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前言 21.設(shè)計(jì)要求 32.設(shè)計(jì)硬件電路圖及其說(shuō)明 52.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 52.174LS148優(yōu)先編碼器2.374LS472.4(1)555單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器(2)蜂鳴器2.474LS302.45數(shù)碼顯示器3.電路仿真及測(cè)試 114.實(shí)習(xí)總結(jié) 12參考文獻(xiàn) 13 前言
隨著社會(huì)的發(fā)展,科技的發(fā)展也非???,特別在電子的時(shí)代,各種電子電路的知識(shí)運(yùn)用得十分廣泛。為了讓醫(yī)院能夠最好的為病人服務(wù),減少醫(yī)護(hù)人員的巡查次數(shù)和工作量,醫(yī)院住院病人“呼喊”器,在醫(yī)院已經(jīng)運(yùn)用的很好,應(yīng)用本設(shè)計(jì)可使病人及時(shí)通知醫(yī)生,并使醫(yī)生能夠通過(guò)顯示器和報(bào)警聲很快的知道求助病人的確切床位,從而及時(shí)搶救。以555構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器為核心,用5秒呼叫模塊,優(yōu)先編碼顯示模塊,呼叫顯示模塊來(lái)設(shè)計(jì)的病房呼叫系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有優(yōu)先級(jí),造價(jià)低廉,能確保呼叫信息不失終端數(shù)碼管顯示呼叫地址,聲音報(bào)警等功能。護(hù)呼叫系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)院提高醫(yī)護(hù)服務(wù)質(zhì)量、提高醫(yī)護(hù)人員工作效率和減少醫(yī)療事故的一種必不可少的基礎(chǔ)設(shè)備。
目前,用于病床呼叫的系統(tǒng)有很多,它們多數(shù)都是有線通信,通過(guò)聲光報(bào)警和LED屏顯示告知呼叫求援的床位號(hào)碼,一般由有線的床頭分機(jī)、走廊顯示屏和護(hù)士臺(tái)的由發(fā)光二極管組成的病床一覽表(板)組成。
1任務(wù)與要求:1設(shè)計(jì)一種呼喊器,供醫(yī)院住院病人“呼喊”醫(yī)護(hù)人員時(shí)使用。1.2住院病人可通過(guò)按動(dòng)自己的床位按鈕開(kāi)關(guān)向醫(yī)護(hù)人員發(fā)出“呼喊”信號(hào)。1.3一旦有病人“呼喊”,醫(yī)護(hù)人員值班室設(shè)置的顯示器即顯示出該病人的床位編號(hào),同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響信號(hào)提示值班人員。2病人“呼喊”器原理框圖及其說(shuō)明本設(shè)計(jì)采用74LS138為3線-8線譯碼器,74LS47,74LS30,和555單穩(wěn)態(tài),74LS138/按鈕開(kāi)關(guān)電路采用低電平有效。該電路總共采用7路,分別代表7個(gè)病床,如果想要擴(kuò)展,可在該基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。此處為了便于設(shè)計(jì),采用7路按鈕開(kāi)關(guān).各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)2.174LS148優(yōu)先編碼器其邏輯圖和功能表1所示。74LS48邏輯圖表274LS148功能表71LS138有三個(gè)附加的控制端、和。當(dāng)、時(shí),輸出為高電平(S=1),譯碼器處于工作狀態(tài)。否則,譯碼器被禁止,所有的輸出端被封鎖在高電平,如表3.3.5所示。這三個(gè)控制端也叫做“片選”輸入端,利用片選的作用可以將多篇連接起來(lái)以擴(kuò)展譯碼器的功能。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。在圖3.3.8電路中如果把作為“數(shù)據(jù)”輸入端(同時(shí)),而將作為“地址”輸入端,那么從送來(lái)的數(shù)據(jù)只能通過(guò)所指定的一根輸出線送出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當(dāng)=101時(shí),門(mén)的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平,因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出,而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。無(wú)論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出引腳,任何時(shí)刻要么全為高電平1—芯片處于不工作狀態(tài),要么只有一個(gè)為低電平0,其余7個(gè)輸出引腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況,說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞74LS47譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器,它在這里與數(shù)碼管配合使用,表2列出了74LS47的真值表,表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。表2輸入輸出顯示數(shù)字符號(hào)LT(——)RBI(——-)A3A2A1A0BI(—)/RBO(———)a(—)b(—)c(—)d(—)e(—)f(—)g(—)1100001000000101X00011100111111X00101001001021X00111000011031X01001100110041X01011010010051X01101110000061X01111000111171X10001000000081X1001100011009XXXXXX01111111熄滅10000001111111熄滅0XXXXX100000008(1)LT(——):試燈輸入,是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)LT(——)=0時(shí),無(wú)論輸入A3,A2,A1,A0為何種狀態(tài),譯碼器輸出均為低電平,若驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常,是顯示8。(2)BI(—):滅燈輸入,是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。BI(—)=0時(shí)。不論LT(——)和輸入A3,A2,A1,A0為何種狀態(tài),譯碼器輸出均為高電平,使共陽(yáng)極數(shù)碼管熄滅。(3)RBI(——-):滅零輸入,它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位A3=A2=A1=A0=0時(shí),本應(yīng)顯示0,但是在RBI(——-)=0作用下,使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣,將0熄滅。(4)RBO(———):滅零輸出,它和滅燈輸入BI(—)共用一端,兩者配合使用,可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。555單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器555
