住院病人呼喊器-計算機科學(xué)與技術(shù)課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　病房里不是每時每刻都會有護士，當病人出現(xiàn)危險狀況時，應(yīng)最快的讓相關(guān)護士得到通知。在病房里安置“呼喊”器，建立病房與護士室間的即時聯(lián)系，保障病人的安全。病人按下按鈕后產(chǎn)生瞬時電平信號，利用74LS273芯片的鎖存功能將此信號鎖存，再通過74HC148的優(yōu)先編碼輸出二進制編碼，輸入到74LS48，驅(qū)動共陰極數(shù)碼管，顯示病房號的信

2、息。同時在74HC的GS輸出端設(shè)計的發(fā)聲模塊發(fā)聲報警。護士病房的開關(guān)作為系統(tǒng)的主控端具有清零消聲的功能，撥動開關(guān)先下再上解除鎖存，電路繼續(xù)工作。另一個方面是用市電通過7805芯片模塊及相關(guān)電路得到直流5V穩(wěn)壓電源給“呼喊”電路供電。</p><p>　　關(guān)鍵詞：病房；譯碼器；報警</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

3、;b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　一、任務(wù)要求3</b></p><p>　　1.1本課程設(shè)計的目的 3</p><p>　　1.2本課程設(shè)計主要技術(shù)要求3</p><p><b>　　二、設(shè)計方案4</b></p><p>

4、;<b>　　2.1方案一4</b></p><p>　　2.1.1總體方案設(shè)計4</p><p>　　2.1.2具體電路設(shè)計4</p><p><b>　　2.2方案二6</b></p><p>　　2.2.1總體方案設(shè)計6</p><p><b>　　

5、2.3方案三8</b></p><p>　　三 、系統(tǒng)調(diào)試與仿真10</p><p>　　3.1 Proteus介紹10</p><p>　　3.2呼喊功能的調(diào)試11</p><p>　　3.3 顯示功能的調(diào)試11</p><p>　　四、各單元模塊功能介紹13</p><p

6、>　　4.1優(yōu)先編碼器74LS14813</p><p>　　4.2 74LS47譯碼器17</p><p>　　4.3 74LS30八輸入與非門20</p><p>　　4.4 七段數(shù)碼管21</p><p>　　4.5 蜂鳴器24</p><p>　　五、課程設(shè)計總結(jié)25</p>

7、<p><b>　　六、致謝26</b></p><p>　　附錄1 方案一元件清單27</p><p>　　附錄2 方案三元件清單28</p><p><b>　　主要參考文獻29</b></p><p><b>　　一、任務(wù)要求</b></p

8、><p>　　1.1本課程設(shè)計的目的 </p><p>　　為了讓醫(yī)院能夠最好的為病人服務(wù)，減少醫(yī)護人員的巡查次數(shù)和工作量，設(shè)計醫(yī)院住院病人呼喊器是十分必要的。應(yīng)用本設(shè)計可使病人及時通知醫(yī)生，并使醫(yī)生能夠通過顯示器和報警聲很快的知道求助病人的確切床位，從而及時搶救。</p><p>　　1.2本課程設(shè)計主要技術(shù)要求</p><p>　　1、

9、住院病人可通過按動自己的床位按鈕開關(guān)向醫(yī)護人員發(fā)出“呼喊”信號。</p><p>　　2、一旦有病人發(fā)出“呼喊”信號，醫(yī)護人員值班室設(shè)置的顯示器即顯示該病人的床位編號，同時揚聲器發(fā)出聲響信號提示值班人員。</p><p><b>　　二、設(shè)計方案</b></p><p><b>　　2.1方案一</b></p>

10、<p>　　2.1.1總體方案設(shè)計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)的總體方案如圖1所示。</p><p>　　圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案</p><p>　　2.1.2具體電路設(shè)計</p><p>　　（1）按鈕輸入電路的設(shè)計</p><p>　　按鈕輸入電路如圖2所示。按鈕一端接地，一段與高電

11、平相接，一旦開關(guān)閉合，74LS273的的輸入端就會得到一個高電平，以達到電路輸入的功能。</p><p>　　圖2 按鈕輸入電路</p><p>　?。?）鎖存器電路的設(shè)計</p><p>　　74LS273的輸入輸出接線如圖2所示。本電路采用帶有清除端的8D觸發(fā)器74LS273實現(xiàn)鎖存功能。只有在清除端保持高電平時，才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳CLK，采用

12、上升沿鎖存。1D～8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。按鈕按下后相應(yīng)的輸入端就會有一個高電平，且此時清除端MR為高電平，具有鎖存功能。</p><p>　?。?）優(yōu)先編碼電路的設(shè)計</p><p>　　本電路采用74HC148優(yōu)先編碼器實現(xiàn)電路的優(yōu)先編碼功能。輸入輸出接線如圖3所示。鎖存器的輸出信號經(jīng)過反相器后輸入74HC148的輸入端，

