数电课程设计病房呼叫系统

《数字电子技术》之宇文皓月创作
课程设计陈述
专业
学生姓名
班级
学号
指导教师
完成日期
信息工程学院
题目：病房呼叫系统
一、设计目的
本课程设计是学习完“数字电子技术”课程后进行的一次全面的综合训练，
通过课程设计，更好地掌握操纵系统的原理及实现方法，加深对操纵系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。

二、设计内容
1）概述
1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5优先级依次降低；
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
2）设计原理
临床求助呼叫（监护）是传送临床信息的重要手段,病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断和护理的紧急呼叫工具,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,并在值班室的监控中心电脑上留下准确完整的记录,是提高医院和病室护理水平的必备设备之一。

呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危,历来受到各大医院的普遍重视。

它要求及时、准确、可靠、简即可行。

根据设计要求，我们将设计分为几个模块来设计，分别为：指示灯显示模块，优先显示模块，呼叫模块。

3）设计过程
将病房呼叫信号输入到发光二极管中，使发光二极管发光。

如图（2）：
图（2）指示灯显示模块
由设计要求，数码管要显示优先级最高的病房的呼叫信号，所以我们须得对病房呼叫信号进行选优。

出于设计考虑，优先级最高为5，然后为4，依次到1。

如图（3）所示：
图（3）优先显示模块
此电路由模拟开关、优先编码器74LS148，译码器74LS48、非门74LS04和数码管等组成。

模拟开关初始状态为全高电平。

将模拟开关的所有输入端,EI接高电平Vcc.74LS148的输出A0、A1、A2分别接入译码器74LS48的A,B,C；D接地。

译码器74LS48的输出A---G对应接共阴数码管的a---g。

非门74LS04当输入0输出1，当输入1输出0，以此来触动优先编码器74LS148工作。

非门74LS04引脚和功能表如图（4）所示：
图（4）非门74LS04引脚和功能表
利用优先编码器74LS148使电路实现5为最高优先级然后为4，依次到1。

优先编码器74LS148的引脚和功能表如图（5）所示：
图（5）优先编码器74LS148的引脚和功能表译码器74LS48对输入信号进行译码，驱动数码管工作，并显示所编译的数字。

译码器74LS48功能图如图（6）所示。

图（6）译码器74LS48功能图
数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种分歧类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。

数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将分歧字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极
发亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。

第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。

第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的分歧组合即可显示分歧的数码。

数字显示方式目前以分段式应用最普遍，图（6）暗示七段式数字显示器利用分歧发光段组合方式，显示0～15等阿拉伯数字。

在实际应用中，10～15其实不采取，而是用2位数字显示器进行显示。

其七段数字显示器发光组合图如下所示，它是通过74LS48对其A.B.C.D.E.F.G段二极管的明暗进行控制，最后使得其显示出一定的数字模式，如图(7)所示：
图(7)七段数字显示器显示数字
数码管引脚如图（8）所示：
图（8）数码管引脚
利用74LS30 ，NE555集成时基电路组成脉冲启动型多谐振荡电路，发生一定频率信号驱动蜂鸣器呼叫。

电路如图（9）所示：
图（9）呼叫模块
与非门74LS30当有一个输入0，其输出1，触动NE555工作。

与非门74LS30引脚如图（10）所示
图（10）74LS30引脚
用NE555定时器接成施密特触发器，把施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回到它的输入端，就构成了多谐振荡器。

NE555管脚如图（11）所示
图（11）NE555管脚与结构图
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采取直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

我们本次设计就是用这种设备来模拟，它的外形罕见的又以下几种，一般呈圆柱状，下面两针长短分歧，长的就为正极，短为负极，我们只要在正负极加上正向电压其即可以发出声响。

图（12）罕见蜂鸣器
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
sbit key5=P3^0;//定义按键位置sbit key4=P3^1;
sbit key3=P3^2;
sbit key2=P3^3;
sbit key1=P3^4;
sbit reset=P3^5;//复位
sbit BEEP=P1^7;//定义蜂鸣器端口uchar flag1,i;
void choice();
void clean();
void delay();
void de();
void ring();
void main()
{
while(1)
{
P3=0xff;
reset=0;
BEEP=0;
flag1=0;
delay();
clean();
}
}
void choice()//确定病人
{ while(reset!=1&&flag==0)
{
if(key1==0)
{
de();
if(key1==0)
{P0=0X86;flag=1;}
}
else if(key2==0)
{
de();
if(key2==0&&key1!=0)
{P0=0Xdb;flag=1;}
}
else if(key3==0)
{
if(key3==0&&key1!=0&&key2!=0)
{P0=0Xcf; flag=1;}
}
else if(key4==0)
{
de();
if(key4==0&&key1!=0&&key2!=0&&key3!=0)
{P0=0Xe6; flag=1;}
}
else if(key5==0)
{
de();
if(key5==0&&key1!=0&&key2!=0&&key3!=0&&key4!=0)
{P0=0Xe6; flag=1;}
}
}
}
void clean() //RESET 为高的时候复位
{
if(reset==1)
{
BEEP=0;
P0=0x3f;
}
}
void delay() //RESET为低的时候延时
{
while(!reset)
{
ring();
}
}
void ring()
{
for(i=0;reset==0;i++)//喇叭发声的时间循环
{
de();
BEEP=!BEEP;
if(key1==0||key2==0||key3==0)//第二次呼叫
{
if( P0==0X86)
P0=0X86;
else if(P0==0Xdb&&key1==0)
P0=0X86;
else if(P0==0Xcf&&key1==0)
P0=0X86;
else if(P0==0Xcf&&key1==1&&key2==0)
P0=0Xdb;
else if(P0==0Xe6&&key1==0)
P0=0X86;
else if(P0==0Xe6&&key1==1&&key2==0)
P0=0Xdb;
else
if(P0==0Xe6&&key1==1&&key2==1&&key3==0)
P0=0Xcf;
}
}
}
void de()
{
for(i=300;i>0;i--);
}
4）运行结果分析。

