完整八路呼叫器 课程设计Word格式文档下载.docx

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学号：

08230718

班级：

电气工程及其自动化7班

同组成员：

王建龙

指导教师：

徐维涛

日期：

2011年1月1日

摘要

本设计的目的是为了做一个八路呼叫器,主要的应用的场所是在医院中。

随着医疗水平的提高，病人对医护人员的要求也在提高.作为病人而言希望当自己有需要的是能够及时得到护理，而本设计的目的就是将病人的需求信息及时的通知给医护人员，这样即减轻医护人员的负担同时又可以达到医护的实时性，促进人性化管理,提高医护水平,更好的为病人提供服务。

本设计的实现很简单，可以将本设计中的按键安装在不同病人的病床旁边，然后通过导线汇总在医护室里，当有病人按下需要医护按键时，通过编码电路产生与病床相对用的编码，而后通过锁存器将编码信息锁存起来，接下来一方面将锁存的编码通过译码电路产生相应的译码在数码管上显示呼叫的病床号，同时产生触发信号触发单稳态电路使其产生暂稳态输出一段脉冲信号，脉冲信号驱动喇叭工作，作用就是及时通知医护人员有病人需要医护，同时通过数码管可以准确的向医护人员显示病人的床位.医护人员可以通过控制按钮来解除喇叭的工作。

1设计任务和要求………………………………………………………………3

1。

1设计任务……………………………………………………………3

1.2设计要求……………………………………………………………3

2系统设计………………………………………………………………………4

2.1系统要求……………………………………………………………4

2.2方案设计系统工作原理……………………………………………4

3单元电路设计…………………………………………………………………6

3.1编码电路……………………………………………………………6

3。

2锁存电路……………………………………………………………6

3.3555单稳态电路……………………………………………………8

4555多谐振荡电路…………………………………………………9

5电源电路……………………………………………………………10

4系统仿真……………………………………………………………………11

5电路安装、调试与测试……………………………………………………12

5.1电路安装……………………………………………………………12

5.2焊盘应注意的常见问题……………………………………………13

5.3电路调试……………………………………………………………13

结论…………………………………………………………………………14

参考文献……………………………………………………………………15

总结、体会和建议…………………………………………………………16

附录……………………………………………………………………17

1电子技术综合训练任务书

1.1设计内容：

设计并制作一个八路呼叫器

1.2基本要求:

一、1、当某一路有呼叫时，能显示该路的编号，该编号由数码管显示，要能够进行锁存;

2、某路有呼叫时，要给出声光指示信号,指示时间为2S左右,指示状态可以通过按键（而不是开关）手动切除;

3、按照以上技术要求设计电路,绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件,制作电路,完成调试、测试,撰写设计报告；

4、电源：

220V/50HZ的工频交流电供电。

（注：

直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）

2系统设计

2。

1系统要求：

1、当某一路有呼叫时，能显示该路的编号，该编号由数码管显示,要能够进行锁存；

2、某路有呼叫时,要给出声光指示信号，指示时间为2S左右,指示状态可以通过按键（而不是开关）手动切除；

2.2方案设计和系统工作原理：

如果某一路有呼叫请求，则该呼叫信号被送入8-3编码器74ls148进行编码，编码输出经74ls373锁存后，送入由数码管和74ls48组成的显示电路，显示这一路的编号.同时锁存控制信号触发由555组成的单稳态电路,产生脉宽大约2s的脉冲信号控制多谐振荡器，多谐振荡器连接蜂鸣器输出大约2s的报警信号,报警状态可以用手动按键给单稳态电路给一清零信号消除信号。

方案一：

当某一路有呼叫信号输入时，该信号会被送到普通编码器中进行编码，编码器信号经过锁存器经锁存后输入到译码器,然后译码器在输出到显示电路，显示这一路的编号。

同时锁存控制信号触发单稳态电路，产生2s的报警信号,报警状态可以手动通过按键消除。

当下一个呼叫信号被送入时，首先去除锁存状态，然后重复前面的过程。

方案二：

此方案与方案一区别是，锁存控制端是由手动控制的，当处理完一个信号时可以通过按键,让下一个呼叫信号输入.

