电子系统设计病房呼叫系统.docx

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电子系统设计病房呼叫系统

电子系统设计

课题：

病房呼叫系统

院系：

班级：

姓名：

学号：

2012年11月22日

目录

一、设计任务...........................................................................3

二、方案设计...........................................................................3

三、电路设计与参数计算.......................................................3

4、系统电路图详图..............................................................9

五、系统调试过程与问题分析..............................................9

六、设计总结、心得..............................................................9

一、设计任务

1、课题及要求

某医院有七个病室，每个房间都装有呼叫按钮，同时在护士室有相应的显示电路，即能看到是哪个病室呼叫。

现要求：

一号病室的呼叫优先权最高，七号最低，使用74LS148及其它门电路设计满足上述要求的组合逻辑电路。

有病人呼叫时蜂鸣器响起，显示单元电路显示病房间号。

1、功能描述：

a,呼叫功能：

七个病室每个病室都装有一个呼叫按钮，当病室有需要时，可以通过呼叫按钮进行呼叫

b、显示功能：

在护士值班室内有相应的显示电路，可以看到是哪个病室在呼叫及相应病房门口LED指示灯亮起并闪烁，蜂鸣器响起。

c、优先权：

七个病室呼叫具有优先权，其中一号病室优先权最高，七号病室优先权最低。

只要有一号病室呼叫时，不管其他六个病室是否呼叫，显示电路均显示一号病室；一号病室不呼叫时，只要有二号病室呼叫，不管其他病室是否呼叫，显示电路均显示二号病室……依次类推。

优先权的功能是由74LS148芯片实现的。

4、LED指示灯的闪烁及蜂鸣器的响起由555定时器组成的多谐震荡器控制

2、方案设计

2．1整体方案结构方框图

多谐震荡指示电路（声音）

多谐震荡指示电路（灯闪烁）

检测病房信号

显示电路

编码译码电路

三、电路设计与参数计算

1、按键模块

按键选用8个独立按键，选用74LS148编码芯片对按键进行编码

图1

芯片74LS148资料如下

74LS148为8线－3线优先编码器，共有54/74148和54/74LS148两种线路结构型式，将8条数据线（0－7）进行3线（4-2-1）二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。

利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。

编辑本段芯片管脚

图2

管脚图

　　0－7编码输入端（低电平有效）

　　EI选通输入端（低电平有效）

　　A0、A1、A2三位二进制编码输出信号即编码输出端（低电平有效）

　　GS片优先编码输出端即宽展端（低电平有效）

EO选通输出端，即使能输出端

H－高电平L－低电平X－任意

锁存我们选用74HC573芯片进行按键信息的锁存

资料如下

图5

当第1个按键按下时，锁存端将74LS148的编码锁存。

送往七段数码管译码器

2、显示模块

图6

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。

数字显示方式目前以分段式应用最普遍，七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示0～15等阿拉伯数字。

在实际应用中，10～15并不采用，而是用2位数字显示器进行显示。

其七段数字显示器发光组合图如下图（5）所示。

它是通过74LS48对其A.B.C.D.E.F.G段二极管的明暗进行控制，最后使得其显示出一定的数字模式。

图7七段数字显示器显示数字

在本设计中我们用的是74LS48来对数码管进行控制。

下面来看一下74LS48的引脚图及功能图，如图（6）图（7）所示：

图974LS48功能图

3、报警模块

图10

报警闪烁和报警声分别用2个5电路产生的方波频率可设为1HZ（可用电位器调节）报警闪烁方波信号接到数码管的COM端控制数码管闪烁；

振荡频率F=1/[（R1+2R2）Cln2]

具体接法：

8接电源、1接地、三接输出没问题、5串电容、4串电阻、7脚连只电位器、2，6共接容阻间。

这是我自己总结的口诀其中1-8是555管脚，从4脚出来的引线先接R1后串R2，C为电容10uf即可。

555组成的多谢振荡器中产生的方波频率f=1.44/（R1+2×R2）C;R1=5.1k;R2=4.6k

C=0.1uf；f=1.44/（5100+2×4600）×0.0001=1Hz；

第二个555组成的电路中f=1/1.1RC;R=5.1k;C=0.1uf;f=128HZ;

放大电路中Rb1=1k；Rb2=1k；Rc=1k；Re=10ohm；电压放大倍数

Au=—β（Rc//RL）/rbe+（1+β）Re=16.5

4、电源模块

本毕业设计中使用的模块需要的供电电压为3.3V而芯片所使用的电压为5V故需要电源转换电路。

这里使用的是L7805芯片。

L7805可调电压输出版本能提供的输出电压范围为4.65V~5.35V。

考虑到使用上的稳定和方便所以我选择了5V固定电压输出版本的L7085芯片。

图11

图12

我们采用典型电路接法产生较稳定的电压VCC，使用的电容位2200uf和1000uf电解电容滤波

5、复位模块

当病人呼叫成功后医护人员解决完后需要重新启动呼叫电路，这是需要复位电路清除呼叫来实现。

电路图如图1所示，当按下SW-PB时，产生高电平送往74LS148译码器EI端，使其清零。

释放按键后电路恢复原样可以继续下一次呼叫。

4、系统详细电路图

5、系统调试过程与分析

在调试过程中，出现了数码管显示不正确的现象。

表现为显示数值每两个按键相同。

经检查，译码器输入没有问题，输出也没有问题，在锁存后的电路中出现问题。

可能与反相器的工作有问题。

但由于时间关系，没能检查完全，故导致实验不是很成功。

六、设计小结

6.1设计任务完成情况

通过为期两周的课程设计，完成了本次设计的技术指标。

在刚开始进行电路设计时由于不清楚软件对74LS48的仿真不准确这一缺陷，在译码部分花费了很长的时间。

明白这一缺陷之后顺利很多，但在仿真病房门口指示灯电路时，在测试其输出电压峰值上花费了很长时间。

对于整体的仿真还是很成功的。

在制作实物时由于粗心将电路连接错误了，在检查更正之后很好地体现了本次设计的要求，特别在难以创新的情况下对声音报警电路的发声频率进行了可调节的设计，并且仿真出来的数据很理想。

6.2问题及改进

本次设计内容对多谐震荡的要求不是很高，其震荡频率的允许宽度很大，而采用555电路的成本相对较大，并且元器件较多，如果用石英晶体及少量元器件构成振荡电路会更实惠，并且也不会影响使用性能。

其中病房门口指示灯电路的震荡频率能稍大些，如5HZ，可能感觉出来会更好。

6.3心得体会

在为期两周的课程设计中，我们初步尝试并掌握了对所学知识的灵活运用，收获狠多，与此同时，也看到了自身的不足，找到了许多需要改进的地方。

首先遇到的问题，在进行电路仿真的过程中，由于对软件的归类不是很熟悉直接影响了仿真速度，另外，由于对各各原件的本质没完全弄明白在焊接时出现了一点微小的错误，导致了很大的麻烦，后来还好在大家的反复检查下才使电路工作正常。

由此也让我们明白了在这方面也需要更加的仔细。

其次，学习并运用了NIMultisium软件后，体会到了此软件在电子电路中的强大功能与非凡作用，也让我们对本专业有了更清晰的认识，增加了我们对专业的兴趣。

可以说这次的初步运用为以后打下了基础。

最后，通过动手，查看芯片真值表，从而达到更合理正确的使用，加强了思考和解决问题的能力，为以后相关的电路方面设计与连接积累了宝贵的经验，同时加深了对相关知识的理解与运用，真正达到了理论与实践相结合的目的。

在此，对老师的帮助表示衷心的感谢，也为小组间的完美配合