电子技术课程设计初步方案范本.docx

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电子技术课程设计初步方案范本

电子技术课程设计初步方案

电子技术课程设计初步方案

一、课题：

医院病人紧急呼叫系统

二、方案设想

设计一个医院病人紧急呼叫系统。

具体要求如下：

1.当病人紧急呼叫时，能显示病人的编号；

2.根据病人病情设置优先级别。

当有多人呼叫时，病情严重着优先；

3.医务人员处理当前最高级别病人的呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。

三、电路预设计方案

1.电路初步设计的结构框图

呼叫显示模块

5秒呼叫模块

复位按扭

锁存

优先显示模块

病房

2.电路设计整体思路

系统可由信号呼叫锁存、优先编码、显示电路及逻辑控制清除电路等几部分组成。

经过不同的开关把病床信号锁存在D触发器中，，经过优先编码器来使显示器显示优先级别高的病床号码。

医生经过另外的一个开关处理一个优先级别高的病床后，显示器显示优先级别次一号的病床号码，直到没有紧急呼叫病床为止。

此时显示零

病房呼叫系统的逻辑方框图如上图所示。

它由模拟开关、优先编码器、锁存器、数码管、逻辑门、信号灯、单稳态触发器、蜂鸣器组成。

模拟病房号经过优先编码器显示优先级最高的病床号。

而且经过锁存器储存起来，按R键将清除已处理的信号。

3.各单元模块功能介绍及电路设计

3.15秒呼叫系统

利用555集成时基电路组成脉冲启动型单稳态电路，产生定长时间的震荡信号驱动蜂鸣器呼叫。

配以相应参数的阻容器件，可将震荡时间准确的控制在要求的5秒钟。

电路原理图如下：

图3.15秒呼叫电路原理

此电路由模拟开关、4输入或非门集成芯片4002、由555构成的单稳态触发器和蜂鸣器组成。

模拟开关初始状态为全低电平。

将模拟开关的所有输入端经与非门后接入555的触发输入2端。

再由555的输出端3接蜂鸣器。

当无病房呼叫时，模拟开关全为低电平输入给逻辑门，之后输入555的2端口时依旧是高电平。

由于由555构成的单稳态触发器是低电平触发，

且无触发时输出低电平。

因此此时蜂鸣器无声音。

只要有病房呼叫时，555的2端将接入低电平，触发器被触发，进入暂稳态状态中。

其输出端3输出5秒的高电平，则蜂鸣器呼叫5秒钟。

呼叫时间5秒即为单稳态的暂态时间。

由555构成的单稳态的暂态（即输出高电平时间）公式算得。

Th=RCLn3=454×103×10×10-6×1.1=5s

这里取470k的标准电阻。

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

我们本次设计就是用这种设备来模拟，它的外形常见的又以下几种，一般呈圆柱状，下面两针长短不同，长的就为正极，短为负极，我们只要在正负极加上正向电压其便能够发出声响。

555定时器电路的内部结构如下图所示，其有两个比较器C1和C2，且它们各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。

另外还有输出级和放电管，输出级的驱动电流可达200mA。

由其内部结构我们能够得到它的功能表如下所示：

表3.1555定时器功能表

对于555定时器，我们在数电中已经学到，它在数字电子电路的应用常见的又一下几种应用：

1.555定时器接成施密特触发器，2.用555定时器接成单稳态触发器，3．用555

定时器接成多谐振荡器本次设计中我们就用到了其中两种，即单稳态触发器和多谐振荡

器，其中单稳态触发器结构和其个点信号波形如下所示：

图3.4图3.5

可见其主要作用是输入一个短暂的低电平信号而输出一个一定时间长度的高电平信号。

3.2呼叫显示模块

因为病房中的呼叫开关1~4都是可自动弹起的按扭开关，其提供信号不稳定不确定，因此设计中只能利用呼叫时的一个脉冲信号，才能保证呼叫的及时、准确。

利用晶闸管的开关特性，使晶闸管与信号灯串联在电源上，使用呼叫信号控制相应的信号灯串联晶闸管，当有病房呼叫信号来时，晶闸管导通使对应的小灯点亮报警，直到人为复位清零。

其电路原理图，如下：

图3.6信号灯显示电路原理

当无呼叫时，呼叫开关都处在低电平，尽管晶闸管的两端加上了足够的正向电压，但由于G端无触发信号而不能导通，小灯不亮。

当有呼叫时，相应的模拟开关会接通高电平，这时晶闸管两端有足够的正向压降且有足够的触发电压，满足导通的条件，管子导通，小灯发光，报警。

实验中将12v直流电源与复位开关、报警灯以及晶闸管正向连接，利用模拟开关控制晶闸管的打开，用复位开关控制晶闸管的断开，以达到利用呼叫的不稳定信号，触发出稳定的报警输出，直到人为处理。

3.3优先显示模块

方法一：

利用可编程逻辑控制电路，编制程序对各个输入进行优先级设置，用软方法实现。

方法二：

各个呼叫信号经过D锁存器进行锁存再送入优先编码器进行采集输入信号并编码。

第二个方法电原理简单实用，易于实现。

用可编程逻辑控制电路，这种方法在应用中能非常方便有效的控制，而且对于以后附加功能的实现、电路功能的扩展很方便，只是需要掌握一定的编码优先位及相应电路的应用，在熟悉可编程控制电路的应用的情况下也是可行的，而且对于实用来说更有意义。

但考虑到作者对编程控制的应用能力有限，以及实际应用的成本和控制部件的利用率等问题，本设计选用方法二。

具体电路图如下：

图3.7优先显示电路

此电路由模拟开关、优先编码器4532，D锁存器7475、译码器4511、数码管等组成。

模拟开关初始状态为全高电平。

将模拟开关的所有输入端接D锁存器后，D锁存器输出分别4532的D0,D1,D2,D3。

其它D接入端都

接地，EI接高电平Vcc.4532的输出Q0,Q1,Q2分别接入译码器4511的A,B,C；D接地。

译码器4511的输出A---G对应接数码管的a---g。

在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人们直接读取测量和运算的结果；另一方面用于监视数字系统的工作情况。

因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。

数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，当前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。

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。

数字显示方式当前以分段式应用最普遍，图5.3.6表示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所示，它是经过CD4511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，如图3.8所示：

图3.8七段数字显示器显示数字

在本设计中我们用的是CD4511来对数码管进行控制。

下面来看一下4511的功能引脚图3.9和4511的功能表3.3。

图3.94511引脚图