病房呼叫系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

安徽科技大學(xué)安徽科技大學(xué)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目: 病房呼叫系統(tǒng) 姓 名: 湯智 專 業(yè): 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí): 112 學(xué) 號(hào): 1886110220 指導(dǎo)教師: 2013年06月15日安徽科技大學(xué)理學(xué)院病房呼叫系統(tǒng)一 課程設(shè)計(jì)題目與實(shí)習(xí)目的課程設(shè)計(jì)題目：病房呼叫系統(tǒng)實(shí)習(xí)目的：1掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)以及數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用。2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。3進(jìn)一步深化對(duì)電子技術(shù)的了解，強(qiáng)化實(shí)際動(dòng)手操作能力以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題的方法。4培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。5數(shù)電課程實(shí)驗(yàn)是大學(xué)中為我們提供的一次動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手操作與研發(fā)的能力。二 任務(wù)和要求要求：1用15個(gè)開關(guān)模擬5個(gè)病房的呼叫輸入信號(hào)，5號(hào)優(yōu)先級(jí)最高；15優(yōu)先級(jí)依次升高；2用一個(gè)數(shù)碼管顯示呼叫信號(hào)的號(hào)碼；沒信號(hào)呼叫時(shí)顯示0；又多個(gè)信號(hào)呼叫時(shí)，顯示優(yōu)先級(jí)最高的呼叫號(hào)（其它呼叫號(hào)用指示燈顯示）；3凡有呼叫發(fā)出5秒的呼叫聲；4對(duì)低優(yōu)先級(jí)的呼叫進(jìn)行存儲(chǔ)，處理完高優(yōu)先級(jí)的呼叫，再進(jìn)行低優(yōu)先級(jí)呼叫的處理（附加）。三 總體方案的選擇病房呼叫系統(tǒng)整體思路為：l LED指示燈顯示病房模塊l 數(shù)碼管優(yōu)先顯示重病房模塊l 蜂鳴器報(bào)警5秒模塊首先由病人按下呼叫器開關(guān)，即邏輯數(shù)據(jù)開關(guān)，（1）進(jìn)入第一模塊，通過LED指示燈顯示病人呼叫的病房，（2）進(jìn)入第二模塊，傳輸?shù)揭粋€(gè)編碼器進(jìn)行編碼，我這里選用的是74LS148，8線3線優(yōu)先編碼器，其低電平為有效輸入；然后再進(jìn)行譯碼輸出，我選用的是74LS48，為共陰極7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，74LS148輸出為反碼輸出，遂在74LS48前加上反向器進(jìn)行輸入；再用共陰極七段數(shù)碼管進(jìn)行輸出。（3）進(jìn)入第三模塊，通過一個(gè)與非門對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，連接周期T為10秒，占空比為50%的方波發(fā)生器與信號(hào)一同通過與門，控制輸出信號(hào)可以持續(xù)5秒，使蜂鳴器呼叫5秒。流程圖如下：邏輯數(shù)據(jù)開關(guān)與非門處理信號(hào)用編碼器 74LS148進(jìn)行編碼周期T為10秒，占空比50%的方波LED指示燈顯示呼叫病房反相器用譯碼器74LS48進(jìn)行譯碼與門用7段數(shù)碼管顯示重病房蜂鳴器項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)思路與流程四 單元電路的設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)所使用的元件及工具：（1） LED指示燈模塊LED顯示燈- 5個(gè)；保護(hù)電阻R=500-5個(gè)；（2） 數(shù)碼管顯示模塊編碼器74LS148D-1個(gè)；反相器74LS04D-3個(gè)；譯碼器74LS48D-1個(gè)；（3） 蜂鳴器呼叫模塊與非門74LS30D -1個(gè)；方波發(fā)生器 -1個(gè)；與門7408D -1個(gè)；蜂鳴器 -1個(gè)； 另外：邏輯雙擲開關(guān)5個(gè)；電源VCC、接地GND、導(dǎo)線若干。2. 各個(gè)單元電路（1） LED指示燈電路電路圖如下 圖1：圖1（2） 數(shù)碼管顯示模塊電路圖2（3） 蜂鳴器呼叫5秒模塊電路圖33. 總電路圖圖4五 電路測(cè)試（1）當(dāng)單獨(dú)A、B、C、D、E呼叫時(shí)，電路LED對(duì)應(yīng)的亮，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的病房。電路測(cè)試圖如下：圖5按鍵J1按下后，指示燈LED1 亮，數(shù)碼管顯示病房1；圖6按鍵J5按下后，LED5亮，數(shù)碼管顯示病房5。（2）當(dāng)多個(gè)病房同時(shí)呼叫時(shí)，LED顯示呼叫病房，數(shù)碼管優(yōu)先顯示重病房。測(cè)試電路如下：圖7有截圖可以看出，1、2、4、5病房同時(shí)呼叫，LED1、LED2、LED4、LED5亮，數(shù)碼管優(yōu)先顯示重病房5。當(dāng)病房5通知呼叫停止時(shí)，數(shù)碼管顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高點(diǎn)的病房，測(cè)試電路如下圖圖8（3） 蜂鳴器呼叫5秒測(cè)試原理：用方波發(fā)生器產(chǎn)生周期T=10s的方波，利用與門產(chǎn)生間斷5s的信號(hào)；由于頻率f=0.1HZ時(shí)，示波器很難測(cè)試蜂鳴器呼叫周期，實(shí)驗(yàn)中為了便于觀察，取f=100HZ測(cè)試。當(dāng)五個(gè)開關(guān)只要有開關(guān)按下，與非門會(huì)輸出高電平，按照設(shè)計(jì)要求，蜂鳴器要呼叫5秒，所以把與非門輸出信號(hào)與方波信號(hào)一起通過與門，從而控制呼叫5秒，信號(hào)波形如圖示波器所示;圖9高電平測(cè)試數(shù)據(jù)為：圖10頻率為100HZ時(shí)，測(cè)得高電平時(shí)間為：4.924ms，有公式T=，可計(jì)算出，f=0.1HZ時(shí)，T=4.924s，即可控制實(shí)現(xiàn)蜂鳴器呼叫5秒。