簡易醫(yī)院病人呼叫電子的系統(tǒng).doc

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng)專業(yè)班級： 2008級自動化01班姓名： 李燦學(xué)院名稱： 船山學(xué)院指導(dǎo)教師： 劉華2010年 12 月 30 日電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題-簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)要求1. 當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生聲、光提示，并顯示病人編號。 2. 根據(jù)病人病情設(shè)置優(yōu)先級別。當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先。 3. 醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級別的呼叫后，系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其它呼叫病人的編號。二、設(shè)計(jì)報(bào)告要求1. 寫明設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)目的；2. 詳細(xì)闡述方案論證過程；3. 詳細(xì)闡述設(shè)計(jì)過程，包括系統(tǒng)框圖、各部分功能電路圖，并給出相關(guān)原理說明；4. 列出所用元器件；5. 寫出設(shè)計(jì)體會與建議。三、設(shè)計(jì)提示及參考：1系統(tǒng)由呼叫信號鎖存、優(yōu)先編碼、二進(jìn)制譯碼、顯示及邏輯控制清除等幾部分組成。2電路核心部分為優(yōu)先編碼器。當(dāng)有信號輸入時(shí)，用觸發(fā)器鎖存相應(yīng)的按鍵信號，由優(yōu)先編碼器完成信號優(yōu)先級的判別，并提供相關(guān)的顯示輸出編碼。3二進(jìn)制譯碼電路譯出當(dāng)前最高級別的呼叫，待醫(yī)護(hù)人員處理完后，清除該呼叫的觸發(fā)器信號，轉(zhuǎn)而對其他呼叫輸入進(jìn)行判別處理。4信號的鎖存及清除可采用如下圖所示的D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。8路優(yōu)先編碼器型號為74148、3/8二進(jìn)制譯碼器可選74138，D觸發(fā)器可選7474。醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)框圖 目錄 摘要關(guān)鍵詞引言 總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)原理分析安裝及調(diào)試步驟總結(jié)與體會元器件清單參考文獻(xiàn)簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng) 08級自動化01班 李燦摘要：本設(shè)計(jì)，以555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為核心，用雙聯(lián)開關(guān)再通過一個(gè)8路優(yōu)先編碼器74148對模擬病房號編碼，當(dāng)有病房呼叫時(shí)信號通過邏輯門觸發(fā)由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。由雙聯(lián)開關(guān)來控制呼叫信號和燈泡。該系統(tǒng)具有優(yōu)先級，能確保呼叫信息不流失，終端數(shù)碼管顯示呼叫地址，聲音報(bào)警等功能。關(guān)鍵詞：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，雙聯(lián)開關(guān)，編碼器1引言 病房呼叫系統(tǒng)由安裝在病區(qū)護(hù)士站的呼叫主機(jī)和分別設(shè)置在病房床頭的呼叫分機(jī)、顯示屏組成，一旦有人按呼叫按鈕，護(hù)士站的主機(jī)就發(fā)出聲光報(bào)警信號，同時(shí)，顯示屏同步顯示呼叫床位號，護(hù)士人員便可以立刻趕往病房處理緊急情況。 本設(shè)計(jì)的病房呼叫系統(tǒng)是應(yīng)用555計(jì)時(shí)器邏輯門電路，采用數(shù)字、模擬電路的一些基礎(chǔ)元件來實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)先級的呼叫系統(tǒng)。當(dāng)有病人進(jìn)行呼叫時(shí)，系統(tǒng)會自動先處理優(yōu)先級別高的病房的編號，同時(shí)產(chǎn)生光信號和5秒鐘的聲音信號。另外在產(chǎn)生信號的同時(shí)系統(tǒng)會顯示呼叫病人的病房編號。這樣醫(yī)護(hù)人員就可以根據(jù)呼叫信號的優(yōu)先級別及時(shí)的對每一位呼叫病人進(jìn)行救治。當(dāng)有多個(gè)病人同時(shí)進(jìn)行呼叫時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)優(yōu)先級別自動呼出當(dāng)前呼叫中的最高級別呼叫信號，對其他低級別呼叫信號進(jìn)行自動保存，在當(dāng)前的最高級別呼叫信號被醫(yī)護(hù)人員接收，按下清0后，自動輸出所保存呼叫信號中最高級別的呼叫，直到每位病人處理完畢。2 總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路 用雙聯(lián)開關(guān)來控制和清除呼叫信號，再用一個(gè)8路優(yōu)先編碼器74148對病房號進(jìn)行編碼。