医院病人紧急呼叫系统讲解.docx

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医院病人紧急呼叫系统讲解

XXXXX

《数字电子技术》课程设计

题目医院病人紧急

呼叫系统

学生姓名XXX

专业班级XXXXX

学号XXXXX

院（系）信息工程学院

指导教师XXX

完成时间

郑州科技学院

数字电子技术课程设计任务书

专业XXX班级2班学号XXXX姓名XXX

一、设计题目医院病人紧急呼叫系统

二、设计任务与要求

任务：

1.根据原理图分析各单元电路的功能、熟悉电路中所用到的各集成块的管脚，进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求；

2.写出完整、详细的课程设计报告。

要求：

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、参考文献

[1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）（第5版）[M]．北京：

高等教育出版社.2004 ，23~25.

[2] 阎石.数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：

高等教育出版社.2006 ，45~54.

[3] 陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M]．北京航空航天出版社. 2007，34~40.

[4]罗朝杰.数字逻辑设计基础.[M].北京：

人民邮电出版社.1982，69~98.

[5]吴慎山.数字电子技术实验与实践[M].北京：

电子工业出版社.2011.40-56.

四、设计时间

2016年9月1日至2016年9月9日

指导教师签名：

年月日

摘要

本电路系统主要由信号呼叫锁存、优先编码、及逻辑控制清除电路几部分组成。

经过74LS148简单的编码，然后将信号传送到译码驱动电路，最后用数码管显示输出。

医务人员根据当前显示病人编号进行处理，处理一个按一下控制开关，则可清除当前处理的病人并显示下个次要优先级别的病人，清除的原理就是：

每当按一下复位按钮就会产生一个上升沿脉冲，使计数器置数，并将当前显示的数通过计数器输入到译码器中，与之对应输出一个低电平信号作为触发器清零信号。

此时，显示器中显示的是次级编码信号。

同理将依次处理完毕，最后全部处理完后将显示零。

关键词:

优先编码逻辑控制D触发器

1课程设计的目的

本次课程设计是我们通信工程专业学生在学习了《数字电子技术》之后进行的一次全面的综合训练，其主要目的是加深我们学生对数字电子技术相关理论和知识的理解，进一步熟悉数字电子技术设计的基本理论、方法和技能；掌握本次课程设计的基本内容和要求，整合专业课程的理论知识和方法，做到理论与实际的统一；培养我们学生分析问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力。

2设计任务与要求

任务：

1.根据原理图分析各单元电路的功能、熟悉电路中所用到的各集成块的管脚，进行电路的装接、调试、直到电路能达到规定的设计要求；

2.写出完整、详细的课程设计报告。

要求：

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。

3设计方案与论证 

病房呼叫系统的设计方法很多，可由多种类型电路来构成，这里对两种方案进行论证：

方案1：

根据系统设计要求，如图3-1：

本系统设计主要由以下几个单元电路组成：

呼叫信号锁存、优先编码、显示单元、二进制译码、清除信号锁存。

根据要求首先解决系统的优先编码问题，在此采用74ls148优先编码器来实现优先编码；编码之前必须有信号输入，因此，在优先编码器之前设计一个呼叫信号输入，同时根据74ls148的工作原理，我将呼叫信号输入设计为带锁存功能；根据74ls148的编码特性以及数码管的显示特点，将74ls148编码出来的信号通过反向之后就能实现显示，构成显示单元。

根据设计要求3信号要清除，同时因为呼叫信号锁存单元中采用了触发器，所以将显示单元的信号送到一个译码器，将译码器的输出对应的送到信号锁存端，实现清零功能，但是考虑实际电路中产生的抖动等现象可能造成出现误操作，因此在显示信号送到译码器之间添加一个清楚信号锁存，准确的实现清除功能。

在整个系统中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信号，由优先编码器判别信号的优先级，并输出相应的编码到显示单元和清楚信号锁存单元。

清楚信号锁存单元将信号锁存送给二进制译码单元，二进制译码单元根据接收的信号对应清除呼叫的触发器信号，再根据呼叫信号的优先顺序对其他信号进行处理。

图3-1医院病人紧急呼叫系统电路图

方案2：

图3-2医院病人紧急呼叫系统原理框图

此系统主要由各种逻辑元件构成，经过74LS148简单的编码，然后将信号传送到译码驱动电路，最后用数码管显示输出。

由于方案二硬件设计思路非常简单，造价低廉，元件少，体积小，稳定性好，可靠性和性价比都很高，所有最终选用方案二。

4单元电路设计

医院病人紧急呼叫系统电路如图4－1：

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。

系统首先通过不同的按钮开关接受不同的呼叫信号，并将其对应信号锁存在与之相对应的D触发器中，然后将这些呼叫信号传到8路优先编码器，编码器再根据触发器中信号优先级的高低依次对这些信号进行编码，然后将当前最高优先级别的信号显示出来。