13、編碼后輸入到74LS148的輸入端。輸出端GS同時控制發(fā)生報警報警模塊。</p><p>　　(4)譯碼管驅(qū)動電路的設(shè)計</p><p>　　由于74HC148是三位編碼器，而74LS48是四位數(shù)碼管驅(qū)動器，所以最高</p><p>　　位D默認接地。LT、RBI、BI接高電平，右邊七個輸出接共陰極數(shù)碼顯示管，數(shù)碼顯示管共陰極接地。</p><p

14、><b>　　2.2方案二</b></p><p>　　2.2.1總體方案設(shè)計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)的總體方案如圖3所示。</p><p>　　圖3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案</p><p>　?。?）按鈕輸入電路的設(shè)計</p><p>　　按鈕輸入電路如圖2所示。按鈕一端接

15、地，一段與高電平相接，一旦開關(guān)閉合，74LS30的的輸入端就會得到一個低電平，74LS148優(yōu)先編碼器得到一個有效輸入。</p><p>　　圖4 按鈕輸入電路</p><p>　?。?）優(yōu)先編碼電路的設(shè)計</p><p>　　從按鈕輸入電路獲取有效低電平，74LS148編碼器按期規(guī)律編碼。輸出的編碼為0~7.</p><p>　　(3)譯

16、碼管驅(qū)動電路的設(shè)計</p><p>　　由于74HC148是三位編碼器，而74LS47是四位數(shù)碼管驅(qū)動器，所以最高位D默認接地。LT、RBI、BI接高電平，右邊七個輸出接共陽極數(shù)碼顯示管，數(shù)碼顯示管共陽極接直流源。</p><p>　　圖5 編碼、譯碼驅(qū)動電路</p><p><b>　　2.3方案三</b></p><p&

17、gt;　　在對方案一和方案二進行仔細分析后，并綜合考慮課程設(shè)計要求，秉著性能符合要求，電路最簡最優(yōu)的標準，我們得出了方案三。</p><p>　　方案三是在方案二的基礎(chǔ)上去除了電路中的555定時器得到的。整體電路如下圖。</p><p>　　圖6 方案三整體電路</p><p>　　三 、系統(tǒng)調(diào)試與仿真 </p><p>　　3.1 Prot

18、eus介紹</p><p>　　Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010

19、年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p>　　此電路我們需要調(diào)試的東西不多，首先將各個模塊連接到一起后，注意檢查各個部分是否連接正確和是否連接好。注意我們所需要的芯片參數(shù)是否正確，在測試看看各管腳的電平是否符合我們理論上達到的值，同時觀察各個集成器件的各個管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼管顯示器的顯示是否正確。

20、如有不正確的就將其逐個問題解決了再進行后面的調(diào)試，直到所有的問題都解決了為止。</p><p>　　3.2呼喊功能的調(diào)試</p><p>　　編號床位的病人按下按鈕后都會有聲音信號，具有呼喊功能。在protues中測試結(jié)果如圖7所示。</p><p>　　調(diào)試描述：按鈕按下后，經(jīng)過八輸入與非門得到高電平信號，再經(jīng)過與門控制 BUZZER元件發(fā)聲。如圖所示，BUZZE

21、R上下端分別是高低電平，可以發(fā)聲。</p><p>　　3.3 顯示功能的調(diào)試</p><p>　　在發(fā)聲的同時，護士室的顯示模塊會顯示出相應(yīng)的病床號，調(diào)試結(jié)果如圖7所示。聲音和顯示模塊同時反應(yīng)，確保病人能在第一時間得到相應(yīng)的處理。</p><p>　　圖7“呼喊”及顯示電路調(diào)試</p><p>　　四、各單元模塊功能介紹</p>

22、<p>　　4.1優(yōu)先編碼器74LS148</p><p>　　有些單片機控制系統(tǒng)和數(shù)字電路中，無法對幾個按鈕的同時響應(yīng)做出反映，如電梯控制系統(tǒng)在這種情況下就出出現(xiàn)錯誤，這是絕對不允許的。于是就出現(xiàn)了74ls148優(yōu)先編碼器，先說一下他的基本原理.他允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。&

23、lt;/p><p>　　74LS148管腳功能 74LS148引腳圖</p><p>　　74ls148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:為16腳的集成芯片，電源是VCC(16)  GND(8),I0—I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進制編碼輸出信號，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。</p><p>　　4

24、.2 74LS47譯碼器 </p><p>　　74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的輸出的高、低電平信號。常用的譯碼器電路有二進制譯碼器、二--十進制譯碼器和顯示譯碼器。譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸

25、出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，表列出了74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。</p><p>　　74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。 74LS47為低電平作用。管腳圖如下圖所示。</p><

26、;p>　?。?）LT(——)：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當 LT(——)=0時，無論輸入A3 ，A2 ，A1 ，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，也就是七段將全亮,若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。 (2)BI(—)：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。當BI(—)=0時，不論LT(——)和輸入A3 ，A2 ，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。 (3)RBI(

27、——)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當對每一位A3= A2 =A1 =A0=0時，本應(yīng)顯示0，但是在RBI(——-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號的結(jié)果一樣，將0熄滅。 (4)RBO(———)：滅零輸出，它和滅燈輸入BI(—)共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。</p><p>　　4.3 74LS30八輸入與非門</p><p

