EDA課程設(shè)計病床呼叫系統(tǒng)

年4月19日EDA課程設(shè)計病床呼叫系統(tǒng)文檔僅供參考第一章摘要醫(yī)院能夠最好的為病人服務(wù)，是很重要的，可是由于醫(yī)院工作人員有限，而且護士不能總是在每一位病人身邊，因此病房床位呼叫器對于一個醫(yī)院來講非常重要，它能夠使病人在危急時刻及時的聯(lián)系上醫(yī)生或者護士，從而得到及時的救治或看護。因此擁有一套功能完善的病床呼叫系統(tǒng)，對于一個大型的醫(yī)院來講，至關(guān)重要。本設(shè)計的整個呼叫系統(tǒng)由控制、顯示、報警三部分組成，使得病人能夠及時的通知醫(yī)生，而且醫(yī)生也能很快的知道那個床位的病人在求助，本系統(tǒng)還兼具優(yōu)先呼叫的功能，把病情嚴重的病人安排在優(yōu)先級較高的病床，則當優(yōu)先級較高的病床呼叫時能夠屏蔽其它病床的呼叫，從而使得病情嚴重的病人得到優(yōu)先醫(yī)治。第二章引言本設(shè)計的病床呼叫系統(tǒng)，當病人摁下呼叫按鈕時，如第1號病人呼叫時電子數(shù)碼管顯示1號，同時對應(yīng)床位的LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出響聲，三秒鐘之后，蜂鳴器停止?？墒荓ED燈和數(shù)碼管依然顯示，直到醫(yī)生或護士去到病房解除報警。由于蜂鳴器聲音比較刺耳，因此只讓蜂鳴器響三秒，三秒過后自動停止，到下一次警報的時候再響。這樣能夠保證醫(yī)院安靜的工作環(huán)境，使病人能夠更好的休息治療。本系統(tǒng)的優(yōu)先呼叫功能，當優(yōu)先級較高的病床呼叫時，能夠屏蔽其它病床的呼叫，如一號病床的優(yōu)先級最高，當一號和二號病床同時呼叫時，數(shù)碼管只顯示1號，系統(tǒng)自動屏蔽了二號的呼叫，只有當1號解除警報時具有下一優(yōu)先級的病床才能呼叫，這樣只要把病情嚴重的病人放在優(yōu)先級較高的病床，就能夠保證病人優(yōu)先得到治療，而且是醫(yī)生有目的的治療，分清主次。第三章課程設(shè)計內(nèi)容及詳細介紹3.1課程設(shè)計的目的本次課程設(shè)計要求設(shè)計一個病床呼叫系統(tǒng)，經(jīng)過綜合的運用所學過的理論知識，系統(tǒng)的進行電子電路的工程實踐訓練，從設(shè)計要求功能分析、電子器件選擇、電子器件連接（組合邏輯電路設(shè)計，以及時序邏輯電路設(shè)計）、功能實現(xiàn)的過程培養(yǎng)我們的分析問題和解決問題的能力。3.2課程設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計思路技術(shù)參數(shù)：●用一個數(shù)碼管顯示呼叫信號的號碼●沒信號呼叫時顯示0；有多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號●用5個撥碼開關(guān)設(shè)置功能鍵，1號優(yōu)先級最高，1-5號優(yōu)先級依次降低●用LDE燈指示對應(yīng)的病房有呼叫，有呼叫時蜂鳴3秒。設(shè)計要求：用靜態(tài)數(shù)碼管顯示呼叫的病房號用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴設(shè)計思路：根據(jù)實驗要求，本次設(shè)計需要響應(yīng)病床呼叫時，數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字，而且輸入信號有優(yōu)先級，故需要74HC148的優(yōu)先級編碼器需要數(shù)碼管顯示，故其輸出端需要和靜態(tài)顯示數(shù)碼管相連，設(shè)計要求對應(yīng)病床的LED燈亮，故輸出再經(jīng)過3線-8線譯碼器74HC138輸出對應(yīng)的5個信號分別于LED燈相連。實驗要求蜂鳴器響三秒鐘結(jié)束，故需要一個計數(shù)器來限制新其響的時間。具體設(shè)計見病床呼叫系統(tǒng)功能模塊介紹3.3病床呼叫系統(tǒng)模塊介紹及原理圖本病床呼叫系統(tǒng)的功能模塊分為床位呼叫控制轉(zhuǎn)換模塊，蜂鳴器呼叫時間控制模塊，系統(tǒng)顯示模塊，蜂鳴器模塊四部分，經(jīng)過各個模塊的協(xié)調(diào)作用，使得病床呼叫系統(tǒng)功能得以具體實現(xiàn)。3.3.1床位呼叫控制轉(zhuǎn)換模塊及原理圖床位呼叫控制模塊由74HC148、反相器、與門構(gòu)成。