查完毕后，直接检查电源、底线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线间有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元件引线端有无错接、反接，集成块是否插接正确。

第三步：

通电检查

把经过准确测量的电源电压接入电路，但暂时不接入信号源，首先观察有无异常现象，如冒烟、异味、触摸器件有无过热，电源是否短路等，如有异常现象应立即切断电源，排除故障后方可通电。

第四步：

分块测试

分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块进行调试。

比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。

此电路大致可以分以下几个模块测试，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。

第五步：

整机联调

对于复杂的电子系统，在分块调试的过程中，由于是逐步扩大范围，故实际上已经完成某些局部联调工作，只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连同，就可以实现整机联调。

二、故障分析与电路改进

接线之前应该把器件和导线全部测量一遍，确定都是好的才可以开始接线。

第一次接线缺乏经验，我先把器件全部安装好以后就开始接线，由于器件安装的位置不太好，接的乱七八糟，根本看不清，掉了一根线都要找好久才知道是哪个口掉出来的，接好以后便直接测量，发现根本不行，错误也找不出在哪，只好全部拆了重新接线，这样不仅浪费时间，还浪费精力，打击自信心，后来就一个模块一个模块的接，接好一和模块就开始测试，确保万无一失才开始接下一个模块。

就这样我接了四五次线。

我的电路大致出现了以下几种状况：

首先是显示锁存模块显示不了我存的信号，我检查了数码管，找到了显示比较好的管子。

检查了每一个D触发器观察输入与输出是否一致，有两个管子是坏的。

然后就是数码管显示的信号不是我所希望看到的信号，比如我按下6号开关，显示的不是6而是4，那就说明有个端口本该出1现在出0了，就可以继续往上一级检查，可能是148出现错误。

再次就是检查138出来的信号，如果跟预想的不一样（该出0的端口出的是1）那就可能是A、B、C的位置没接对。

最后检查通过4个7474出来的信号，每次也只有1个Q出0。

改进：

我想如果把最后那4个7474该成3个7474接到138的前面，即信号先经过7474在经过138可能更好点，最直观看到的就是节省了一个7474。

三、总结与体会

经过两周的数字电子课程设计，我终于完成了本次课程设计的要求。

总体感觉很累，经过查资料、自己的知识基础、同学一起讨论，我做出来了。

我上个学期学的数电，所以对一些芯片的功能还比较清晰，想应该比较容易。

经过这两周，我感觉自己知识很不扎实，动手能力更是欠缺，理论联系实际的能力还需加强。

通过这次设计我学会了使用protues软件，protues软件真的很好用，很方便。

Protues比ewb功能多，便于操作。

完成了绘图和仿真，接下来是接线安装，与画图和仿真相比这项任务最难。

最开始是测试器件的好坏，验证器件没问题后就按图纸接线，在接的时候才发现困难重重，在一块小小的接线板上要接上七个芯片，每个器件有十多个引脚，线多得让人眼花缭乱，而且线与插槽接触的很松，一不小心就会把线弄出来，然后再找是哪个槽掉的，十分之烦躁，这正是考验一个人的细心时候了，还好我经受了这次考验。

接线要分模块来接，这点非常重要，接完一个模块就要检查，对了才继续往下接，错了要找出原因，并及时改正，这样不仅提高了效率，更锻炼了自己的排错能力。

经过本次设计，我受益非浅，不仅使我回忆起了数电的很多知识，而且锻炼了我理论与实践相结合的能力。

但也发现了自己的一些不足，在今后的学习中将加以弥补和改进。

通过这次课程设计，我最大的体会就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，明白了只是一味的死记理论是远远不行的，只有把所学的理论运用到实际，才能真正掌握一门科学。

相信有付有出就有收获，经过这两周设计，虽然过程曲折，但也收获很多。

在老师、组员的帮助下很顺利的完成了任务，这两周的课程设计将成为我人生成长的一段美好回忆！

四、元器件清单

CT74LS044片

CT74LS744片

CT74LS1481片

CT74LS1381片

五、参考文献

«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

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化