医院病人紧急呼叫系统剖析.docx
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医院病人紧急呼叫系统剖析.docx
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医院病人紧急呼叫系统剖析
西安文理学院物理与机械电子工程学院
课程设计报告
专业班级
课程
电子技术课程设计
题目
医院病人紧急呼叫系统
学号
学生姓名
指导教师
2013年12月
西安文理学院物理与机械电子工程学院
课程设计任务书
学生姓名学号0803110232
指导教师职称讲师教研室自动化
课程数字电子线路
题目医院病人紧急呼叫系统设计
任务与要求
1、设计任务:
(1)设计4病人呼叫系统,根据病人病情设置优先级,当同时有多人呼叫时,病情严重者优先;
(2)能对呼叫病人的编号进行显示并发出警报声;
(3)医护人员处理完当前最高级别呼叫后,系统按照优先级别显示其他呼叫病人的编号。
2、设计要求:
(1)要求设计思路清晰,给出总体设计框图和总电路图;
(2)给出各单元电路设计及其原理;
(3)结合软件进行电路仿真;
(4)组装实际电路并调试通过;
(5)按照要求撰写课程设计报告。
开始日期2013.12.16完成日期2013.12.27
2013年1月27日
目录
设计要求……………………………………………1
系统概述……………………………………………1
总体设计方案………………………………………1
系统设计设计与分析………………………………2
D锁存器…………………………………………2
优先编码器………………………………………3
反相器……………………………………………4
灯光提示…………………………………………4
安装调试………………………………………………5
实验仪器及元器件清单………………………………6
心得体会………………………………………………7
附录系统电路图………………………………………8
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1—4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(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,系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。
1、系统概述
本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼叫时,产生灯光提示,并显示病人编号;然后根据病人病情进行优先级别设置,当有多人呼叫时,病情严重优先;医护人员处理完当前最高级别的呼叫后,清除已处理的最高级别的呼叫信号,系统按照优先级别显示其他呼叫病人的编号。
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,信号显示用到四反相器74LS00.
2、总设计方案
1、检测病床信号
通过病床开关控制输入高低电频从而使后续电路产生相关信号。
2、编码译码电路
通过开关1号~4号的开与关控制74LS74双D触发器的输入进而控制其输出,74LS148有优先编码功能(当四号病床的按钮按下时,无论其它病床的按钮是否按下,护士值班室的数码显示“4”,即“4”号病床的优先级别最高,其它病床的级别依次递减)74LS148的输出控制74LS00的输入,由74LS00的输出控制其显示电路的相关功能。
3、显示电路
开关闭合灯泡发光,开关闭合数码管显示优先级别最高的病床号。
其中1号开关~4号开关依次对应1号——4号病床。
4、信号清零
医护人员处理完最优先病人后,清除相对应的病床信号,然后处理病情次一级的病人,再次清除相对应的病床信号,依次循环,直到处理完所有的病人。
其中5~8号开关依次对应1号—4号病床。
3、系统设计与分析
总电路图见附录(p8)
1、D锁存器
信号锁存用74LS74正边双D触发器,其真值表如下图:
输入
输出
预置
清除
时钟
D
QQ’
SD’
RD’
CP
0
1
x
x
1
0
1
0
x
x
0
1
0
0
x
x
1
1
1
1
↑
1
1
0
1
1
↑
0
0
1
1
1
0
x
Q0
Q0’
其管脚图如下:
74LS74模块图
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。
此电路先用到2个74LS74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、优先编码器
由设计要求,数码管要显示优先级最高的病床的呼叫信号,所以我们须得对病房呼叫信号进行选优。
出于设计考虑,优先级最高为4,然后为3,依次到2,最后是1。
在优先编码器电路中,允许同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。
输入
输出
EI
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
Y2
Y1
Y0
GS
EO
L
X
X
X
X
X
X
X
X
L
L
L
L
L
H
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
H
H
H
X
X
X
X
X
X
X
H
H
H
H
L
H
L
H
X
X
X
X
X
X
H
H
L
H
L
H
L
L
H
X
X
X
X
X
H
L
H
H
L
H
L
L
L
H
X
X
X
X
H
L
L
H
L
H
L
L
L
L
H
X
X
X
L
H
H
H
L
H
L
L
L
L
L
