1、multisim医院紧急报警系统设计报告 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
2、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
3、器74LS148D实现。由表中可以看出,在E10电路正常工作状态下, 07七个输入端,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70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
4、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
5、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)Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7初始1111111111101号D1=0110111111012号D2=0101111110113号D3=0100111101114号D4=001111101111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
6、,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)CLKQ(8、7、6、5)=PR(4、3、2、1)Q(4、3、2、1)病人4号:Y3=D=0010101病人3号:Y4=D=0010101病人2号:Y5=D=0010101病人1号:Y6=D=00
7、10101(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
8、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74LS148D1片74LS138D1片显屏1块蜂鸣器1个指示灯1个
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