病房呼叫系统课程设计实验报告

安徽科技大学
数字电子技术课程设计
题目: 病房呼叫系统
**: **
专业: 电子科学与技术
班级: 112
学号: **********
指导教师:
2013年06月15日
安徽科技大学理学院
病房呼叫系统
一课程设计题目与实习目的
课程设计题目：病房呼叫系统
实习目的：
1．掌握数字电路课程所学的理论知识以及数字电子技术在生活中的应用。

2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．进一步深化对电子技术的了解，强化实际动手操作能力以及发现问题解决问题的方法。

4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．数电课程实验是大学中为我们提供的一次动手实践的机会，增强实际动手操作与研发的能力。

二任务和要求
要求：
1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，5号优先级最高；1~5优先级依次升高；
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）。

三总体方案的选择
病房呼叫系统整体思路为：
●LED指示灯显示病房模块
●数码管优先显示重病房模块
●蜂鸣器报警5秒模块
首先由病人按下呼叫器开关，即逻辑数据开关，（1）进入第一模块，通
过LED指示灯显示病人呼叫的病房，（2）进入第二模块，传输到一个编
码器进行编码，我这里选用的是74LS148，8线—3线优先编码器，其低
电平为有效输入；然后再进行译码输出，我选用的是74LS48，为共阴极7段译码/驱动器，74LS148输出为反码输出，遂在74LS48前加上反向器进行输入；再用共阴极七段数码管进行输出。

（3）进入第三模块，通过一个与非门对信号进行处理，连接周期T为10秒，占空比为50%的方波发生器与信号一同通过与门，控制输出信号可以持续5秒，使蜂鸣器呼叫5秒。

流程图如下：
与非门蜂鸣器
与门
四单元电路的设计
1.设计所使用的元件及工具：
（1）L ED指示灯模块
LED显示灯----------------------------------------- 5个；
保护电阻R=500Ω------------------------------------5个；
（2）数码管显示模块
编码器74LS148D-------------------------------------1个；
反相器74LS04D--------------------------------------3个；
译码器74LS48D--------------------------------------1个；
（3）蜂鸣器呼叫模块
与非门74LS30D -------------------------------------1个；
方波发生器 ---------------------------------------1个；
与门7408D -----------------------------------------1个；
蜂鸣器 --------------------------------------------1个；另外：逻辑双掷开关5个；电源VCC、接地GND、导线若干。

2.各个单元电路
（1）L ED指示灯电路
电路图如下图1：
图1
（2）数码管显示模块电路
图2 （3）蜂鸣器呼叫5秒模块电路
图3
3.总电路图
图4
五电路测试
（1）当单独A、B、C、D、E呼叫时，电路LED对应的亮，数码管显示相应的病房。

电路测试图如下：
图5
按键J1按下后，指示灯LED1 亮，数码管显示病房1；
图6
按键J5按下后，LED5亮，数码管显示病房5。

（2）当多个病房同时呼叫时，LED显示呼叫病房，数码管优先显示重病房。

测试电路如下：
图7
有截图可以看出，1、2、4、5病房同时呼叫，LED1、LED2、LED4、LED5亮，数码管优先显示重病房5。

当病房5通知呼叫停止时，数码管显示下一个优先级高点的病房，测试电路如下图
图8
（3）蜂鸣器呼叫5秒测试
原理：用方波发生器产生周期T=10s的方波，利用与门产生间断5s的信号；由于频率f=0.1HZ时，示波器很难测试蜂鸣器呼叫周期，实验中为了便于观察，取f=100HZ测试。

当五个开关只要有开关按下，与非门会输出高电平，按照设计要求，蜂鸣器要呼叫5秒，所以把与非门输出信号与方波信号一起通过与门，从而控制呼叫5秒，信号波形如图示波器所示;
图9
高电平测试数据为：
图10
频率为100HZ 时，测得高电平时间为：4.924ms ，有公式T=f
1，可计算出，f=0.1HZ 时，T=4.924s ，即可控制实现蜂鸣器呼叫5秒。

六电路设计、调试过程中发生的问题及解决的方法。

蜂鸣器呼叫电路设计时，遇到了控制呼叫5秒的一个问题，怎样设计使产生5秒信号，在老师的指点下，采取与门和方波信号，方波信号可以使用555时基
电路形成，查阅相关资料，得到555时基电路的周期计算公式，T=t
1+t
2
，t
1
=0.7
（R
1+R
2
）C，t
2
=0.7R
2
C。

实验中为了数据的精确，采用方波发生器代替555时
基电路。

七分析和总结。

本次课程设计持续了将近一个星期的时间，在设计之前我根据系统设计的要求，先对每个模块都仔细的设计分析，再对每个模块进行耦合，排除相互干扰，得到整体的系统的电路图，本次课程设计可以总结为以下的几点收获：
1、进一步巩固数字电子技术知识
这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个设计过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。

在开始设计初，我将数字电子技术基础实验教程相关部分仔仔细细复习了，并且自学了一些元件的使用，这样深入的了解，让我对系设计的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。

2、大大地提高了实践动手操作能力
课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。

这次课程设计虽然没有实际操作制作实物，但通过仿真，大大扩展了我们的思维，提高了用理论知识解决实际问题的能力，最关键的是发现问题、思考问题、解决问题的方法。

这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。

理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。

有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。

3、团队合作、互相学习、共同研发
最初和Partner没思路的时候，特别的着急，后来，我查看数电实验教程，想到了设计思路，于是同伴一起商量，共同探讨，对于不同模块，我们有时设计思路不一样，但不影响结果，遂各自按照各自思路进行下。

在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的思路，他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在同伴的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。

总结：本次试验中包括方波发生器，基本电路我用了一片74LS148、一片74LS48、七段数码管、蜂鸣器、若干与门，非门，与非门等。

是目前我想出的用最少的器件，最简单的布线来实现所要求的功能。

从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。

进一步熟悉了MMultisim软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用仿真来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。

总而言之，好好利用了本次课程设计的机会，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。

八参考文献
<<数字电子技术基础>>
-------高等教育出版社安徽科技大学电子学教研组编<<数字电子技术基础实验教程>>
-------------------安徽科技大学出版社编
附：部分元件功能详解
1、74LS148功能详解
74LS148是一个八线-三线优先级编码器。

在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。

不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。

在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。

如图所示的是八线-三线编码器74LS148的惯用符号及管脚图引脚图。

74LS148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。

其中D0—D7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，EI是使能输入端，EO是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

有真值表可以得出：
当使能输入EI=0、EO=0、GS=0时，允许编码，在D0～D7输入中，输入D7优先级最高，其余依次为：D6，D5，D4，D3，D2，D1等级排列。

本片又没有编码输入时为0。

其中GS = 0表示“电路工作，而且有编码输入”。

74LS148优先编码器真值表
2、74LS48功能详解
7段显示译码器74LS48是输出高电平有效的译码器，74LS48有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（OA~OG）端，此外74LS48还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

如图所示的是八线-三线编码器74LS48的惯用符号及管脚图引脚图。

74LS48测试真值表为：
有真值表可得出，只有在灭灯输入/动态灭灯输出端BI/RBO=1。

试灯输入LT=1，以及动态灭灯输入RBI=1时，芯片可以完成码制转换。