CAD報(bào)告的主要內(nèi)容

電子線路CAD課程設(shè)計(jì)報(bào)告病房呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：學(xué)院日期：2015年1月16日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)-1-(1)呼叫顯示模塊一個(gè)或者多個(gè)病人通過(guò)關(guān)閉其對(duì)應(yīng)的呼叫開(kāi)關(guān)，來(lái)開(kāi)啟其支路的呼叫顯示模塊，進(jìn)而開(kāi)啟整個(gè)病房呼叫系統(tǒng)。顯示模塊采用一般開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)，高電平有效，并且每條支路加了限流電阻（133歐姆）使得模塊能正常工作。當(dāng)一名或者多名病人閉合各自的呼叫開(kāi)關(guān)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的支路接通，并由初始的高電平變?yōu)榈碗娖诫娖?，?duì)應(yīng)的支路顯示燈會(huì)亮起，并且同時(shí)將有效信號(hào)傳到下一個(gè)功能模塊—優(yōu)先選擇模塊。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，呼叫顯示模塊的設(shè)計(jì)如下圖3-4所示：3號(hào)病床的呼叫顯示燈限流電阻3號(hào)病床的呼叫開(kāi)關(guān)3號(hào)病床的呼叫顯示燈限流電阻3號(hào)病床的呼叫開(kāi)關(guān)圖2-4呼叫顯示模塊設(shè)計(jì)圖（2）優(yōu)先選擇模塊根據(jù)設(shè)計(jì)要求，數(shù)碼管要顯示優(yōu)先級(jí)別最高病房的呼叫信號(hào)，所以我們要對(duì)病房呼叫信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先選擇并輸出。在本設(shè)計(jì)中，6號(hào)病床為優(yōu)先級(jí)最高，然后依次是5,4,3,2,1號(hào)病床。在這里，應(yīng)用了8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）進(jìn)行此功能的實(shí)現(xiàn)。其輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表如下所示：表2.18線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）功能表輸入輸出EI~I0~I1~I2~I3~I4~I5~I6~I7~A2~A1~A0~GS~EO~1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101除此之外，根據(jù)使能輸出端EO的特性：當(dāng)使能輸入端EI為0時(shí)并且74LS148無(wú)有效信號(hào)輸入時(shí)，EO輸出為0；當(dāng)使能輸入端EI為0時(shí)并且74LS148為有效信號(hào)輸入時(shí)，EO輸出為1。利用EO端的輸出來(lái)控制數(shù)碼顯示電路的啟動(dòng)與熄滅復(fù)位，以及555定時(shí)器的啟動(dòng)與復(fù)位。8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）將輸入的低電平有效信號(hào)進(jìn)行優(yōu)先選擇，并且將選擇出的信號(hào)傳到譯碼顯示模塊，并且將EO端（由）的輸出信號(hào)傳到555定時(shí)器（來(lái)啟動(dòng)呼叫模塊）和七段字形譯碼器（74LS47D）來(lái)啟動(dòng)數(shù)碼管顯示電路。七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’/RBO’(當(dāng)輸入為0時(shí)熄滅)使能輸出端EO’555定時(shí)器復(fù)位端RET8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）使能輸出端EO’555定時(shí)器復(fù)位端RET8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）圖2-5數(shù)據(jù)選擇模塊電路圖（3）譯碼顯示模塊此模塊由兩小模塊構(gòu)成，即譯碼模塊與數(shù)碼管顯示模塊。先由譯碼模塊將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的三位二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成病床號(hào)所對(duì)應(yīng)的BCD碼，再將該BCD碼輸入到七段字形譯碼器（74LS47D）并由七段陰極數(shù)碼管顯示病床號(hào)數(shù)字。a.譯碼模塊設(shè)計(jì)因?yàn)閮?yōu)先選擇模塊輸出的三位二進(jìn)制編碼不是所需的病床號(hào)碼（在BCD碼上相差1），所以要用譯碼將將8線-3線優(yōu)先編碼器（74LS148）輸出的三位二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成病床號(hào)所對(duì)應(yīng)的BCD碼。模塊譯碼模塊是由基本邏輯門(mén)設(shè)計(jì)而成的小規(guī)模邏輯門(mén)電路，于是得出輸入輸出真值轉(zhuǎn)換表，如下：開(kāi)關(guān)輸入輸出ABCDEF111100121100103101011410010050111016010110根據(jù)表3.2可以列出門(mén)電路邏輯式：D=AB~C~+A~BC+A~BC~E=ABC~+AB~C+A~BC~F=ABC+AB~C+A~BC化簡(jiǎn)得：D=AB~C~+A~BE=AB~+AB~CF=BC+AC根據(jù)上述的邏輯關(guān)系式，可以用門(mén)電路設(shè)計(jì)出如下譯碼模塊邏輯電路圖：圖2-7譯碼模塊邏輯電路圖b.數(shù)碼管顯示模塊通過(guò)譯碼模塊處理后的信號(hào)成為了與病床相對(duì)應(yīng)的BCD碼，此時(shí)將該BCD碼輸入到數(shù)碼管顯示模塊，將正確的呼叫床號(hào)顯示出來(lái)。數(shù)碼管顯示模塊由七段字形譯碼器（74LS47D），共陰極七段數(shù)碼管，以及一些邏輯非門(mén)和限流電阻組成。其功能是將輸入的BCD碼以十進(jìn)制數(shù)字的形式在七段數(shù)碼管上，測(cè)試模塊如下圖所示：圖2-8數(shù)碼管顯示模塊功能電路圖（4）呼叫模塊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(chē)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)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。利用555集成時(shí)基電路組成脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生定長(zhǎng)時(shí)間的方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器呼叫?？蛇m當(dāng)?shù)倪x擇電阻、電容，可將震蕩時(shí)間準(zhǔn)確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖如下：蜂鳴器555定時(shí)器復(fù)位端555定時(shí)器蜂鳴器555定時(shí)器復(fù)位端555定時(shí)器圖2-9呼叫電路原理圖當(dāng)無(wú)病房呼叫時(shí)，同時(shí)74LS148為無(wú)有效信號(hào)輸入，EO輸出為0傳入555定時(shí)器的復(fù)位端。當(dāng)有病房呼叫時(shí)，同時(shí)74LS148為有效信號(hào)輸入，EO輸出為1傳入555定時(shí)器的復(fù)位端，使得定時(shí)器得以啟動(dòng)。三．原理圖設(shè)計(jì)應(yīng)用MULTISIM7仿真軟件設(shè)計(jì)一個(gè)病房呼叫系統(tǒng)，繪制原理圖如下：圖3-1病房呼叫系統(tǒng)原理圖四．系統(tǒng)仿真與調(diào)試4.1仿真圖4-1待機(jī)情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真圖4-2.1工作情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真電路①圖4-2.2工作情況下的病房呼叫系統(tǒng)仿真電路②4.2仿真過(guò)程1.具體的在MULTISIM7下檢驗(yàn)病房呼叫系統(tǒng)的步驟如下：（1）首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào)，看是否產(chǎn)生聲、光報(bào)警，并且蜂鳴器聲音響，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。（2）向調(diào)試觸發(fā)多個(gè)病人信號(hào)，同樣看是否產(chǎn)生聲、光報(bào)警，并且蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管是否顯示最優(yōu)先的病人編號(hào)；如能完成此功能那么它是正確的。（3）將最高級(jí)別呼叫開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的病人編號(hào)。（4）當(dāng)斷開(kāi)所有的呼叫開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計(jì)時(shí)器已經(jīng)復(fù)位。

