住院病人传呼医务人员系统课程设计报告.docx
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住院病人传呼医务人员系统课程设计报告
XXXX大学
模电/数电
课程设计报告
题目
住院病人传呼医务人员系统
姓名
院系
专业
通信工程
指导教师
职称
201x年xx月xx日
模电/数电课程设计任务书
课程设计题目
院（系）
专业
指导教师
职称
设计组成员
姓名
年级
学号
承担任务
一、课程设计内容及任务
二、拟达到的设计要求或主要技术指标
三、课程设计总体方案与进度安排
学生签名：
年月日
四、指导教师意见
指导教师签名：
年月日
模电/数电课程设计评阅表
评分项
评 价 内 容
满分
得分
设计
过程
1.任务分工的合理性和对待课程设计的态度
5
2.团队协作能力和分析解决问题的能力
5
软件
仿真
3.系统仿真电路设计的合理性与可行性
10
4．软件编程与仿真结果的正确性
15
系统
制作
5.系统板制作的难度
10
6.元器件布局的合理性及焊接的规范性
15
验收
答辩
7.系统功能演示、完成程度及创新性
15
8.知识掌握程度与回答问题的正确性
5
设计
报告
9.系统设计的合理性与内容的科学性、创新性
10
10.文字表达水平、文章的逻辑性与写作规范
10
合计
100
一、指导教师评语：
指导教师签名：
年月日
二、课程设计等级
指导教师签名：
年月日
注：
课程设计等级：
优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60分以下）
住院病人传呼医务人员系统
摘要：
以555构成的单稳触发器为核心，用5秒蜂鸣器呼叫模块，优先选择模块，数码管显示模块、计数模块来设计的病房呼叫系统。
该系统具有优先级，造价低廉，能准确接受信息，及时显示呼叫地址，声音报警，合计呼叫次数等功能。
这些模块共同工作完成本电路的功能实现。
其中运用了8线—3线优先编码器74LS148来实现优先选择模块主要功能，其中运用自己设计的小规模逻辑门电路，7段字形译码器74LS48和共阴极七段数码管来实现译码显示模块主要功能。
关键词：
优先级、编码、译码
Abstract：
ThewardcallingsystemusedinhospitaliStheessentialequipmentofthecommunicationbetweenthehealthcareworkersandthepatients．Atpresentthecallingsystemusedinmajorhospitalshassomemoreorlessshortageonthestability,theaccuracyofthedataandvoicetransmissionandthecomplexityoftheequipment．Itisnecessarytodesignasimple，practical，secureandstablewardcallingsystemwiththegoodratiooftheperformanceandtheprice．
Keywords：
priority、encode、decode
1课程设计任务及要求
1.1设计任务
设计一个住院病人传呼医务人员系统。
1.2设计要求
1.病人拉动床头开关，医务人员的值班室内将按病人拉动开关的先后，显示病床号和床位号，同时用蜂呜声提醒医务人员注意；
2.蜂呜声在医人员按下应答按钮后停止；
3.系统能对一天内病号的呼叫次数按人统计次数，以利医务室人员了解病员情况。
2系统设计方案选择
2.1总方案设计
图2-1设计总思路框图
2.2方案选择
方案一：
病房呼叫系统的逻辑门电路如图1.1所示。
它由模拟开关、优先编码器、锁存器、计数器、数码管、逻辑门、单稳态触发器、蜂鸣器组成。
模拟病房号通过优先编码器显示优先级最高的病床号。
并且通过锁存器储存起来，按R键将清除已处理的信号，多次累计显示总呼叫次数。
当有病床呼叫时，信号通过单稳态触发使蜂鸣器响5秒钟。
数码管显示优先级高的病房号，同时报警灯亮，等待人员处理。
图2-2病房呼叫系统的逻辑方框图（方案一）
方案二：
病房呼叫系统的逻辑门电路如图1.2所示。
它所用的元件和模块与方案一相同，只是先通过呼叫显示模块、优先显示模块、5秒呼叫模块，再锁存。
图2-3病房呼叫系统的逻辑方框图（方案二）
对两方案比较过程后，发现两种方案都能够对最优先级别的呼叫信号进行处理，编码和译码，最后显示出来。
在完成最优先级呼叫信号的处理之后，方案一可以通过医护人员手动复位，从而对其他信号的处理，而方案二在处理完最高级别信号后，不能再对其他信号进行处理。
很明显方案二不满足本设计的要求。
因此，本设计选取方案一。
3系统组成及工作原理
3.1蜂鸣器呼叫模块电路
3.1.1NE555集成电路芯片
图3-1NE555芯片引脚图
表3-1555定时器的功能表
3.1.2蜂鸣器呼叫模块
图3-2蜂鸣器呼叫模块电路图
当无病房呼叫时，555的4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。
所以此时蜂鸣器无声。
只要有病房呼叫时，555的4端口将接入低电平，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。
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可以发出声响。
3.2优先显示模块电路
3.2.1数码管介绍
本系统采用共阴式LED数码管。
使用时，公共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动，如图所示：
图3-3共阴式LED数码管
BCD七段译码器的输入是一位BCD码，输出是数码管各段的驱动信号，也成4-7译码器。
若用它驱动公阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高
（1），相应显示段发光。
