医院病人紧急呼救电路设计.docx

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医院病人紧急呼救电路设计

电子技术课程设计报告

题目：

医院病人紧急呼救电路设计

学生姓名：

学生学号：

年级：

专业：

班级：

指导教师：

机械与电气工程学院制

2016年11月

医院病人紧急呼救电路设计

机械与电气工程学院自动化专业

1课程设计的任务与要求

1.1课程设计的任务

首先了解系统功能，并根据系统需要实现的功能选择相应的功能芯片，然后查找相关芯片的数据手册，了解各种类型芯片的特性和功能，选择合适的数字芯片型号，最终确定系统的实现方案。

其次要思路清晰的给出整体设计框图和总电路图，然后单元电路设计时给出具体设计思路和电路。

1.2课程设计的要求

查找优先编码器74LS148、74LS74正边双D触发器、74138二进制译码器、CT74LS04反相器的数据手册，了解各芯片的工作原理、性能参数。

根据参考数据手册等相关资料进行各模块电路设计[1]。

利用Proteus软件画出电路原理图和仿真图，调整合适的器件参数，运行仿真，检验仿真结果的正确性。

2医院病人紧急呼救电路设计方案制定

2.1医院病人紧急呼救电路的基本原理

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，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器和译码器。

二进制译码单路译出当前最高级别的呼叫，待医护人员处理完后，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[2]。

2.2医院病人紧急呼救电路设计的技术方案

1.当病人紧急呼叫时，显示病人的编号（在此设定为4—7号四个病人病情依次加重。

）

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.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，按一次医生控制按键，系统会清除当前最高优先级编号，显示此优先级编号。

依次类推系统按优先级从高到低依次显示其他呼叫病人的编号，当全部处理完后，系统默认显示为零[3]。

呼叫信号

、

清除

图1系统框图

3医院病人紧急呼救电路设计方案实施

3.1信号锁存电路

74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是CP的上升沿到达时输出端状态的转换，并且触发器所保存下来的状态仅取决于CP上升沿到达时的输入状态。

Q的初始状态为低电平，当给SD’一个高电平时，输入一个时钟信号，D触发器被强制翻转,Q输出变成高电平,Q’输出为低电平。

触发器可以保持信号,同时接受反馈信号,最后还可以实现逻辑清0[4]。

这个电路用到4个7474分别代表4个病人，先把D端置高电平，当给了时钟CP后Q端出高电平1,Q’端出低电平0，我们要用的输出端是Q’。

当清除端给了信号0后Q端出1，利用这点可以对信号进行清除，这样即会显示其它病人的信号。

后面还会再用到4个7474锁存由74138出来的信号用来当作开关，再利用此信号接至前面4个D触发器的清除端[5]。

图274LS74正边双D触发器

图3信号锁存电路图

3.2逻辑控制电路

逻辑控制电路运用74121单稳态触发器和74LS160计数器，单稳态触发器输入端接高电平，此时为稳态，输入为低电平输出为高电平，此时为暂态；74LS160有异步清零和同步置数功能。

单稳态触发器输出端按74LS160清零端，当医护人员按下开关对74LS160清零，单稳态触发器再次暂时对74LS160清零，也就实现医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，显示下一编码，当最高级别再次呼叫时，能显示其编码，并且也实现了按优先级别显示编码能依次清除[6]。

图4逻辑控制电路图

3.3优先编码电路

图5优先编码电路图

8-3线优先编码器74LS148其引脚如下图所示:

图674LS148引脚图

表174LS148真值表

从真值表中可以看出，在E1=0时电路处于正常工作状态，允许0-7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。

其中7的优先级别最高，0的优先级别最低，即当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，其余的同样按优先级别从高到低类推[7]。

在此次试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把7号触发器信号接至I7，6—4号分解接至I6-I4。

当7号病人按下按钮（CP）时,I7出0,无论I4-I6出什么信号都只出001,所以I7的优先级别最高,同理I6,I5,I4的优先级别从高到低依次排列[8]。

3.4二进制译码电路

图8二进制译码单元电路原理

表274lS148真值表

此电路中，当Y1’出0时就是清除了7号病人的呼叫信号，Y2’-Y4’出0时分别清除了病人6-4的呼叫信号[9]。

图974LS138引脚图

3.5总电路图

图10呼叫系统原理图

3.6元件清单

表3所用元件清单

名称

型号

数量

8线—3线优先编码器

74LS148

1个

3线—8线译码器

74LS138

1个

双上升沿触发D触发器

74LS74

4个

六反相器

74LS04

4个

十进制同步计数器

74LS160

1个

单稳态触发器

74121

1个

显示器

8段共阴

1个

单刀双掷开关

SW-SPDT

5个

4医院紧急呼救电路设计的仿真实现

4.1仿真软件介绍

Proteus不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

丰富的器件库：

超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：

通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的连线功能：

自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；支持总线结构：

使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；可输出高质量图纸：

通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

 Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。

前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。

它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。

这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：

元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等[10]。

课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。

由于Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。

4.2医院紧急呼救电路设计仿真实现

按照上面的总电路图建立仿真电路，观察八段共阴显示器上面的输出，下面的图就是仿真的输出结果，当4-7号病人都按下开关呼救按钮，优先显示级别最高的。

图11仿真电路图

5总结及心得体会

这两周的数字电子课程设计，总的来说还是有不少收获的。

因为在这个过程中发现了不少的问题。

然后自己去查资料和向同学和老师请教终于把遇到的问题解决了，在这个过程中我学到了不少的新知识。

在做这次设计的过程中我学会了使用protues软件，我以前没有接触过这个软件，后来看到有的同学在用，于是就向他们请教怎么用，在同学的指导下我也学会了安装和使用protues软件，这个软件的功能EWB功能多，便于操作,用起来也方便。

这次实践是对自己大学三年所学的一次检验，实践是检验真理的唯一标准，通过这次课程设计使自己认识到自身的问题，对课本知识掌握的还不够全面和牢固。

我将在今后的学习中，端正自己的学习态度，更加认真努力地学习。

希望自己的专业技能得到等多的提升。

6参考文献

[1]康华光.电子技术基础数字部分[M].第五版.北京：

高等教育出版社.2004

[2]黄继昌.电子元器件应用手册[M]．北京人民邮电出版.2004

[3]阎石.数字电子技术基础[M].第三版.北京：

高等教育出版社，2007

[4]赵继文,何玉彬.传感器与应用电路设计[M].科学出版社，2008

[5]沈尚贤.电子技术导论[M].北京：

高等教育出版社，1985

[6]李士雄,丁康源.数字集成电子技术教程[M].北京：

高等教育出版社，1993

[7]曹汉房,陈亚奎.数字技术教程[M].北京：

电子工业出版社，1995

[8]邱关源.电路[M].北京高等教育出版社.2006 

[9]李建清.从零开始学数字电子技术[M].国防工业出版社.2006

[10]周新民.工程实践与训练教程[M].武汉理工大学社.200 

指导教师评语

成绩（60%）

指导教师签字：

年月日

答辩过程及评价

成绩（40%）

答辩小组签字：

年月日

院综合意见

综合成绩

分管院长签字（盖章）：

年月日