数电课程设计病房呼叫系统.docx
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数电课程设计病房呼叫系统.docx
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数电课程设计病房呼叫系统
数电课程设计——
病房呼叫系统
学校:
洛阳理工
学院:
电气学院
班级:
59
姓名:
宋
组员:
AAAAA
学号:
55
前言
临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段,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,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,并在值班室的监控中心电脑上留下准确完整的记录,是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。
呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危,历来受到各大医院的普遍重视。
它要求及时、准确、可靠、简便可行、利于推广。
本设计采用主从结构,监控机构放置在医生值班室内,当病床有呼叫请求时进行声光报警,并在显示器上显示病床的位置。
呼叫源(按钮)放在病房内,病人有呼叫请求时,按下请求按钮,向值班室呼叫,并点亮呼叫指示灯。
监控机构和呼叫源之间通过电线连接在一起。
本论文阐述了病房呼叫系统的基本组成以及一些相关的硬件设计,
设计要求:
1.用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号,1号优先级最高;1~5优先级依次降低;
2.用一个数码管显示呼叫信号的号码;没信号呼叫时显示0;又多个信号呼叫时,显示优先级最高的呼叫号(其它呼叫号用指示灯显示);
3.凡有呼叫发出5秒的呼叫声;
4.对低优先级的呼叫进行存储,处理完高优先级的呼叫,再进行低优先级呼叫的处理
仿真软件简要介绍
本次课程设计我们主要使用Multisim10来进行仿真。
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
Multisim软件有许多版本,这次我们选择Multisim10是因为该版本比较普遍,兼容性也较强。
硬件设计
电路总体结构:
图1电路总体结构
本设计采用了74LS148D、74LS47D、74160及各种们电路。
通过开光1、2、3、4、5的开闭点亮指示灯并给优先编码器74LS148D送码,优先编码器74LS148D将其编码后再传送给74LS47D,74LS47D再将其翻译出来,传送给数码管。
同时,优先编码器74LS148D给74160送信号,让蜂鸣器工作5秒。
Ⅰ指示灯模块
指示灯为高电平有效,当开关1闭合时,只是开关1的指示灯亮。
如图2。
(a)开关闭合,灯亮(b)开关断开,灯灭
图2指示灯设计电路图
,
Ⅱ数码管显示模块
利用74LS47D将优先编码器74LS148D送来的码(已通过门电路处理)解码,再传送给数码管,从而显示出1,2,3,4,5。
图3中的“0”为悬空状态。
图3数码管显示模块电路图
通过实验测定可得74LS47D的输入与数码管的显示关系表1:
输入
显示
D
C
B
A
0
0
0
0
0
1
2
3
4
5
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
表1
因实际显示只要1、2、3、4、5,所以,在电路图中将D端接地。
Ⅲ.编码器模块
本设计使用优先编码器74LS148D,利用开关送来的电平信号编码。
从而为74LS47D输送信号,可以说,在本设计中,优先编码器74LS148D是最核心部分。
通过查阅相关资料及动手实验,得知优先编码器74LS148D的真值表如下表2:
表2优先编码器74LS148D真值表
通过真值表,我们知道I7的优先级最高,其次为I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0。
根据设计要求,我们设计了如下电路,让开关1接到I4。
