multisim医院紧急报警系统设计报告.doc
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目 录
一、设计任务…………….………………………………
（1）.设计要求
（2）.设计思路
（3）.设计框图
二、设计方案………………………………………………
（1）.优先编码器的设计
（2）.信号锁存器的设计
（3）.译码器的设计
（4）.清除逻辑线路设计
（5）.实际电路图
三、存在问题及改进…………………………………………
四、元器件……………………………………………………
一、设计任务
（1）.设计医院病人紧急呼叫系统，要求如下：
1.当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并显示病人编号。
2.根据病人病情设置优先级别。
当有多人呼叫时，病情严重者优先。
3.待医护人员处理完后，清除该呼叫的触发器信号，转而对其他呼叫输入进行判别处理。
（2）.设计思路：
1．系统由呼叫信号锁存、优先编码、二进制译码、显示及逻辑控制清除等几部分组成。
2．电路核心部分为优先编码器。
当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信号，由优先编码器完成信号优先级的判别，并提供相关的显示输出编码。
3．二进制译码电路译出当前最高级别的呼叫，待医护人员处理完后，清除该呼叫的触发器信号，转而对其他呼叫输入进行判别处理。
4．信号的锁存及清除可采用D触发器实现。
8路优先编码器型号为74LS148D、3/8二进制译码器可选74LS138D，D触发器可选74LS74D。
（3）.设计框图：
二、设计方案
（1）.优先编码器的设计
电路核心部分为优先编码器。
当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信号，由优先编码器完成信号优先级的判别，这个可以用8路优先编码器74LS148D实现。
由表中可以看出，在E1＝0电路正常工作状态下，0～7七个输入端，其中7的优先权最高，0的优先权最低，输入低电平有编码作用，当7＝0时，无论其它输入端有无信号输入，输出端只给出7的编码，其余的类推。
在我的设计电路中存在四个床位，假设编号是从1到4，优先级别依次提高，则他们的二进制编号依次是001、010、011、100，要的到这样的信号输出，可以选择编码器的D1、D2、D3、D4四个输入端，并且将比它们优先级高的输入端接“1”，它们对应的输出A2A1A0分别为110、101、100、011，转接非门再接上显屏就可以得到数显“1”、“2”、“3”、“4”。
（2）.信号锁存器的设计
采用D触发器在时钟脉冲上升沿翻转的功能,选用TTL电路里的74LS74D。
所选双D触发器Q的初始电平为“0”，即～Q为“1”，当患者按下按钮时，要求触发器翻转，那么Q转为“1”，～Q转为“0”，由编码器低电平有效，可以选D触发器的～Q作为编码器的输入。
触发器的翻转可以通过将D接“1”，时钟输入端CLK接开关，开关打开一瞬间使其电位由低瞬间变为高电位，形成上升沿导致输出端翻转，并可将信号锁存。
四个病人需要两个双D触发器（Q1、Q2、Q3、Q4；～PR1、～PR2、～PR3、～PR4）。
（3）.译码器的设计
将编码器输出端A0-A，A1-B，A2-C对应相接，当病人打开警报对应输入输出如下表：
（以4号为优先，4号若开报警器则只输出4号的信号，从4到1，优先级别依次降低，类推）
C（A2）
B（A1）
A（A0）
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
初始
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1号
D1=0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
2号
D2=0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
3号
D3=0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
4号
D4=0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
由Y的输出可以看到，按照前面步骤的接线，四个病人的信号输入会影响到Y3到Y6变“0”，以Y3、Y4、Y5、Y6分别作为译码器的输出端。
（4）.清除逻辑线路设计
根据表可以知道，当～CLR为“0”，～PR为“1”时，74LS74D置零，74LS74D触发器默认清零端～CLR是“0”，可依靠置零功能清零，当输出Q为“1”时，给～PR接“1”即可清零。
这里还需要两个双D触发器来分别控制锁存端的两个双D触发器清零（Q5、Q6、Q7、Q8）。
将四个D端与译码器的Y3、Y4、Y5、Y6分别相连作为输入，CLK接开关使开关打开时电位由“0”瞬间变“1”，当病人打开警报时，Y3、Y4、Y5、Y6分别会变为“0”，对应输出如下表：
（以4号为优先，4号若开报警器则优先清除4号的信号，从4到1，优先级别依次降低，类推）
CLK
～Q（8、7、6、5）=～PR（4、3、2、1）
～Q（4、3、2、1）
病人4号：
Y3=D=0
0→1
0→1
0→1
病人3号：
Y4=D=0
0→1
0→1
0→1
病人2号：
Y5=D=0
0→1
0→1
0→1
病人1号：
Y6=D=0
0→1
0→1
0→1
（5）.实际电路图
锁存器（～Q接编码器输入端）：
编码译码电路：
清除逻辑电路（～Q接锁存器的～PR）：
总的电路图：
三、存在问题及改进
在整个设计过程中，我遇到了很多困难，这些困难小部分是因为对软件不熟悉，大部分还是因为对电路的设计和连接上。
这些问题包括以下一些：
（1）最初设计锁存器时，只考虑到时钟输入端要有脉冲，没考虑上升沿，导致怎么关开关信号总是不变。
（2）在进行锁存器和编码器连接设计时，当我连接显屏时，总是显示“7”、“6”、“5”、“4”而不是我想要的，这说明优先编码器74LS148D的输出端需要更改，所以我就将输出端改变再调试，后来就得到了“1”、“2”、“3”、“4”。
（3）当进行数据清零的设计时，起初我以为通过给清零端输入“0”就可以清零，后来发现实际清零端、置零端初始都是“0”，查照输入输出值表，我发现当置零端为“1”，清零端为“0”时就可以清零，所以只需要给置零端接“1”，那么锁存器就会清零了。
（4）运行该系统时，如果之前关闭系统时没有进行清零，显屏会出现某个未知状态，需要进行清零。
在整个过程中很多问题都和所学有关，只要仔细思考就可以解决。
经过本次设计，我受益非浅，不仅使我温习了电子电路的很多知识，而且锻炼了我理论与实践相结合的能力，同时我也发现了自己的很多不足，很多知识都掌握的很不牢靠，还需要不断强化。
四、元器件
74LS74D
4片
74LS148D
1片
74LS138D
1片
显屏
1块
蜂鸣器
1个
指示灯
1个
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