當(dāng)有病房號呼叫時(shí)，通過邏輯門觸發(fā)（由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）來控制蜂鳴器發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。呼叫信號控制晶閘管來控制病房報(bào)警燈的開關(guān)。若有多個(gè)病房同時(shí)呼叫時(shí)，系統(tǒng)呼出當(dāng)前呼叫中的最高級別呼叫信號，對其他低級別呼叫信號進(jìn)行自動保存，待醫(yī)護(hù)人員處置好最高級別的病房后，按下雙聯(lián)開關(guān)將系統(tǒng)復(fù)位，接著系統(tǒng)自動輸出保存呼叫信號中最高級別的呼叫。2.1.1 （1）方案確立 病房呼叫系統(tǒng)由模擬開關(guān)優(yōu)先編碼器、數(shù)碼管、邏輯門、信號燈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器組成。模擬病房號通過優(yōu)先編碼器顯示優(yōu)先級別最高的病床號。并且通過鎖存器鎖存起來，按R鍵將清除已處理的信號。當(dāng)有病床呼叫時(shí)，信號通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)使蜂鳴器響5秒鐘。數(shù)碼管顯示優(yōu)先級別高的病床號，同時(shí)報(bào)警燈亮，等待人員處理。 2.2 設(shè)計(jì)方框圖 圖2 簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng)方框圖3 設(shè)計(jì)原理分析3.1 總原理圖 圖2 簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng)電路 簡易醫(yī)院病人呼叫電子系統(tǒng)電路如圖2所示，該電路完成三個(gè)功能：一是當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，產(chǎn)生聲、光提示，并顯示病人編號；二是根據(jù)病人病情設(shè)置優(yōu)先級別。當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先；三是醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級別的呼叫后，系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其它呼叫病人的編號。 3、2 各單元模塊功能介紹 3、2、1 5秒呼叫系統(tǒng) 利用555集成時(shí)基電路組成脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生定長時(shí)間的震蕩信號驅(qū)動蜂鳴器呼叫。配以相應(yīng)參數(shù)的阻容器件，可將震蕩時(shí)間準(zhǔn)確的控制在5秒鐘。電路原理圖如下：圖3 5秒呼叫電路原理 此電路由一輸入非門、由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和蜂鳴器組成。輸入信號經(jīng)非門74LS04后接人555的觸發(fā)輸入2端。再由555的輸出端3接蜂鳴器。當(dāng)無病房呼叫時(shí)，低電平輸入給非門，之后輸入555的2端口時(shí)是高電平。由于由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是低電平觸發(fā)，且無觸發(fā)時(shí)輸出低電平。所以此時(shí)蜂鳴器無聲音。只有當(dāng)病房呼叫時(shí)，555的2端將接人低電平，觸發(fā)器被觸發(fā)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)中。其輸出端3輸出5秒的高電平，則蜂鳴器呼叫5秒。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(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中做發(fā)聲器件。555定時(shí)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，其有2個(gè)比較器A1和A2，且它們各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級和放電管，輸出級的驅(qū)動電流可達(dá)200mA 圖4 555定時(shí)器它的功能表如下所示： 對于555定時(shí)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其信號波形如下所示： 圖5 各點(diǎn)波形圖其主要作用是輸入一個(gè)短暫的低電平信號而輸出一個(gè)一定時(shí)間長度的高電平。3、2、2 優(yōu)先顯示模塊具體電路圖如下： 圖6 優(yōu)先顯示電路 此電路由模擬雙聯(lián)開關(guān)、優(yōu)先編碼器74148、數(shù)碼管、與門7408、若干電阻等組成。 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。而優(yōu)先編碼器已經(jīng)將輸入的信號優(yōu)先的順序進(jìn)行了排除，當(dāng)同時(shí)有幾個(gè)信號輸入時(shí)，只對其中優(yōu)先級最高的那個(gè)進(jìn)行編碼。 在此設(shè)計(jì)電路中，優(yōu)先編碼器可以用8-3線優(yōu)先編碼器74LS148.其引腳圖如下： 真值表如下：由表中可以看出，在E10電路正常工作狀態(tài)下，允許0-7當(dāng)中同時(shí)有幾個(gè)輸入端為低電平，即有編碼輸入信號。其中7的優(yōu)先權(quán)最高，0的優(yōu)先權(quán)最低，當(dāng)70時(shí)，無論其它輸入端有無信號輸入，輸出端只給出7的編碼，其余的類同。 而在本試驗(yàn)中給出的四路信號中7號位的優(yōu)先給最高，所以把7號觸發(fā)器的信號接至I7，6-4號分解接至I6-I4。