74HC148芯片介紹：8線-3線優(yōu)先編碼器74HC148，允許同時輸入兩個以上的編碼信號，不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。74HC148器件圖及其功能表如下：圖3-1輸入輸出EIN0N1N2N3N4N5N6N7NA0NA1NA2NEONGSN1000000000X X X X XX X X11111111X X X X XX X0X X X X XX 01X X X X X011X X X X0111X X X01111X X011111X01111110111111111111100000101001110010111011111011010101010101010圖3-2正常工作時EIN=0，其中7N—0N的優(yōu)先級依次降低，輸出分別對應(yīng)0—7，本次設(shè)計要求1—5號病床輸入信號時分別顯示1—5，其中1號優(yōu)先級最高，故1—5號病床輸入分別對應(yīng)6N—2N。又因為74HC148輸入低電平有效，故信號輸入端口叫反相器和6N—2N相連。編碼器正常工作，無信號輸入時，EON=0，有信號輸入時EON=1輸出端口A0N,A1N,A2N分別與EON相與后作為編碼器的輸出信號。這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)當有病床呼叫（高電平）時，經(jīng)過反相器，優(yōu)先編碼器編譯成相應(yīng)的號碼；當無信號輸入時，EON=0，輸出信號為000。再從顯示模塊中顯示出。床位呼叫控制模塊電路原理圖如下圖3-33.3.2蜂鳴器呼叫時間控制模塊及原理圖本課程設(shè)計要求，在有床位呼叫時，蜂鳴器開始響，三秒鐘結(jié)束，本設(shè)計利用74161十六進制計數(shù)器控制時間。74161芯片介紹：74161為同步十六進制計數(shù)器，經(jīng)過時鐘信號觸發(fā)從零開始計數(shù)，計到十五，進位端輸出高電平同時狀態(tài)回到零重新計數(shù)。芯片有異步置零端，和異步置位，能夠接成小于十六進制的任意進制計數(shù)器，其芯片圖和真值表如下：圖3-4圖3-5計數(shù)器在頻率很低時由于觸發(fā)器延時等原因?qū)е掠嫊r不準確，故本次設(shè)計用256HZ的時鐘頻率，根據(jù)計算：256*3=768=16*16*3，因此用三個74161接成758進制計數(shù)器，進位端取反與時鐘信號相與，接到74161的時鐘信號輸入端口。當有進位時，即進位輸出為1時，取反即為0，與時鐘信號相與后依然是0。由于沒有時鐘信號的輸入，74161停止工作，即停止計數(shù)。從開始計數(shù)到停止計數(shù)時間為三秒鐘。病床控制模塊中的三個輸出端口，取或，輸出為Y，既與每個74161的CLRN(異步置零端)相連，又和74161進位取反后的輸出相與后接蜂鳴器。沒有病床呼叫時，Y=0，此時蜂鳴器不響，每個74161的初態(tài)均為零，進位也為零，取反為1當有病床呼叫時，Y=1與進位取反相與為1，即蜂鳴器開始響。計數(shù)器開始工作，三秒鐘之后，進位端輸出1，取反為0，與時鐘信號相與為0，計數(shù)器停止工作，同時，蜂鳴器停止蜂鳴。直到下一次病床呼叫再開始工。蜂鳴器呼叫時間控制模塊電路圖如下：圖3-63.3.3系統(tǒng)顯示模塊及原理圖系統(tǒng)顯示模塊包括LED燈顯示模塊和數(shù)碼管顯示模塊兩部分。LED燈顯示模塊LED燈顯示模塊電路圖如下圖3-7當有病床呼叫時，經(jīng)過病床呼叫控制模塊輸出相應(yīng)的二進制病床號001—101，經(jīng)過741383線—8線譯碼器譯出Y1—Y5相應(yīng)的高低電平，控制LED燈的亮滅。Y1—Y5中某個低電平時對應(yīng)LED1—5中某個燈亮。74HC138芯片介紹：74HC138為3線-8線譯碼器，將輸入的一組二進制代碼轉(zhuǎn)換為一組與輸入代碼一一對應(yīng)的高低電平信號74HC138及其功能表如下：圖3-8圖3-9輸入輸出G1G2AN+G2BNCBAY0NY1NY2NY3NY4NY5NY6NY7N0X11111111X100000000XXXXXX00000101001110010111011111111111111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110111111110圖3-1074HC138真值表②數(shù)碼管顯示模塊病床呼叫控制模塊的輸出端，如圖3-7經(jīng)過管腳鎖定，與試驗箱數(shù)碼管相連接，顯示呼叫的病床號碼。3.3.4蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊含有一個蜂鳴器BUZZER和一個線跳器JBUZZER當使用蜂鳴時，此跳線短接。