H
X
X
L
H
L
H
L
H
L
L
L
L
L
L
H
X
L
L
H
H
L
H
L
L
L
L
L
L
L
H
L
L
L
H
L
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:
其引脚图如右:
由真值表可以看出,在E1=0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I4,3-1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。
3、反相器
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。
4、灯光提示
(1)数码管
数码的显示方式一般有三种:
第一种是字形重叠式,它是将不同字符的电极重叠起来,要显示某字符,只须使相应的电极发亮即可,如辉光放电管、边光显示管等。
第二种是分段式,数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成,如荧光数码管等。
第三种是点阵式,它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成,利用光点的不同组合便可显示不同的数码。
本实验应用的是字形重叠式数码显示管。
abcd
如图所示,数码管接高电平有效,a、b、c、d四个管脚分别代表数字8421;其次,当任意一个以上管脚同时接高电平,数码管显示数字为各管脚代表的数字之和。
例如,cd同时接高电平,则显示数字为3(3=2+1)。
(2)灯光显示
数码管只能显示当前最高级别的病床号,所以设计中加入4只灯泡,可以显示当前所有的病人是否呼叫。
更方便医护直观的了解病人的呼叫情况。
4、安装调试
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,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2个双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74LS00后出来的信号可以直接接到数码管上测量,最后模拟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。
5、实验仪器与元器件清单
仪器及元器件名称
数量
8-3优先编码器74LS148
1
反向器74LS00
1
灯泡(5V1W)
4
双D触发器
2
字形重叠式数码显示管
1
数电实验箱
1
6、心得体会
在这两周的数字电子课程设计过程中,经过查资料,和同组人员一起讨论,我们终于完成了本次课程设计的要求.
因为上个学期有学习数电,所以对一些芯片的功能还比较了解,感觉应该比较容易。
经过这两周,我感觉把知识用在实践中还不是一件容易的事,理论联系实际的能力还需加强.而且动手能力也特别需要加强.
在设计之前对设计的理念认识不够清晰,通过和伙伴们相互交流才使我对本设计有了清晰地认识。
另外在设计的过程同学们提出的好的建议使我意识到学习贵在交流,只有在交流中才能提升自己,才能丰富自己的知识.这次设计我的任务主要是调试,虽然任务不难但是需要操作特别谨慎小心,只有这样才能发现某些细节错误.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。
在这个过程中也锻炼了自己的耐心增长了见识.
在这次设计的过程中让我更加深入的了解了数电知识,让我有一个能够综合运用数、模知识机会。
让我的动手能力,逻辑思维能力的到了相应的锻炼。
也让我知道了做任何事情都应该以严谨的态度对待,否则一个小小的错误就可能导致整个设计的失败。
这个设计让我有了能够综合运用所学知识的机会;让我的动手能力,逻辑思维能力得到了相应的锻炼。
也让我对学习有了新的理解。
这次的课程设计也让我知道了理论的存在是为了指导实践,没有了理论的指导就不会有实践的成功,理论和实践是不可分的整体。
一切的产品的开发都要拥有一定的经济基础,产品的原料要尽可能的简单,价格尽可能的低廉,要大家都会用并且用得起。
我们现在所学的一切都是为了将来能更好的为社会服务,同时让我了解到了所学专业与社会需要的联系。
让自己对工程与社会,经济,文化,环境等方面的联系有了更进一步的认识。
这次的课程设计过程也让我深深的体会到了团队的力量.让我意识到团结的重要性.
在这两周设计过程中,在老师的帮助下和伙伴们的团结一致我们很顺利的完成了任务.虽然过程很辛苦,但是收获很多。
附录:
系统电路图
呼叫器开关
清零开关
西安文理学院物理与机械电子工程学院
电子信息工程专业《数字电子技术》课程设计评分表
学生姓名:
班级:
自动化2班
学号:
题目:
医院病人紧急呼叫系统
序号
项目内容
满分
得分
1
工作量适中,难易度合理
5
2
态度端正,能积极、主动参与课程设计;能很好地与组内成员协同合作完成设计;课程设计期间不缺勤
20
3
具有一定查阅文献及运用文献资料能力和计算机应用能力
5
4
系统电路仿真正确,优化合理
10
5
总体电路运行正常,各项技术指标符合任务书中的要求
20
6
设计报告理论依据充分,数据准确,电路分析正确
10
7
设计报告内容齐全、合理,综述简练、完整,概念清楚,立论正确,技术用语准确,结论严谨合理;分析处理科学,条理分明,语言流畅,结构严谨
20
8
设计报告符号统一、编号齐全;格式、表格、插图等规范准确
5
9
设计报告有一定篇幅,字符数不少于2500
5
总分
100
指导教师评语:
指导教师签名:
年月日
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- 医院 病人 紧急 呼叫 系统 剖析