定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件,其電路原理圖如下圖。一般用雙極性工藝制作的稱為555,用CMOS工藝制作的稱為7555,除單定時(shí)器外,還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬,可在4.5V~16V工作,7555可在3~18V工作,輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA,因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。圖555定時(shí)器555
定時(shí)器成本低,性能可靠,只需要外接幾個(gè)電阻、電容,就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器,三個(gè)等值串聯(lián)電阻,一個(gè)RS觸發(fā)器,一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓,當(dāng)5腳懸空時(shí),則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3,C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為0,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3,則C1的輸出為0,C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。(2)蜂鳴器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)品中作發(fā)聲器件。我們本次設(shè)計(jì)就是用這種設(shè)備來(lái)模擬,它的外形常見(jiàn)的有以下幾種,如圖5所示。一般呈圓柱狀,下面兩針長(zhǎng)短不同,長(zhǎng)的就為正極,短為負(fù)極,我們只要在正負(fù)極加上正向電壓其便可以發(fā)出聲響。圖5常見(jiàn)蜂鳴器外形(3)74LS3074LS30八輸入與非門(mén),管腳圖如附圖
圖74LS30管腳圖2.4數(shù)碼顯示器在數(shù)字測(cè)量?jī)x表和各種數(shù)字系統(tǒng)中,都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來(lái),一方面供人們直接讀取測(cè)量和運(yùn)算的結(jié)果;另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此,數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)碼顯示器是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或符號(hào)的器件,現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中,目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。數(shù)碼的顯示方式一般有三種:第一種是字形重疊式,它是將不同字符的電極重疊起來(lái),要顯示某字符,只須使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可,如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式,數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成,如熒光數(shù)碼管等。第三種是點(diǎn)陣式,它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點(diǎn)陣所組成,利用光點(diǎn)的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼。數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍,圖5.3.6表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式,顯示0~15等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實(shí)際應(yīng)用中,10~15并不采用,而是用2位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。其七段數(shù)字顯示器發(fā)光組合圖如下所示,它是通過(guò)譯碼器對(duì)其A.B.C.D.E.F.G段二極管的明暗進(jìn)行控制,最后使得其顯示出一定的數(shù)字模式,如圖11所示。圖11七段數(shù)字顯示器顯示數(shù)字3.電路仿真及測(cè)試此電路我們需要調(diào)試的東西不多,首先將各個(gè)模塊連接到一起后,注意檢查各個(gè)部分是否連接正確和連接端是否連接好。注意我們所需要的芯片參數(shù)是否正確,電解電容的極性是否連接正確,在測(cè)試看看各管腳的電平是否符合我們理論上達(dá)到的值,同時(shí)觀察各個(gè)集成器件的各個(gè)管腳的電平變化情況,以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個(gè)問(wèn)題解決了再進(jìn)行后面的調(diào)試,直到所有問(wèn)題都解決了為止。各模塊連接好之后就可以對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試了。首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào),看是否產(chǎn)生聲、光報(bào)警,并且聲音響5秒,數(shù)碼管是否顯示對(duì)應(yīng)的病人編號(hào);直到完成了此功能,進(jìn)行下一向調(diào)試。(當(dāng)按第2號(hào)鍵,顯示2,報(bào)警器、定時(shí)器作發(fā)聲器件。工作正常)(當(dāng)按第5號(hào)鍵,顯示5,報(bào)警器、定時(shí)器作發(fā)聲器件,
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