医院病人紧急呼叫系统简要阐述方案C

医院病人紧急呼叫系统简要阐述C 第1章 设计总体思路 1.1 设计要求: 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(7号优先级最高)。 3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，按下清除键，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。 1.2 设计总体思路: 接到设计要求，首先考虑的是优先权得问题，这个可以用优先编码器解决。信号需要反馈又涉及到了信号得锁存问题，可以用触发器解决，同时可以解决逻辑清0问题。大体思路如下: 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按键信号，由优先编码器完成信号优先级的送别，并提供相关的显示输出编码。呼出信号由信号锁存(触发器)进入，再进入优先编码(优先编码器)。同时信号回馈给信号锁存区，循环运作，直至呼叫信号完全提示。同时加入逻辑控制(清0)。 在这里信号锁存用到D触发器7474,优先编码用8-3优先编码器74148,二进制译码用3-8二进制译码器74138, 信号呼入用到六反相器74LS04. 1.3 总体设计框图: 1 2 第2章 单元电路设计 2.1 信号锁存 信号锁存用74LS74正边双D触发器.，起引脚图如下: 7474功能如下: 输 入 输 出 预 置 清 除 时 钟 D Q Q’ SD’ RD’ 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 Q0 Q0’ 74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器所保存下来的所保存的状态仅仅取决于CP上升沿到达是的输入状态。 假设Q的初始状态为低电平，当给SD’一个高电平时，输入一个时钟信号是，D触发器被强制翻转，是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. 3 此电路先用到4个7474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，Q’端出低电平0，我们要用的输出端正是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，既会显示其它病人的信号。后面还会再用到4个7474锁存由138出来的信号，用来当作开关，利用此信号接至前面4个D触发器的清除端。 2.2 优先编码 在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。而优先编码器已经将输入的信号优先的顺序进行了排除，当同时有几个信号输入时，只对其中优先级最高的那个进行编码。 在此设计电路中，优先编码器可以用8-3线优先编码器74LS148.其引脚图如下: 真值表如下: 4 由表中可以看出，在E1,0电路正常工作状态下，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的优先权最高，0的优先权最低，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，其余的类同。 而在本试验中给出的四路信号中7号位的优先给最高，所以把7号触发器的信号接至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0 0 0，所以I7的优先权最高，同理I6的优先权大于I5，I4的优先权最低。 2.3 进制转换 二进制译码器的输入是一组二进制代码，输出是一组与输入代码一一对应的高，低电平信号。由于需要反馈信号，需要2进制进行转换，由此用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下: 5 真值表如下: 输入 输出 S A A AYYYYYS，SYYY12102303567 12 4 × 1 × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 从功能表中我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。 6 此电路中，当Y0’出0时就是清除了7号病人的呼叫信号，Y1’-Y3’出0时分别清除了病人6、5、4的呼叫信号。 2.4 其他元件 信号呼入要用到CT74LS04反相器，其引脚图如下: 真值表如下: A | Y ------- 1 | 0 0 | 1 次器件功能较简单，就起了反向的作用，当输入为0时输出为1，当输入为1时输出为0。 由于我们用的是共阴级数码管，高电平有效，所以必须把信号取反，才能得到相应的数字。 7 2.5 总电路图 8 第3章 安装及调试步骤 3.1 安装步骤 数字电路系统设计是自上而下的，但在电路的安装、调试时，都是自下而上的。首先，安装并调试每个子系统对应的单元电路;然后，逐渐扩大将几个单元电路进行联调;最后，进行整机调试。 电子电路的安装:根据设计好的总体电路图，把各种元器件按照电路图组装起来，现分别介绍如下: 整体结构布局: 整体结构布局应从全局出发，决定电子装置各部分的空间位置。 