综合比较以上2种方案,方案二的操作过于复杂，实际操作中有可能会出现忘记处理锁存控制端，所以选择方案一为最终设计方案。

3单元电路设计

经分析此电路主要由电源电路,编码电路，锁存电路，单稳态电路和多谐振荡电路构成。

其各自实现电路如下：

1编码电路

74148优先编码器为16脚的集成芯片,除电源脚VCC（16）和GND（8）外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标.其中I0—I7为输入信号，A2，A1,A0为三位二进制编码输出信号,IE是使能输入端,OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

所以在此电路中，将正5v电源经电阻分压后接至74ls148的输入端I0-I7提供高电平，并将各输入端再经过按钮接地,当按钮被按下时，即手动提供了低电平!

将IE使能输入端，OE使能输出端，GS片优先编码输出端全部接地。

依次实现编码功能.

3.2锁存电路

373的输出端O0～O7可直接与总线相连。

输入端为D0~D7。

　　当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线.当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线,也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端LE为高电平时,O随数据D而变。

当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。

当LE端施密特触发器的输入滞后作用。

在此电路中,将OE端直接接地,将前边的8个开关信号经与非门接至LE端，使每次的输入信号都能经开关触发锁存功能锁存信号并显示。

显示电路中，将锁存器中74ls279的Q0、Q1、Q2分别送入译码/驱动电路即可，然后译码/驱动电路驱动七段LED就可以显示了。

3.3555单稳态电路

555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。

由555构成的单稳态电路如下图所示

此电路当2端有信号输入时,输出端VO延长此信号,延迟时间为T=1.1RTCT,由于报警时间要求为两秒，根据单稳态555电路的脉冲延时公式计算分别得到RT和CT的值.最后接入电路以实现2秒左右的延时电路.3端输出。

4555多谐振荡电路

由3。

3可知555的引脚和功能，555有很多种接法以实现不同功能,实现多谐振荡功能的555接法如下：

在此电路中将4复位端不接至Vcc,而接至单稳态电路的输出端以输入信号并延长至两秒，经3输出端输出两秒连续信号启动蜂鸣器。

稳态电路时将锁存控制信号转换为宽度为2s的脉冲信号，可以应用集成单稳态触发器来实现,集成单稳态触发器可以选用555振荡器或者是74ls121，本设计使用555振荡器构成的单稳态触发器,因为选材等各方便都比较方便。

根据555构成的单稳态电路脉冲宽度的表达式

T=1.1RC

取R=82kΩC=22uf

5电源电路

该电源按常规设计,经过整流电路，后又经过滤波电路，然后通过稳压器实现输出电压等级有±

5V，±

15V。

电路中接入电容C2，C3，C4用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰，C1是电解电容以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。

电路原理图如图1、图2所示。

图1

电路仿真（如图1）

4系统仿真

系统仿真过程中，我们遇到以下问题，1，在仿真软件中没有提供某些元器件，我们用了其他电子元器件代替.

最终确定方案：

5电路安装、调试与测试

5。

1电路安装

1.元器件的布局

在该设计中考虑到元件之间的布线合理性,本着节约用线的原则和美观性的原则。

2。

安装焊接

在整体电路进行和单元电路仿真充分验证后，列出元件清单，购买元器件开始安装。

该设计是在万能试验板上进行安装的，根据元器件的布局，首先摆放集成电路块座，待位置合理后，焊接集成块座，然后焊接相邻的分立元件，再依照各集成电路以及分立元件引脚之间的关系,用导线焊接起来，最后再焊接电源线和接地线.

（1）布线方向：

　　从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注:

指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）.

（2）各元件排列，分布要合理和均匀,力求整齐,美观，结构严谨的工艺要求。

3.电阻的放置方式分为平放与竖放两种：

　（1。

平放：

当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；

对于1/4W以下的电阻平放时，两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时，两焊盘的间距一般取5/10英寸。

　（2.竖放：

当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取1～2/10英寸。

4．进出接线端布置

　（1.相关联的两引线端不要距离太大，一般为2~3/10英寸左右较合适。

　（2.进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散.

6．设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

7．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺序要求走线，力求直观,便于安装，高度和检修.

8．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

9．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符;

10．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。

2焊盘应注意的常见问题

焊盘内孔边缘到多功能板板边的距离要大于1mm，这样可以避免以后焊盘缺损。

焊盘的开口：

有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住,使器件无法插下去,解决办法是在印制板加