同時獨立擴展下載板CPLD/FPGA的JP2/CF的SPEAKER接高電平時，蜂鳴器工作。將系統(tǒng)輸出端口S經(jīng)管腳鎖定到“CPLD/FPGA擴展板”的PIN38號管腳如圖3-18所示。輸出端S高電平時蜂鳴器工作。綜合各個模塊，系統(tǒng)原理圖連接如下：圖3-11系統(tǒng)總原理圖經(jīng)過如圖所示的連接，整個病床呼叫系統(tǒng)，便能夠具體實現(xiàn)從病床呼叫到顯示到蜂鳴三秒的功能。3.4、仿真波形圖當I1—5依次出現(xiàn)高電平時即病床1—5依次呼叫時，系統(tǒng)電路仿真圖如下：圖3-12輸入輸出仿真圖圖3-13輸入輸出仿真波形圖2將A、B、C、D波形合并成一組，形成W波形，反應(yīng)數(shù)碼管所顯示的數(shù)字如圖3—13.如圖3-13所示，從第一秒開始，病床1—5依次呼叫，數(shù)碼管依次顯示每次呼叫的病床號碼，每次呼叫對應(yīng)LED燈出現(xiàn)高電平，即燈亮，同時蜂鳴器蜂鳴三秒結(jié)束。當有兩個病床同時呼叫時，優(yōu)先顯示優(yōu)先級高的病床。如圖3—14，3--15所示：圖3—14ABCD波合成后圖、圖3—15A、B、C、D波未合成時圖當I2和I3同時出現(xiàn)高電平時，即病床2和病床3同時呼叫時，由于病床2的優(yōu)先級比病床三的優(yōu)先級高，因此數(shù)碼管只顯示2號病床的呼叫，LED燈也只有2號病床對應(yīng)的燈亮，同時蜂鳴器蜂鳴三秒。3.5管腳鎖定及器件連接連接好的原理圖的輸入與輸出端口必須經(jīng)過管腳鎖定與“CPLD/FPGA擴展板”相連接，本屆具體介紹撥那個床呼叫系統(tǒng)的管腳鎖定3.5.1輸入端口管腳鎖定①輸入端口I1—15管腳鎖定圖3-16輸入端口I1—15管腳鎖定輸入端口I1—15即8位數(shù)字開關(guān)組（A）SW1—SW5，分別對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”的PIN39、40、41、44、45管腳，開關(guān)撥至ON為邏輯高電平“1”，開關(guān)撥至OFF為邏輯“0”電平時鐘信號輸入管腳鎖定圖3-17時鐘信號輸入管腳鎖定時鐘信號輸入對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”83號，即用導(dǎo)線將試驗箱中CLK13與PIN83管腳相連。3.5.1輸出端口管腳鎖定①數(shù)碼管輸出信號管腳鎖定圖3-18數(shù)碼管輸出信號管腳鎖定輸出端口A、B、C、D數(shù)碼管顯示端口1D0—1D3，分別對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”的PIN127,128,131,132。輸出端口smg即控位IO_DS1,對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”的PIN94管腳。LED燈輸出信號管腳鎖定圖3-19LED燈輸出信號管腳鎖定LED1—5分別對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”的PIN12,13,14,15,17管腳。蜂鳴器輸出端口管腳鎖定圖3-20蜂鳴器輸出端口管腳鎖定蜂鳴器輸出端口s即SPEAKER,對應(yīng)“CPLD/FPGA擴展板”的PIN38號管腳。結(jié)論經(jīng)過電路設(shè)計，電路波形仿真，管腳鎖定，芯片連接等過程，實現(xiàn)了課程設(shè)計的要求。當有病床呼叫時，對應(yīng)病床的LED燈點亮，數(shù)碼管顯示對應(yīng)的病床號，同時蜂鳴器蜂鳴三秒鐘結(jié)束。基本完成了課程設(shè)計的功能要求。心得體會經(jīng)過一周的EDA課程設(shè)計，從學習MaxPlusII軟件，抽選題目，分析題目要求，分析具體要實現(xiàn)的功能，選擇相應(yīng)的電子器件，應(yīng)用MaxPlusII軟件畫電路圖連接電路，檢測電路，電路仿真，經(jīng)過仿真波形檢測電路是否能具體實現(xiàn)課程設(shè)計所要求的功能，使得從課本上學過的知識在實際中得以運用。經(jīng)過重復(fù)修改電路圖，使得系統(tǒng)功能得以具體實現(xiàn)的過程，培養(yǎng)了自己組合邏輯電路設(shè)計，時序邏輯電路設(shè)計的能力。重復(fù)的更換電子器件，使自己對數(shù)字電子技術(shù)中各種器件的功能了解更加深切，對以后進行同樣的設(shè)計奠定了牢固的基礎(chǔ)。經(jīng)過器件的選擇，連接，對中間過程出現(xiàn)的問題進行分析，檢查、更換電子器件或電路圖最