六 電路設(shè)計(jì)、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決的方法。蜂鳴器呼叫電路設(shè)計(jì)時(shí)，遇到了控制呼叫5秒的一個(gè)問題，怎樣設(shè)計(jì)使產(chǎn)生5秒信號(hào)，在老師的指點(diǎn)下，采取與門和方波信號(hào)，方波信號(hào)可以使用555時(shí)基電路形成，查閱相關(guān)資料，得到555時(shí)基電路的周期計(jì)算公式，T=t+t，t=0.7（R+R）C，t=0.7RC。實(shí)驗(yàn)中為了數(shù)據(jù)的精確，采用方波發(fā)生器代替555時(shí)基電路。七 分析和總結(jié)。本次課程設(shè)計(jì)持續(xù)了將近一個(gè)星期的時(shí)間，在設(shè)計(jì)之前我根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，先對(duì)每個(gè)模塊都仔細(xì)的設(shè)計(jì)分析，再對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行耦合，排除相互干擾，得到整體的系統(tǒng)的電路圖，本次課程設(shè)計(jì)可以總結(jié)為以下的幾點(diǎn)收獲：1、進(jìn)一步鞏固數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)這次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，都離不開對(duì)數(shù)字電路課程知識(shí)的再學(xué)習(xí)。在開始設(shè)計(jì)初，我將數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程相關(guān)部分仔仔細(xì)細(xì)復(fù)習(xí)了，并且自學(xué)了一些元件的使用，這樣深入的了解，讓我對(duì)系設(shè)計(jì)的理解更加透徹，對(duì)后來的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。2、大大地提高了實(shí)踐動(dòng)手操作能力課程設(shè)計(jì)，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來完成。這次課程設(shè)計(jì)雖然沒有實(shí)際操作制作實(shí)物，但通過仿真，大大擴(kuò)展了我們的思維，提高了用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，最關(guān)鍵的是發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的方法。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然。3、團(tuán)隊(duì)合作、互相學(xué)習(xí)、共同研發(fā)最初和Partner沒思路的時(shí)候，特別的著急，后來，我查看數(shù)電實(shí)驗(yàn)教程，想到了設(shè)計(jì)思路，于是同伴一起商量，共同探討，對(duì)于不同模塊，我們有時(shí)設(shè)計(jì)思路不一樣，但不影響結(jié)果，遂各自按照各自思路進(jìn)行下。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的思路，他人的設(shè)計(jì)也可能有比你出色的地方，很好的借鑒，并在同伴的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會(huì)得到最好的設(shè)計(jì)方法?？偨Y(jié)：本次試驗(yàn)中包括方波發(fā)生器，基本電路我用了一片74LS148、一片74LS48、七段數(shù)碼管、蜂鳴器、若干與門，非門，與非門等。是目前我想出的用最少的器件，最簡單的布線來實(shí)現(xiàn)所要求的功能。從電路圖的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、仿真、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，都是自己思考和動(dòng)手。進(jìn)一步熟悉了MMultisim軟件的操作，用所學(xué)習(xí)過的芯片設(shè)計(jì)電路，并用仿真來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的過程中排錯(cuò)、檢查的能力也得到鍛煉?？偠灾?，好好利用了本次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，努力按要求完成了任務(wù)，提高了自己的綜合思考能力和動(dòng)手實(shí)踐能。八 參考文獻(xiàn) -高等教育出版社安徽科技大學(xué)電子學(xué)教研組 編-安徽科技大學(xué)出版社 編附：部分元件功能詳解1、74LS148功能詳解74LS148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。如圖所示的是八線-三線編碼器74LS148的慣用符號(hào)及管腳圖引腳圖。74LS148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號(hào)如圖中所標(biāo)。其中D0D7為輸入信號(hào)，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，EI是使能輸入端，EO是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。有真值表可以得出：當(dāng)使能輸入EI=0、EO=0、GS=0時(shí)，允許編碼，在D0D7輸入中，輸入D7優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為：D6，D5，D4，D3，D2，D1等級(jí)排列。本片又沒有編碼輸入時(shí)為0。其中GS = 0表示“電路工作，而且有編碼輸入” 。 74LS148優(yōu)先編碼器真值表2、74LS48功能詳解7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器，74LS48有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（OAOG）端，此外74LS48還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。 如圖所示的是八線-三線編碼器74LS48的慣用符號(hào)及管腳圖引腳圖。 74LS48測(cè)試真值表為：有真值表可得出，只有在滅燈輸入/動(dòng)態(tài)滅燈輸出端BI/RBO=1。試燈輸入LT=1，以及動(dòng)態(tài)滅燈輸入RBI=1時(shí)，芯片可以完成碼制轉(zhuǎn)換。第 14 頁 共 14 頁