医务人员根据当前显示病人编号进行处理，处理一个按一下控制开关，则可清除当前处理的病人并显示下个次要优先级别的病人，清除的原理就是：

每当按一下复位按钮就会产生一个上升沿脉冲，使计数器置数，并将当前显示的数通过计数器输入到译码器中，与之对应输出一个低电平信号作为触发器清零信号。

此时，显示器中显示的是次级编码信号。

同理将依次处理完毕，最后全部处理完后将显示零。

图4-1医院病人紧急呼叫系统电路图

4.1信号锁存电路

如表4-1所示：

信号锁存电路系统所用D触发器为74LS74，当预置端及清除端均为高电平且当CLK上升沿时将输入信号D锁存在Q中的功能，Q=D。

这里我们所使用的为

端，首先使

为高电平，当输入一个上升沿脉冲时

变为低电平。

表4-174LS74功能表

输入

输出

预置

清除

时钟

CP

0

1

x

x

1

0

1

0

x

x

0

1

0

0

x

x

1

1

1

1

↑

1

1

0

1

1

↑

0

0

1

1

1

0

x

保持

图4-274LS74锁存电路图

如图4-2所示：

电路使用了2个74LS74双D触发器4个输入端分别代表4个病人，是先把D端置高电平，当给了时钟CP后，Q端出高电平1，

端出低电平0，此时的

低电平可直接作用于优先编码器的编码输入端，使之输出对应的二进制数据。

而当译码器给了清除端CLR信号0后，

端出1，利用这点可以对信号进行清除，显示其它病人的信号。

4.2优先编码电路

 优先编码电路系统所用编码器为74LS148优先编码器，根据D触发器传来的信号进行编码产生一个地址码再经过反相器就可以在显示电路中显示是哪个病人需要护理了。

表4-274LS148编码器的真值表

图4-374LS148优先编码电路图

如图4－3优先编码电路使用了一个74LS148优先编码器，在E1＝0电路正常工作状态下，允许1-4当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。

其中4至1的优先权依次降低，对应的A2、A1、A0三个输出对应的二进制代码。

利用这一点，可以将触发器中传来的信号来控制74LS48七段显示器译码器的消隐端，当无病人给信号时，则显示零。

4.3逻辑控制及复位电路

如图4－4所示：

此系统是利用医务人员控制的复位开关产生一个上升沿启动74LS160使优先编码器输出的地址码保持输出，将这些地址码输入到74LS138译码，从而去控制对应D触发器的清零端，达到复位的目的。

表4-374LS160计数器的真值表

表4-474LS138译码器的真值表

图4-4逻辑控制及复位清零电路图

74LS160为异步清零计数器，即

端输入低电平，不受CP控制，输出端立即全部为低电平。

74LS160还具有同步预置功能，在

端无效时，

端输入低电平，在时钟共同作用下，CP上跳后计数器状态等于预置输入DCBA，即所谓“同步”预置功能。

此系统利用的是74LS160置数功能。

74LS138为3线－8线译码器，当一个选通端G1为高电平，另两个选通端G2A和G2B为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。

74LS148优先编码器的地址码通过74LS160的ABCD输入端输入，当按下清除开关产生一个上升沿CP送到CLK，利用74LS160的同步预置功能，把74LS160的输出端置成与输入端一样的编码，送至74LS138译码器译码译出与地址码相对应的低电平接至74LS74D触发器的清除端，从而实现信号的逻辑控制与清除。

5硬件安装与调试

 根据电路原理图进行硬件安装，安装之前检测工具箱、导线和芯片的好坏；进行合理布局。

将整个功能电路分成几个单元电路：

信号锁存电路、优先编码电路、显示电路和逻辑及控制电路。

接好一个单元电路之后就得对此单元电路进行检测，看看是否与理论值相同。

调试过程中我的电路出现了以下几种情况：

最先是一个号码不能显示，我顺着数码管输入信号往前推，一步步排除芯片原因，最后确定原因出在呼叫信号锁存单元，由于一个D触发器没有工作，最后通过排除硬件的损坏原因，最终判定为线路连接不好，最后将对应的线拆除，再连接才解决这个问题。

第二个问题：

现象是很容易产生误码，有时候显示正确，有时候错误。

通过之前对芯片进行检测，所以排除了芯片原因；基本确定为信号干扰，也就是对应的信号输入端电平发生了跳变、或者保持一个默认状态，后更换导线问题得以解决。

第三个问题：

检查74LS138输出的信号，结果该出0的端口出的是1，后来发现是A、B、C的位置没接对。

最后检查通过D触发器工作是否正常，最终原因还是出在线路连接上。

6总结

   医院病人紧急呼叫系统的课程设计任务拿到手上之后，觉得确实很简单，以前数子电子技术也还学的不错，感觉应该可以轻松完成。

直到自己动手设计时才发现理想与实际之间的差距很大，以前学的那些芯片管脚及功能都很模糊，比如呼叫信号怎样锁存，处理完高优先级的呼叫后怎么清除等等一连串的问题。

  通过这个课程设计，我的最大收获就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，以及对以前学的知识存在的一些问题也迎刃而解，同时也对学的知识有了一个实践性的证明，懂的了理论与实际相结合的重要性，只是一味的学那些死的理论知识是远远不够的，只有把所学的理论和实践相结合，才能真正掌握一门科学，一味的纸上谈兵是行不通的，实践还可以提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

 付出就会有收获，两周的课程设计，虽然过程曲折难尽，但也收获良多，在老师、组员和其他同学的帮助下完成了老师布置的任务，这两周的经历不管是泪水曲折还是所获得的成果都将成为我人生旅途的一段美好的回忆。

参考文献

[1] 康华光．电子技术基础（模拟部分）（第5版）[M]．北京：

高等教育出版社.2004 ，23~25.

[2] 阎石．数字电子技术基础（第5版）[M]．北京：

高等教育出版社.2006 ，45~54.

[3] 陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M]．北京航空航天出版社. 2007，34~40.

[4]罗朝杰.数字逻辑设计基础.[M].北京：

人民邮电出版社.1982,69~98.

[5]吴慎山.数字电子技术实验与实践[M].北京：

电子工业出版社.2011.40-56.

附录1：

总体电路原理图

附录2：

元器件清单

序号

名称

型号规格

数量

1

双D触发器

74LS74

2

2

8/3优先编码器

74LS148

1

3

3/8译码器

74LS138

1

4

六非门

74LS04

1

5

异步清零计数器

74LS160

1

6

按钮开关

5

7

导线

若干

附录3：

实物图