多路抢答器.docx
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多路抢答器
专业名称:
09级电子信息工程
二O一0年四月
多路呼叫器
摘要:
病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断、护理的紧急呼叫工具,它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。
医院的竞争越来越激烈,商业医院的生存是第一位的,提升档次和服务质量迫在眉睫,陪护问题一直是医患矛盾的主体,也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题,使用病房呼叫系统,方便病人更快找到医生,以节约病人的宝贵时间。
病房呼叫系统主要是指当呼叫源有呼叫信号时,在系统上有相应的声、光呼叫信号指示,并能显示出呼叫号码。
此系统主要由CD4511,NE555,九个按键,一个数码管,一个发光二极管,一个扬声器组成。
每个病人要呼叫可以按键,同时会有的扬声器响,数码管显示床位号。
关键词:
病房呼叫、数码显示、扬声器
引言
医院的竞争越来越激烈,商业医院的生存是第一位的,提升档次和服务质量迫在眉睫,陪护问题一直是医患矛盾的主体,也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题,使用病房呼叫系统,方便病人更快找到医生,以节约病人的宝贵时间。
系统主要用于医院、门疹、养老院等场所。
可大大降低护理成本,增强护理的及时性和有效性,而且无需布线、安装极其简便。
以前当病人需要服务时就不得不亲自到值班室去叫。
安装该呼叫系统后,在病人与护士之间架起一座及时沟通的桥梁。
使用呼叫服务系统可在减少护理人员的同时,保证病员随时能够得到服务,让每个病人及时得到最佳护理。
病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具,它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。
一、实现原理
数显病员呼叫装置电路如图所示,可实现病房和值班室之间双向传递信息的功能。
病房中安装按钮开关K1~K8,将数码管和扬声器安装在护士值班室。
没有病人呼叫时扬声器不叫,数码管显示为零。
病人按下开关K2时,值班室的扬声器报警并使数码管显示2;只有按下装在值班室内的开关才会使数码管归零,扬声器停止呼叫。
2、单元件电路设计
(1)电源模块
如图所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。
它由电源变压器B,桥式整流电路D1~D4,滤波电容C1、C3,防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压器(7805)极为简捷方便地搭成的。
220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压,再经过桥式整流电路D1~D4和滤波电容C1的整流和滤波,在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。
此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。
LM7805是常用的三端稳压器,一般使用的是TO-220封装,能提供DC5V的输出电压,应用范围广,内含过流和过载保护电路。
带散热片时能持续提供1A的电流,如果使用外围器件,它还能提供不通的电压和电流。
(2)时钟模块
NE555设计的多谐振荡器作为系统时钟,555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反器G4组成。
虚线边沿标注的数字为管脚号。
其中,1脚为接地端;2脚为低电平触发端,由此输入低电平触发脉冲;6脚为高电平触发端,由此输入高电平触发脉冲;4脚为复位端,输入负脉冲(或使其电压低于0.7V)可使555定时器直接复位;5脚为电压控制端,在此端外加电压可以改变比较器的参考电压,不用时,经0.01uF的电容接地,以防止引入干扰;7脚为放电端,555定时器输出低电平时,放电晶体管TD导通,外接电容元件通过TD放电;3脚为输出端,输出高电压约低于电源电压1V—3V,输出电流可达200mA,因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等;8脚为电源端,可在5V—18V范围内使用。
555定时器工作时过程分析如下:
5脚经0.01uF电容接地,比较器C1和C2的比较电压为:
UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。
当VI1>2/3VCC,VI2>1/3VCC时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器置0,G3输出高电平,放电三极管TD导通,定时器输出低电平。
当VI1<2/3VCC,VI2>1/3VCC时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器保持原状态不变,555定时器输出状态保持不来。
当VI1>2/3VCC,VI2<1/3VCC时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器两端都被置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平。
当VI1<2/3VCC,VI2<1/3VCC时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器置1,G3输出低电平,放电三极管TD截止,定时器输出高电平。
ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。
ne555时基电路有两种封装形式有,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(smd)封装形式。
其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。
内部结构和工作原理都相同。
ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.
ne555属于cmos工艺制造.
NE555引脚图介绍如下
1地GND
2触发
3输出
4复位
5控制电压
6门限(阈值)
7放电
8电源电压Vcc
应用十分广泛.
