2021年医院病人紧急呼叫系统设计

目录

欧阳光明（2021.03.07）

一、设计总体思路1

1.1设计要求1

1.2总体设计框图：2

1.3设计思路2

二、单元电路3

2.1信号锁存3

2.2优先编码4

2.5二进制转换5

2.5反相器6

2.6总电路图7

2.7仿真图8

三、安装及调试步骤11

3.2安装步骤11

3.2调试步骤12

四、故障分析与电路改进13

五、总结与体会14

六、元器件清单15

七、参考文献16

一设计总体思路

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3—6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（6号优先级最高）。

3.医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，系统按优先级别显示其它呼叫病人的编号。

1.2 总体设计框图：

1.3 设计思路

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判

别，并提供相关的显示输出编码。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，转而对其它呼叫输入进行判别处理。

信号的锁存用7474D触发器实现。触发器把信号送给74148编码器，编码器按信号的优先编码。编码器输出进入74138译码器，译码器产生清零信号，进行逻辑清零，以便处理其它信号。

二单元电路

2.1 信号锁存

74LS74正边双D触发器用来锁存信号，其引脚如图：

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。

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.

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：

74LS148对几个输入信号同时输入时，按优先级别依次编码（7—0）。

真值表如下：

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，其余的类推。

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6号触发器的信号接至I6，5—3号分解接至I5-I3。当6号病人按下按钮（CP）时，I6出0，无论I3-I5出什么信号都只出0 0 1，所以I6的优先权最高，同理I5的优先权大于I4，I3的优先权最低。

2.5二进制转换

此电路用到3-8二进制译码器74138.其引脚图如下：

真值表如下:

从表中我们知道输出与输入的关系：

Y=…

'1M

'1

此电路中，当Y1’出0时就是清除了6号病人的呼叫信号，Y2’-Y4’出0时分别清除了病人5-3的呼叫信号。

2.5反相器

信号显示要用到CT74LS04反相器，其引脚图如下：

Y=

输出与输入的关系：'A

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。

2.6 总电路图

2.7 仿真图

一、安装及调试步骤

3.2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。

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。

二、故障分析与电路改进

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。就这样我接了四五次线。

我的电路大致出现了以下几种状况：

首先是显示锁存模块显示不了我存的信号，我

检查了数码管，找到了显示比较好的管子。检查了每一个D触发器观察输入与输出是否一致，有两个管子是坏的。

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6号开关，显示的不是6而是4，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。

三、总结与体会

经过两周的数字电子课程设计，我终于完成了本次课程设计的要求。总体感觉很累，经过查资料、自己的知识基础、同学一起讨论，我做出来了。

我上个学期学的数电，所以对一些芯片的功能还比较清晰，想应该比较容易。经过这两周，我感觉自己知识很不扎实，动手能力更是欠缺，理论联系实际的能力还需加强。

通过这次设计我学会了使用protues软件，protues软件真的很好用，很方便。Protues比ewb 功能多，便于操作。完成了绘图和仿真，接下来是接线安装，与画图和仿真相比这项任务最难。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时候了，还好我经受了这次考验。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，在今后的学习中将加以弥补和改进。通过这次课程设计，我最大的体会就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，明白了只是一味的死记理论是远远不行的，只有把所学的理论运用到实际，才能真正掌握一门科学。

相信有付有出就有收获，经过这两周设计，虽然过程曲折，但也收获很多。在老师、组员的帮助下很顺利的完成了任务，这两周的课程设计将成为我

人生成长的一段美好回忆！

四、元器件清单

CT74LS04 4片

CT74LS74 4片

CT74LS148 1片

CT74LS138 1片

五、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