當(dāng)7號病人按下按鈕（CP）時(shí)，I7出0，無論I4-I6出什么信號都只出0 0 0，所以I7的優(yōu)先權(quán)最高，同理I6的優(yōu)先權(quán)大于I5，I4的優(yōu)先權(quán)最低。雙聯(lián)開關(guān)可以保證當(dāng)任意一個(gè)開關(guān)狀態(tài)改變,可以使又端連接的燈泡在開路/斷路狀態(tài)切換圖7 雙聯(lián)開關(guān)4 安裝及調(diào)試步驟4.1 安裝步驟數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)是自左而右的，在電路的安裝、調(diào)試時(shí)，都是自左而右的。首先，安裝并調(diào)試每個(gè)子系統(tǒng)對應(yīng)的單元電路；然后，逐漸擴(kuò)大將幾個(gè)單元電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)；最后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。電子電路的安裝：根據(jù)設(shè)計(jì)好的總體電路圖，把各種元器件按照電路圖組裝起來，現(xiàn)分別介紹如下：整體結(jié)構(gòu)布局: 整體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)從全局出發(fā)，決定電子裝置各部分的空間位置。電路板結(jié)構(gòu)布局: 在一塊板子上按電路圖把元件組裝成電路。必須考慮的是元器件在電路板上結(jié)構(gòu)布局問題。布局的優(yōu)劣不僅影響電路板的走線、調(diào)試、維修以及外觀，對電路板的電氣特性也有一定的影響。元器件的插接:插接方式是把組成電路的所有元器件插在面板上。4.2 調(diào)試步驟 調(diào)試就是對安裝后的電路進(jìn)行參數(shù)和工作狀態(tài)測試。通常，調(diào)試工作是按信號的流程逐級進(jìn)行的，可以從輸入端向輸出端推進(jìn)，也可以從輸出端向輸入端倒推。第一步：不通電檢查 電路安裝完畢后，不要急于通電，應(yīng)首先認(rèn)真檢查線是否正確，包括多線、少線、錯(cuò)線等，尤其是電源線不能接錯(cuò)或接反，以免通電后燒壞電路或元器件。 第二步：直接檢查 連線檢查完畢后，直接檢查電源、底線、信號線、元器件接線端之間有無短路，連線間有無接觸不良，二極管、三極管、電解電容等有極性元件引線端有無錯(cuò)接、反接，集成塊是否插接正確。 第三步：通電檢查 把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓接入電路，但暫時(shí)不接入信號源，首先觀察有無異常現(xiàn)象，如冒煙、異味、觸摸器件有無過熱，電源是否短路等，如有異常現(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，排除故障后方可通電。 第四步：分塊測試 分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個(gè)部分看成一個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。比較理想的調(diào)試程序是按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。 此電路大致可以分以下幾個(gè)模塊測試，首先測試雙聯(lián)開關(guān)控制發(fā)出來的信號是否正常（清零也要測量），然后信號通過74148后出來的信號可以直接接到數(shù)碼管上測量。 第五步：整機(jī)聯(lián)調(diào) 對于復(fù)雜的電子系統(tǒng)，在分塊調(diào)試的過程中，由于是逐步擴(kuò)大范圍，故實(shí)際上已經(jīng)完成某些局部聯(lián)調(diào)工作，只要做好各功能模塊之間接口電路的調(diào)試工作，再把全部電路連同，就可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。5 總結(jié)與體會過三天的繪圖和調(diào)試，在跟同學(xué)的討論和參考資料下，我終于完成了本次設(shè)計(jì)題目的基本要求，雖然過程是艱苦的，但最終成功的喜悅同樣令我快樂。通過幾天的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 因?yàn)橐呀?jīng)有一年的時(shí)間沒有接觸數(shù)電課了，所以一開始拿到這個(gè)課題大腦中一片空白，后來在書本上逐個(gè)找到設(shè)計(jì)所需要的芯片，然后查閱資料熟悉它們的功能及每個(gè)引腳的作用。后來和同學(xué)交流學(xué)習(xí)通過了multisim仿真。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我受益非淺，不僅使我回憶起了數(shù)電的很多知識，而且鍛煉了我理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。但也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中將更加努力，提高自己的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，以適應(yīng)社會和時(shí)代發(fā)展要求。這個(gè)設(shè)計(jì)雖然不像畢業(yè)設(shè)計(jì)那么繁雜和困難，但給我們畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)以后的工作打下了基礎(chǔ)。什么事都不是那么容易的，有了這一點(diǎn)點(diǎn)的困難做基礎(chǔ)，讓我們深深的明白以后的工作將會是那么的困難，所以說這次設(shè)計(jì)在很大意義上給了我們啟示。元器件清單元器件序號型號數(shù)量備注電阻R1100KO7只電阻R2470KO1只電容C