整体原理图：
仿真图：
原理图：指示灯显示模块
优先显示模块和呼叫模块
5）设计小结
本次课程设计，我按要求设计出了所有要求的功能。

能在数码管上按优先级显示1到5的病房号，蜂鸣器呼叫。

当无输入时无显示。

当有多路输入时，显示最高级病房号，多路的病房指示灯全亮。

本设计是为在病人紧急需要时能很快进行救治的呼叫系统,增强医护人员更好的监护病人。

此系统的优点特色在于可以设立呼叫优先等级而不是单纯的病人呼叫，这样防止在有多个病人同时呼叫时，医护人员不知道应该先救治哪个。

利用本系统设立呼叫等级后，当有多个呼叫信号时，呼叫系统会自动先显示最高级此外的呼叫，使病情严重的病人得到优先救治。

这样让所有病人都能够获得救治，这种由医院根据病人病情设立的具有呼叫等级的系统系统可有效控制因病人突发病情而医护人员却未能及时救治导致病人病情严重甚至死亡的严重后果。

同时这种病情严重者优先的呼叫系统也体现了人性的美德和医院救人的精神。

本次设计，其实不是一帆风顺的，期间有遇到一些问题：
1、在设计初期我不知道当有多个病人同时发出信号呼叫时，当多信号同时呼叫时，对较低等级的呼叫信号不知道怎么处理，才干包管当高级此外信号被清零后，低级此外信号能及时的由系统自动呼出，而不再需要人为的控制输出的问题始终没有能找到合适有效的方法。

故对于优先模块，没有依照1到5从高到低的优先级，而是做成1到5从低到高的优先级。

因为事先没有注意课设要求。

2、在最后的运行时，接上电源后蜂鸣器一直鸣叫，事后发现是制作PCB图时，555芯片与蜂鸣器的管脚接线画错了，改正后发现还是无法解决这个问题。

3、此次设计的电路还是存在瑕疵的。

此设计在布线方面很复杂，使用了多根跳线，不克不及出现线路断路。

一个星期的时间已经过去，通过小组全体成员的努力，对呼叫系统有了更深刻的认识，对于医护人员的护理提出了更加人性化的理念，间接的支持了医院的医疗改革。

病房呼叫系统包含电源电路的设计，呼叫电路的设计，语音电路的设计，显示电路的设计和其它电路的设计。

这一实验能够实现语音播报，按键输入，液晶显示等功能。

总之，信息时代的医院管理已经从传统的人管模式，向智能化，电子化，信息化，网络化的高科技管理模式的方向迅猛发展。

“医疗呼叫系统”可实现对医院病房的智能化管理，可实现呼叫、监听、广播、求救报警、信息贮存、显示等功能。

为医院和患者都带来方便。

这次实验不单使我们掌握好多知识点，锻炼了我们的操纵能力，更体现的是我们小组的团体合作精神。

经过本次设计，深化了对各种门电路、触发器以及芯片的认识，同时，逻辑思维以及信息检索的能力也得到了很大的提高。

在本次论文设计过程中，陈益飞老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成课程设计。

在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。

其中还得到众多老师的关心支持和帮忙。

在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
论文的顺利完成，也离不开其它同学和朋友的关心和帮忙。

在整个的论文写作中，同学和朋友积极的帮忙我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，在他们的帮忙下，论文得以不竭的完善，最终帮忙我完整的写完了整个论文。

另外，要感谢在大
学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。

再次感谢陈益飞老师！
参考文献
[1] 欧阳星明. 数字逻辑（第四版）[A]. 华中科技大学出版社, 2009.
[2] 阎石. 数字电子技术基础（第5版）.高等教育出版社,2009
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[4] 李银华.电子线路设计指导[M].北京：北京航空航天大学出版社 2005.6
[5] 葛汝明.电子线路实验与课程设计[M].济南：山东大学出版社 2006.3
[6] 徐敏.电子线路实习指导教程[M].北京：机械工业出版社2005.8
[7] 彭军.电子线路设计与制作[M].北京：科学出版社 2005.4
[8] 肖玲妮.袁增责 Protel 99 SE 印刷电路板设计教程[M].北京：清华大学出版社 2003.7。