28、>　　當有一個輸入為低電平時，輸出為高電平</p><p><b>　　74LS30管腳圖</b></p><p>　　4.4 七段數(shù)碼管 </p><p>　　LED數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在

29、一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有1～2mA，最大極限電流也只有10～30mA（靜態(tài)總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)平均電流 4-5mA，峰值電流100mA），所以它的輸入端在5V電源或高于TTL高電平(3.5 V)的電路相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件</p><p>　　在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運

30、算的結(jié)果；另一方 面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。</p><p>　　數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。</p><p>　　數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應(yīng)的

31、電極發(fā) 亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼。</p><p>　　數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍，圖表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示0～15等阿拉伯數(shù)字。在實際應(yīng)用中，10～15并不采用，而是用2位數(shù)字顯示器進行顯示。其

32、七段數(shù)字顯示器發(fā)光組合圖如下所示，它是通過譯碼器對其A.B.C.D.E.F.G段二極管的明暗進行控制，最后使得其顯示出一定的數(shù)字模式，如圖所示。</p><p>　　七段數(shù)字顯示器顯示數(shù)字</p><p><b>　　4.5 蜂鳴器</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印

33、機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。我們本次設(shè)計就是用這種設(shè)備來模擬，它的外形常見的有以下幾種，如圖所示。一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負極，我們只要在正負極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。</p><p><b>　　常見蜂鳴器外形</b></p><p><b>　　五、課程設(shè)計總結(jié)</b&g

34、t;</p><p>　　“電子線路課程設(shè)計”是電子技術(shù)課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對我學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練。我非常珍惜這次做課程設(shè)計的機會.本設(shè)計是為在病人緊急需要時能很快進行救治的呼叫系統(tǒng),增強醫(yī)護人員更好的監(jiān)護病人。此系統(tǒng)的優(yōu)點特色在于可以設(shè)立呼叫優(yōu)先等級而不是單純的病人呼叫，這樣避免在有多個病人同時呼叫時，醫(yī)護人員不知道應(yīng)該先救治哪個。利用本系統(tǒng)設(shè)立呼叫等級后，當有多個呼叫信號時，呼叫系統(tǒng)會自動先顯示最高

35、級別的呼叫，使病情嚴重的病人得到優(yōu)先救治。同時系統(tǒng)自動鎖存其它的呼叫信號，在高級別呼叫清零后自動對其它信號進行顯示呼叫。這樣讓所有病人都能夠獲得救治，這種由醫(yī)院根據(jù)病人病情設(shè)立的具有呼叫等級的控制系統(tǒng)可有效控制因病人突發(fā)病情而醫(yī)護人員卻未能及時救治導(dǎo)致病人病情嚴重甚至死亡的嚴重后果。同時這種病情嚴重者優(yōu)先的呼叫系統(tǒng)也體現(xiàn)了人性的美德和醫(yī)院救人的精神。</p><p>　　在設(shè)計初期我們遇到了很多困難 ，感覺對課題

36、無從下手，不知道從何開始，當我們查閱了大量資料和詢問了老師同學(xué)后，才開始有些眉目起初我們不知道怎樣區(qū)分病人的優(yōu)先級；當多信號同時呼叫時，對較低等級的呼叫信號不知道怎樣處理，才能保證當高級別的信號被清零后，低級別的信號能及時的由系統(tǒng)呼出等等。這些問題困擾了我好長時間，后來在我翻閱相關(guān)書籍和瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁后找到了解決問題的辦法。這也使我對解決問題的方式有了更深的認識，對理論聯(lián)系實際有了更加深刻的體會</p><p>&

37、lt;b>　　六、致謝 </b></p><p>　　首先，我們學(xué)校和系領(lǐng)導(dǎo)精心為我們安排了這次課程設(shè)計，不但可以檢驗我們的理論知識的掌握知識，更能鍛煉我們的實際動手能力。這不僅可以提高我們的學(xué)習(xí)興趣，同時還使我們認識到我們所學(xué)專業(yè)在實際中的廣泛應(yīng)用，使我們不再對所學(xué)專業(yè)感到陌生，而且還可以培養(yǎng)大家的積極性。尤其要感謝我們的指導(dǎo)老師余平老師，她給予了我們理論知識上的指導(dǎo)，使我們最后能夠順利的完成

38、設(shè)計任務(wù)，沒有她的指導(dǎo)，我們是很難取得成功的。我還想感謝答辯時張斌老師和黃家兵老師提出的改進意見。最后感謝我的搭檔，是我們的相互配合和相互鼓勵才會有最后的成功。我覺得在此次課程設(shè)計中培養(yǎng)了我們的團隊精神，我們兩個人一起做一個設(shè)計，我們發(fā)揮各自的特長，鍛煉了我們，也讓我們得到了自信。</p><p>　　附錄1 方案一元件清單</p><p>　　附錄2 方案三元件清單</p&

39、gt;<p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　【1】康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字電路部分）》.高等教育出版社.北京.1988年</p><p>　　【2】鬲淑芳.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》．陜西師范大學(xué)出版社.西安.1998年</p><p>　　【3】閻石. 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京.高等教育出版社.2008年