病房呼叫系统

一．设计题目及要求

1.设计题目：病房呼叫系统

2.设计要求：

1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5优先级依次降低；

2．用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其它呼叫号用指示灯显示）；

3．凡有呼叫发出5秒的呼叫声；

4．对低优先级的呼叫进行存储，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理（附加）。

二、设计过程及内容

1.总体设计

根据题目设计要求，该病房呼叫系统主要分为四个模块进行设计，其分别为存储模块、数据选择模块、定时模块、分频模块。

(1)存储模块实现信号的存储功能。

实现方法：

该系统设置两路开关，病人开关设置在病房，病人按下开关表示有信号，并进行存储。医生开关设置在办公室，以便控制，医生按一下开关，表示情况已经进行处理，清除信号，医生可以在抢救病人之前，按下信号按钮，然后再去病房照看病人，同时可以查看下一病人所在房间，准备对病人进行及时抢救，从而提高效率。另外病人和医生均只可按一次开关，不可连续持续按。

(2)数据选择模块实现数据的优先选择功能。

实现方法：

利用优先数据选择器74HC148，进行适当的改进，实现多个信号同时出现时，优先选择数值较小的输入信号，在将该信号传送至显示译码器显示数值，利用74HC148的EON输出端，传出脉冲，供下一模块使用。

(3)定时模块实现有信号时,蜂鸣器鸣响5s.

实现方法：

利用十进制加法计数器74160实现5个脉冲一循环来进行定时，利用T触发器对外部提供的脉冲进行处理，实现蜂鸣与定时的总体控制。

(4)366分频模块实现对脉冲的366分频，得到频率为1HZ的频率

脉冲

实现方法：

利用加法计数器的功能扩展，实现366进制加法计数来实现366分频。

2.病房呼叫系统的总电路图及仿真波形

图1：病房呼叫系统总电路图

在总电路图中信号从存储模块输入，先经过指示灯，送给数据选择模块进行优先编码，编号的代码送给7448进行七段译码显示。EON输出信号送至定时模块进行定时控制，期间为防止信号抖动，加一个D触发器的防抖电路。

EIN输入端相当于整个电路的总开关，其中，0为有效信号，置0电路工作，置1，不工作。

其仿真波形如下图，该图原电路图中包含分频模块，因此没有显示出蜂鸣器鸣响5s的波形图。

图2：总电路仿真波形

3．模块介绍

1.存储模块

电路设计用开关按下产生的一个脉冲表示有信号输入，并设计对其进行存储，该功能利用T触发器有沿就反转的功能，将T输入置1，输入信号接时钟端，来实现病人按一下表示有信号，并进行信号存储；医生按一下信号反转，表示信号已被处理。为防止电路按键抖动，在最前面D触发器的加防抖电路。

电路图与仿真波形如下图

图3：存储模块电路图

图4：存储模块仿真波形

2、数据选择模块

本模块利用74HC148的优先选择功能进行数据的优先选择，74HC148是高位的的优先级高，与本题要求相反，所以，对其输出进行逻辑电路更改，利用1到5进行组合逻辑电路设计，使其最后输出变为5到1。再利用EON端的有输出信号是为高电平无输出信号为低电平的特点，进行输出，在信号从无到有时产生一个上升沿，给后面的定时电路。

其电路图与仿真波形如下

图5：数据选择模块电路图

图6：数据选择模块仿真波形

3、定时模块

此模块实现有信号响5s的功能，主要用前一级的输出的上升沿作为时钟信号，利用T触发器的反转功能，产生一个持续的高点平让蜂鸣器开始鸣叫，并控制后面的74160设计的五进制加法计数器开始工作，当CLK 给了五个脉冲后，计数器置0，产生进位信号，取反后分别送给T触发器和74160，使前者在CLKN有效信号输入，将蜂鸣器输出置0，停止鸣叫，并联合后者控制74160停止工作。

电路图与仿真波形如下

图7：定时模块电路图

图8：定时模块仿真波形

4、366分频模块

由于分明器要响5s，而试验箱没有1Hz的时钟频率，所以设计该电路，进行分频。利用三片74160进行366进制加法器设计。

电路与仿真波形如下：

图9：分频模块电路图

三、设计结论

1.设计中主要出现遇到的困难

（1）对数据进行选择，用到的是74HC148，但题目要求1号优先级最高，因此要对此进行组合逻辑设计，由于对芯片功能原理了解不深及对

组合逻辑设计方法掌握不熟练，更多的原因是对课本上基础知识有所遗

忘，总之，在这块花费时间较多，最后，搞清楚后，便觉得也没那么难；

（2）然后就是分频模块，乍听分频甚觉复杂，对此概念感觉很陌生，然后就去课本上找，看过之后有种恍然大悟之感，此模块也顺利完成，主要是刚开始接触，不知从何做起。

（3）在答疑的过程中，老师提到开关控制按钮问题，这个是我在设计时考虑欠周，原设计方案中，病人和医生共同使用一个开关，待医生抢救治疗完毕后，再按开关，表示信号消除，但同时面临着一个问题，开关设在病房，会给医生在了解全局病房情况时带来不便，同时可能会错过治疗时间，因此将医生控制按钮设置在办公室，当最高优先级信号传来时，几位医生紧急准备去该病房，此时按此病房开关，信号消除，则信号将显示下一优先级较高的病房号码，然后医生再对此进行处理。另外此方案还可进行完善，就是将医生控制按钮设置为一个按钮，每按一次，则显示下一优先级较高的病房号码。对上述问题，经过少许思考，有了较好的解决方案。

2.课程感想

在这两周的EDA课程设计中，我深深体会到动手实践能力的重要性，作为理工科学生，只掌握课本上最基本的理论知识是远远不够的，只有手脑并用才能充分灵活的掌握和应用所学的知识。万事开头难，刚刚开始做时，没有头绪，不知从何入手，然后慢慢地，从组合逻辑设计，存储到最后分频模块，一步步走来，得到老师同学的帮助，从中学到很多东西，更能体会，同学之间的相互讨论是必不可少的，边思考边讨论，大脑里的知识体系更加清晰，更系统。

在设计中，应该和实际问题相联系，毕竟要应用到现实生活当中，考虑到方方面面，可能要遇到的问题，都要提前想出最佳对策，最后来完善自己的作品，这样的设计才会惠及群众。

通过这次课程设计，也使我更加肯定了自己的学习能力，对以后的学习更有自信，有志者事竟成，以后我会以积极的态度及更高的热情面对学习和生活，相信明天会更好！

3.意见建议：

(1)学校应该增加类似实践课的课时，尤其对于我们工科学生，对实践要求高的专业，应该让我们通过类似的实验课，加强对我们的实践及灵活运用课堂知识的能力。

(2)实验课老师最好可以多向学生介绍一些实践的常识类的知识，问题，及解决方法。