根据0~9这十个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，见表如下：
表3-28421BCD七段译码器的真值表
3.2.274LS148集成电路芯片
图3-474LS148芯片引脚图
表3-38线-3线优先编码器（74LS148）功能表
3.2.374HC273集成电路芯片
图3-574HC273芯片引脚图
表3-374HC273的功能表
3.2.4CD4511集成电路芯片
图3-6CD4511芯片引脚图
表3-4CD4511的功能表
3.2.5CD4093集成电路芯片
图3-7CD4093芯片引脚图
表3-5CD4093的功能表
3.2.674HC76集成电路芯片
图3-874HC76芯片引脚图
表3-674HC76的功能表
3.2.7优先显示模块
图3-9优先显示模块电路图
根据设计要求，数码管要显示优先级别最高病房的呼叫信号，所以我们要对病房呼叫信号进行优先选择并输出。
在本设计中，7号病床为优先级最高，然后依次是6,5,4,3,2,1，0号病床。
在这里，应用了8线-3线优先编码器（74LS148）进行此功能的实现。
其输入为低电平有效，输出编码为反码形式。
3.3计数模块电路
3.3.174LS160集成电路芯片
图3-1074LS160芯片引脚图
表3-7CT74LS160的功能表
3.3.274LS48集成电路芯片
图3-1174LS48芯片引脚图
表3-874LS48的功能表
74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路显示系统中。
3.3.3计数模块
图3-12计数模块电路图
用74ls160构成十进制计数器来计数，通过74LS48译码显示在数码管上，统计一天内病号的呼叫次数。
3.45V电源模块
本系统设计了电源电路，输入220V，输出为5V，电路如图所示：
图3-135V电源电路仿真图
4.器件选择
序号
器件
数量
1
CD4511
1
2
CD4093
2
3
74HC148
1
4
74HC273
1
5
74HC76
1
6
74HC30
1
7
74LS48
2
8
74LS160
2
9
七段数码管
3
10
555定时器
1
11
蜂鸣器
1
12
排阻
1
13
电容（1000n、10nF、0.1uF）
3
14
电阻（10kΩ）
3
15
按钮式开关
9
表4-1器件选择清单
5.软件仿真与实物图
5.1电路仿真总电路图
图5-1电路仿真总电路图
5.2仿真结果
1.当无人呼叫时，数码管显示0，仿真结果如图所示：
图5-2无呼叫时电路仿真结果图
2.当5号呼叫时，数码管显示5，同时计数数码管示数增加1，显示“01”
仿真结果如图所示：
图5-35号呼叫时电路仿真结果图
3.按下Reset开关按钮后，数码管显示0，同时计数数码管示数继续保持“01”，仿真结果如图所示：
图5-4复位后电路仿真结果图
5.3实物图
图5-5实物图
6.电路实际焊接，调试过程中发生的问题以及解决方法
我们在译码器的管脚接法上出现了错误，我们原先的6管脚一开始因为没用，是悬空的，结果导致我们的数码管输出加了8，然后我们把6管脚接地后，就一切正常，符合预期了。
7.分析和总结
本次课程设计持续了二个星期的时间，在设计之前我们小组根据系统设计的要求，先对每个模块都仔细的设计分析，再对每个模块进行耦合，排除相互干扰，得到整体的系统的电路图，本次课程设计可以总结为以下的几点收获：
1、进一步巩固数字电子技术知识
这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个设计过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。
在开始设计初，我将数字电子技术基础实验教程相关部分仔仔细细复习了，并且自学了一些元件的使用，这样深入的了解，让我对系设计的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。
2、大大地提高了实践动手操作能力
课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。
这次课程设计虽然没有实际操作制作实物，但通过仿真，大大扩展了我们的思维，提高了用理论知识解决实际问题的能力，最关键的是发现问题、思考问题、解决问题的方法。
这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。
理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。
有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。
3、团队合作、互相学习、共同研发
在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的思路，他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在同伴的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。
参考文献
1.《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年
2.《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年
3.《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5月
4.《电子技术课程设计指导》,彭介华编，高等教育出版社，1997年10月
5.《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著，电子工业出版社2000年
6.《电子技术基础（数字部分）》,阎石主编，高等教育出版社，2006年
7.《数字逻辑与数字系统》，白中英主编，科学出版社，2002年
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