电路板结构布局: 在一块板子上按电路图把元件组装成电路。必须考虑的是元器件在电路板上结构布局问题。布局的优劣不仅影响电路板的走线、调试、维修以及外观，对电路板的电气特性也有一定的影响。 元器件的插接:插接方式是把组成电路的所有元器件插在面板上。 3.2 调试步骤 调试就是对安装后的电路进行参数和工作状态测试。通常，调试工作是按信号的流程逐级进行的，可以从输入端向输出端推进，也可以从输出端向输入端倒推。 第一步:不通电检查 电路安装完毕后，不要急于通电，应首先认真检查线是否正确，包括多线、少线、错线等，尤其是电源线不能接错或接反，以免通电后烧坏电路或元器件。 第二步:直接检查 连线检查完毕后，直接检查电源、底线、信号线、元器件接线端之间有无短路，连线间有无接触不良，二极管、三极管、电解电容等有极性元件引线端有无错接、反接，集成块是否插接正确。 9 第三步:通电检查 把经过准确测量的电源电压接入电路，但暂时不接入信号源，首先观察有无异常现象，如冒烟、异味、触摸器件有无过热，电源是否短路等，如有异常现象应立即切断电源，排除故障后方可通电。 第四步:分块测试 分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块进行调试。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。 此电路大致可以分以下几个模块测试，首先测试从4个D触发器出来的信号是否正常(清零也要测量)，然后信号通过74148和74LS04后出来的信号可以直接接到数码管上测量，然后测试信号经过74138后是否正确，最后测量通过4个7474的信号，如果正确就可以把信号接回到模拟4个病人的D触发器的清零端。 第五步:整机联调 对于复杂的电子系统，在分块调试的过程中，由于是逐步扩大范围，故实际上已经完成某些局部联调工作，只要做好各功能模块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连同，就可以实现整机联调。 10 第4章 故障与电路改进 接线之前应该把器件和导线全部测量一遍，确定都是好的才可以开始接线。第一次接线缺乏经验，我先把器件全部安装好以后就开始接线，由于器件安装的位置不太好，接的乱七八糟，根本看不清，掉了一根线都要找好久才知道是哪个口掉出来的，接好以后便直接测量，发现根本不行，错误也找不出在哪，只好全部拆了重新接线，这样不仅浪费时间，还浪费精力，打击自信心，后来就一个模块一个模块的接，接好一和模块就开始测试，确保万无一失才开始接下一个模块。 我的电路大致出现了以下几种状况: 首先是4个D触发器出来的信号不一样，其中有3个一样是对的信号，另外一个是错误的信号，仔细检查是D端接地了(本应该接高电平)。 然后就是数码管显示的信号不是我所希望看到的信号，比如我按下7号开关，显示的不是7而是5，那就说明有个端口本该出1现在出0了，就可以继续往上一级检查，可能是148出现错误。 再次就是检查138出来的信号，如果跟预想的不一样(该出0的端口出的是1)那就可能是A、B、C的位置没接对。 最后检查通过4个7474出来的信号，每次也只有1个Q出0。 改进:我想如果把最后那4个7474该成3个7474接到138的前面，即信号先经过7474在经过138可能更好点，最直观看到的就是节省了一个7474。 11 第5章 与体会 过两周的绘图和调试，在指导老师的辛苦指导下，我终于完成了本次设计题目的基本要求，虽然过程是艰苦的，但最终成功的喜悦同样令我快乐。 通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 因为已经有一年的时间没有接触数电课了，所以一开始拿到这个课题大脑中一片空白，后来在老师的提示下，在书本上逐个找到设计所需要的芯片，然后查阅熟悉它们的功能及每个引脚的作用。后来和同学交流学习通过了EWB仿真。 完成了EWB仿真紧接着就是接线了，在这次课程设计中，这项工作是最难的。最开始是测试器件的好坏，验证器件没问题后就按图纸接线，在接的时候才发现困难重重，在一块小小的接线板上要接上七个芯片，每个器件有十多个引脚，线多得让人眼花缭乱，而且线与插槽接触的很松，一不小心就会把线弄出来，然后再找是哪个槽掉的，十分之烦躁，这正是考验一个人的细心和耐心的时候了，还好我经受住了考验。 接线要分模块来接，这点非常重要，接完一个模块就要检查，对了才继续往下接，错了要找出原因，并及时改正，这样不仅提高了效率，更锻炼了自己的排错能力。 经过本次设计，我受益非浅，不仅使我回忆起了数电的很多知识，而且锻炼了我理论与实践相结合的能力。但也发现了自己的一些不足，在今后的学习过程中将更加努力，提高自己的创新能力和实践能力，以适应社会和时代发展要求。 这个设计虽然不像毕业设计那么繁杂和困难，但给我们毕业设计和毕 12 业以后的工作打下了基础。什么事都不是那么容易的，有了这一点点的困难做基础，让我们深深的明白以后的工作将会是那么的困难，所以说这次设计在很大意义上给了我们启示。 由于时间紧迫，本人实力有限，所以有点地方做的仍然不够理想，感谢老师的指教，还望老师多加指导。 附录(元器件清单) CT74LS04 1片 CT74LS74 4片 CT74LS148 1片 CT74LS138 1片 参考文献 ?数字电子技术基础? 周良权编 ?电子技术课程设计指导? 彭介华编 ?电子技术基础实验? 陈大钦编 13