下面是一个简单的ne555电路应用
(3)控制模块
CD4511是一个用于驱动共阴极LED(数码管)显示器的BCD码—七段码译码器,特点如下:
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器,引脚排列如图2所示。
其中abcd为BCD码输入,a为最低位。
LT为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时,B1端应加高电平。
另外CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。
LE是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。
a~g是7段输出,可驱动共阴LED数码管。
另外,CD4511显示数“6”时,a段消隐;显示数“9”时,d段消隐,所以显示6、9这两个数时,字形不太美观,所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的,在应用中应接地。
限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。
CD4511引脚图:
其功能介绍如下:
BI:
4脚是消隐输入控制端,当BI=0时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。
LT:
3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0时,译码输出全为1,不管输入DCBA状态如何,七段均发亮,显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE:
锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g:
为译码输出端,输出为高电平1有效.CD4511的内部有上拉电阻,在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作
1.CD4511的引脚
CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED。
其引脚图如3-2所示。
各引脚的名称:
其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D;5、4、3分别表示LE、BI、LT;13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b、c、d、e、f、g。
左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
2.CD4511的工作原理。
1CD4511的工作真值表如表3-2
2锁存功能
译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为“0”电平导通,TG2截止;当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。
如图3-3
3译码
CD4511译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合,得出
、
、
、
四项,然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
4消隐
BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。
消隐控制电路如图3-4所示。
消隐输出J的电平为J=
=(C+B)D+BI如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)D据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。
表3-2CD4511的真值表
8421BCD码对应的显示见下图
输入
输出
LE
BI
LI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
X
X
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
8
X
0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
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0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
0
1
1
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0
1
1
1
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0
0
1
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1
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0
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0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁存
锁存
:
(4)报警电路
利用时基电路NE555构成一个极低频振荡器,当2脚,即比较器A2的反相输入端加进电位低于?
VDD的触发信号时,则VT9、VTll导通,给双稳态触发器中的VTl4提供一偏流,使VTl4饱和导通,它的饱和压降Vces箝制VTl5的基极处于低电平,使VTl5截止,VTl7饱和,从而使VTl8截止,VTl9导通,VT20完全饱和导通,VT21截止。
因此,输出端3脚输出高电平。
第③脚输出一个个短的脉冲,使扬声器发出声音。
(5)显示电路
显示模块由CD4511译码器和LED数码管组成,当控制电路扫描并锁定某一开关时,就把开关号送到CD4511的A、B、C、D的二进制输入端,并使CD4511消隐失效,CD4511就把A~D端口的状态进行译码,最后驱动LED显示相应的十进制数。
具体电路如图所示。
三、完整电路图
3、安装调试
调试时一定要心细、眼明、头脑要清醒,接线要非常的细致,排版非常重要,我们首先要分清它们的几个模块,后分模块后进行调试,当然在小块电路调试过程中,我们最好用万用表一个个测试各点的电压,看看电路各个点的工作情况,这样才不至于很盲目和茫然,当我们调试时发现1和7始终不能发出声音,慢慢的团队们一起讨论,发现原来是电流被电阻R6并联分流走,并未返回LE端,于是我们从A、B、C、D端导出二极管,利用NE555集成块,NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。
才将八路呼叫器完成。
五、心得体会
电子设计大赛那颗小小种子已默默地埋入我们心底。
朝着“更专业,更精细,更完美”的目标前进,为了完成八路呼叫器我们踏踏实实的先排版,一步一个脚印的去焊接,尽量让器件排版别致,焊点光亮均匀,导线整齐清晰,经过几天的精心焊接终于完成了作品。
经历从失败到成功的一遍遍的洗礼。
这期间最重要的是不要被困难击倒,要团结,要坚持,谁也不能退缩,不能放弃。
就这样我们克服了种种困难,按时保质完成了设计,同时也积累了很多书本上学不到的经验。
从中我们明白了电子设计这条人生之路需要有坚持不懈,又要有热枕的心去投入去实践,也只有团队的合作精神方能挖出最大的力量去实践人生的价值,而人生的价值是一个善于研究,不断寻找,不断体验,不断完善的过程。
我们将努力地扩展知识面,把握更多的实践机遇,不断提高自己。
感谢福州大学阳光学院为我们提供了比赛锻炼的机会和优越的条件,感谢一直以来辛勤培养我们的老师,是你们教会了我们扎实的理论知识和丰富的实践经验。
相信我们能用信心、耐心、恒心闯出属于我们的电子之路。
六、元件清单
器件名称
数量
器件名称
数量
按键开关
9个
300欧电阻
7个
4148二极管
25个
2K电阻
5个
发光二极管
2个
1K电阻
1个
9013三极管
2个
4511集成块
1个
数码管
1个
NE555集成块
1个
扬声器
1个
104电容
2个
100K电阻
7个
47uF电容
2个
MC7805集成块
1个
1000uF电容
1个
103电容
2个
- 配套讲稿:
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