这样,开关1的优先级便是最高。
其次将开关2、3、4、5依次接到I3、I2、I1、I0。
为保证I4、I3、I2、I1、I0可以成功编码,将I7、I6、I5电平拉高。
电路图如下图3:
图3优先编码器74LS148D电路图
Ⅳ.门电路转换模块
对照表1和表2,我们得知,优先编码器74LS148D送出的码并不是74LS47D所需要的对应的码,若将优先编码器74LS148D送出的码直接送给74LS47D,数码管将无法显示出正确的数字,从而达不到相应的功能。
因此,必须在优先编码器74LS148D与74LS47D之间设计一个转换的电路。
整理表1表2,我们得到如下的输出输入关系表表3:
开关
输入
A0
A1
A2
A
B
C
1
1
1
0
1
0
0
2
0
0
1
0
1
0
3
1
0
1
1
1
0
4
0
1
1
0
0
1
5
1
1
1
1
0
1
表3门电路所需输入输出真值表
根据表3,可列出门电路逻辑式:
A=A0A1A2’+A0A1’A2+A0A1A2
B=A0’A1’A2+A0A1’A2
C=A0’A1A2+A0A1A2
化简得:
A=A0(A1+A2)
B=A1’A2
C=A1A2
根据上面的逻辑关系式我们可以设计电路如下图图4:
图4门电路转换电路图
设计电路后,我们又利用Multisim测试了其功能,实验得出,该电路的功能确实如表3所示。
故该电路是复合要求的。
Ⅴ.蜂鸣器提示模块
根据要求有开关闭合时,蜂鸣器发出五秒的响声,由于蜂鸣器在仿真中无法看出效果,所以采用指示灯来代替,以便看出效果,为了控制时间,我们使用函数信号发生器和74160计数器来进行控制。
我们考虑到给予灯泡高电平时,并且有五秒的时间限制,所以采用计数器来给予其高电平。
74160是十进制计数器,其QA输出端连接灯泡,上图中的两个数码管在系统中并没有真正的用途,只是用来检测74160芯片的计数功能。
在我们的构想中,计数部分每循环一次就会有五个高电平与五个低电平交替输出,这样灯泡就能闪烁五次,之后使用芯片的置位端来保持一个状态,使循环“停止”,灯泡不亮。
但是经过多次的验证之后,发现一片74160
组成的“十进制”不能满足“亮暗”要求。
为了解决这个问题,我们采用两片74160组成一个“十一进制”的计数部分,当一次“十一进制”结束后,由进位输出给予置位端脉冲,使其停在“11(QA端输出低电平)”这个状态,就是“停止”。
函数信号发生器接74160的CLK端,并将其波形调为“方波”,频率调节为“2Hz”,这样就能保证指示灯闪烁的总时间为5秒钟。
Ⅵ.总组合
将上面五个模块根据其输出输入关系即可设计出如图1所示的电路。
设计总结及心得
通过对电路图通过Multisim仿真的结果的分析可知道此电路基本符合此次课程设计的设计要求。
本设计是为在病人紧急需要时能很快进行救治的呼叫系统,增强医护人员更好的监护病人。
此系统的优点特色在于可以设立呼叫优先等级而不是单纯的病人呼叫,这样避免在有多个病人同时呼叫时,医护人员不知道应该先救治哪个。
利用本系统设立呼叫等级后,当有多个呼叫信号时,呼叫系统会自动先显示最高级别的的呼叫,使病情严重的病人得到优先救治。
同时系统自动锁存其它的呼叫信号,在高级别呼叫清零后自动对其它信号进行显示呼叫。
这样让所有病人都能够获得救治,这种由医院根据病人病情设立的具有呼叫等级的系统系统可有效控制因病人突发病情而医护人员却未能及时救治导致病人病情严重甚至死亡的严重后果。
同时这种病情严重者优先的呼叫系统也体现了人性的美德和医院救人的精神。
但是本设计也存在一些缺点。
此设计在布线方便有点复杂,还要把其好好的隐藏,不能出现线路断路。
可以把其改进为无线发送,无线接收,这样处理后发生故障的可能性会大大降低。
因此,为了克服以上的不利因素,本人觉得如果此课题会有进一步的研究的可能的话,可以向无线方便发展,避免布线的麻烦和断线的困扰,这样就可以轻松解决布线的复杂和断线的困扰了。
在设计初期遇到了许多的问题,翻阅相关书籍和浏览相关网站时找到了解决问题的办法,才将这些问题一一解决。
这也使我对学习的认识有了更深入的了解,对理论联系实际有了更加深刻的体会。
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