2.另外本設(shè)計(jì)整體功能如下：

（1）當(dāng)病人按下呼救信號(hào)按鈕，呼救燈亮，同時(shí)顯示病人編號(hào)，蜂鳴器發(fā)出呼救聲，等待醫(yī)護(hù)人員來(lái)護(hù)理。（2）按照病人的病情劃分出優(yōu)先級(jí)別，有多個(gè)病人同時(shí)呼救時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級(jí)別的呼救編號(hào)。（3）當(dāng)醫(yī)護(hù)人員處理完最高級(jí)別呼救后，把該病房開(kāi)關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的病人編號(hào)。（4）當(dāng)醫(yī)護(hù)人員治療完全部的呼叫病患后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)。4.3仿真結(jié)果在MULTISIM7的仿真界面上可以看如下結(jié)果：系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，呼叫模塊已經(jīng)復(fù)位。結(jié)果如下如圖所示：圖4.3.1待機(jī)狀態(tài)首先觸發(fā)一個(gè)病人信號(hào)：3號(hào)，3號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光（紅色），蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的3號(hào)病人編號(hào)；完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：圖4.3.43號(hào)床呼叫向調(diào)試開(kāi)啟1，2，6病人的呼叫信號(hào)，1,2,6號(hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光（紅色），蜂鳴器聲音響，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的6號(hào)病人編號(hào)。完成了此功能。結(jié)果如下圖所示：圖4.3.51號(hào),2號(hào),6號(hào)床呼叫將最高級(jí)別（6號(hào)）呼叫開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，系統(tǒng)按優(yōu)先等級(jí)顯示下一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的病人編號(hào)（2號(hào)）。完成了此功能。結(jié)果如下圖4.3.61號(hào),2號(hào)床呼叫當(dāng)斷開(kāi)所有的呼叫開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計(jì)時(shí)器已經(jīng)復(fù)位。結(jié)果如下：圖4.3.7病房呼叫系統(tǒng)恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)PCB版圖設(shè)計(jì)當(dāng)斷開(kāi)所有的呼叫開(kāi)關(guān)后，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)到待機(jī)狀態(tài)：顯示燈與顯示數(shù)碼管全滅，555計(jì)時(shí)器已經(jīng)復(fù)位。結(jié)果如下：圖5-1病房呼叫系統(tǒng)PCB版圖六．總結(jié)與體會(huì)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，完成了病房呼叫系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)，以及PCB版圖的繪制。主要設(shè)計(jì)運(yùn)用模塊化的思想將系統(tǒng)分為四大功能模塊：呼叫顯示模塊，優(yōu)先選擇模塊，譯碼顯示模塊，以及呼叫模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和繪制的過(guò)程中我充分理解了74LS148、74LS47D、74LS00、共陰極數(shù)碼管及NE555的引腳圖和它們的性質(zhì)功能，也對(duì)數(shù)字電子的理解有所加深。在這次實(shí)驗(yàn)中，更熟悉了Multisim7仿真軟件的使用，知道了一些元件如蜂鳴器、芯片及各種開(kāi)關(guān)的使用方法以及具體封裝。在設(shè)計(jì)過(guò)程，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，就是設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為這樣的接法可以行得通，但實(shí)際模擬仿真時(shí)，總是實(shí)現(xiàn)不了。所以為了想出恰當(dāng)正確的連接方法，重新認(rèn)真的回顧教材，尋找靈感。同時(shí)，使用ProtelDXP軟件繪制原理圖，繪制PCB版圖的過(guò)程中，也練習(xí)并加深了對(duì)CAD軟件的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，能夠熟練的繪出電子元件的電路圖。其實(shí)做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)只停留在書(shū)面學(xué)習(xí)是不夠的。當(dāng)