电子元器件调研

电子元器件认识与系统设计报告

专业：自动控制

班级：控101

姓名：徐创秀

学号： 201008622

指导教师：张振海

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 6日

医院住院病人“呼喊”器

1设计目的

设计一种有线“呼喊”器，供住院病人“呼喊”医护人员时使用。可以实现以下功能。

（1）住院病人可通过按动自己的床位按扭开关向医护人员发出“呼喊”信号。

（2）一旦有病人发出“呼喊”信号，医护人员值班室显示床位编号，同时扬声器发出声音，提醒医护人员有人在“呼救”。

要求设计出完整的电路，同时设计电路所需的稳压电源。

2设计分工说明

3 电路设计

电路图如图1所示。

3.1 芯片功能

（1）10线—4线优先编码器CD40147

编码器的九个输入端分别与由床位开关1—9相连，当某一开关按动时，编码器输出该床位对应的四位二进制编码。平时9个输入端1—9通过电阻接地，处于低电平。当按下一个按钮开关时，该输入端便通过开关接高电平，这一高电平输入电路并进行编码后，便在输出端得到与输入按钮开关序号相对应的4为二进制编码（8421BCD码）。器编码范围为0001—1001，分别与输入端的床位编号1—9对应。

图2 CD40147 图3 CD4513

（2）锁存/7段译码/驱动芯片CD4513

译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路称为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。CD4513是4线—7线译码器，其将4位8421BCD 码以为相应的信号，再经过一定的逻辑门电路来驱动LED 显示器。

a

b c

f

g

e a

b

c

d

e

f

g

图4共阴极7段数码管

（3）LED 显示及其原理

LED 显示器由7个发光二级管组成，如上图所示，通过发光二极管的亮灭来显示不同的数字，CD4513的7个输出端通过电阻分别与LED 显示器的7个发光二级管相连，例如；当CD4513输入端为8421码0100时，输出端13,14,16,17为高电平，其余为低电平，则发光二级管b,c,g,f 亮，其余不发光，

LED 显示器显示为阿拉伯数字4。这一部分便称为译码显示电路，其功能便是将8421BCD 码0001—1001通过LED 显示器翻译成1—9阿拉伯数字。

3. 2 芯片引脚介绍

图5 CD40147管脚图 图6 CD4513管脚图

如图5为CD40147芯片管脚图，其本身是一个编码器，作用是将输入信号编码

为四位8421BCD码，让后加以输出。图中管脚15、11、12、13、14、1、2、3、4、10既I0—I9为输入端。管脚9、7、6、14既Y0—Y3为输出端。8管脚ＶＳＳ为接电源为接地端。

引脚，16管脚V

ＤＤ

如图6为CD4513管脚图，其全名叫做锁存/7段译码/驱动芯片，其功能便是译码加驱动，它的输入是四位8421BCD码，芯片首先将其译码，在其内部又有很多逻辑门电路，然后进行七位输出来驱动LED显示器的七个发光二级管。图中管脚15、

14、13、12、11、17、16为输出端，分别控制LED显示器上的7个发光二级管既a、

b、c、d、e、f、g七个。管脚7、1、2、6为四位BCD码输入端，9管脚接电源，18管脚接地。其余各管脚分别为控制端跟使能端。

4 电路工作原理

（1）稳压电路原理

其主要功能是将220V交流电，变为6V稳压直流电。首先接一变压器，将220V 交流电变为一幅值教小的交流电，约大于12V小于35V，（因电路后面接了一个集成三端稳压器LM7812，若电压大于35V，则会将其烧毁），由此可以算出，变压器的线圈匝数之比。在变压器的输出端，用桥式整流电路将交流电变为直流，之后接一电容进行滤波，再用集成三端稳压器LM7812，进行进一步稳压，即得到了较稳定的12V 直流电，因驱动芯片需要的是6V电压，故接一个6V的稳压二极管，输出从稳压二极管的上方引一条线，来驱动各个芯片。

（2）编码部分原理

每个病人床头装有一个报警按钮，分别与编码器CD40147的输入端相连。平时处于低电平状态，当按下按钮时，便有低电平变为高电平，然后编码器对此信号加以编码，输出四位8421BCD码。

（3）译码驱动显示部分原理

编码器CD40147的四位输出与锁存/7段译码/驱动芯片CD4013的四位输入相连，CD4013将四位输入进行译码，然后通过内部的逻辑门，得到七位输出。七位输出分别与LED显示器的七位数输入相连，既连接七个发光二级管，最终得以显示出阿拉伯数字，既呼叫病人的床的编号。

（4）报警部分原理

从每个病人床床头引一根线，通过多级或门最终得到一根输出，这样，无论当哪个病人“呼喊”时，此线总为高电平，将此线与扬声器相连，当有病人按下“呼喊”按钮时，扬声器即发出鸣响，提醒医护人员有人在“呼喊”。

（5）整体功能

以上几个部分相综合，既实现了电路的总体设计要求，当有病人按下“呼救”按钮时，通过编码器编码，然后进行译码驱动，在LED显示器上显示出“呼救”病人的床号。同时扬声器发出鸣响，提醒医护人员。通过LED显示和扬声器发声，方便了医人员对病人的及时诊治救助，实现了设计目的。

5市场调研

表1 元器件信息表

名称型号参数数量生产厂家单价（元）电阻510kΩ9 上海人民电器开关厂0.1 电阻190Ω7 上海人民电器开关厂0.1 电解电容CD288 1000μF/16V 1 上海人民电器开关厂 2 电解电容DS 47μF/50v 1 上海人民电器开关厂 1.5 电解电容NXB 10μF/50v 1 上海人民电器开关厂 1.5 瓷片电容103 3 联佳电子有限公司0.1 瓷片电容104 1 联佳电子有限公司0.1 开关按钮9 上海人民电器开关厂0.1 数码管SM120501K 七段数码管 1 深圳市捷和科技有限

公司

2

编码器74LS147 5.5V 1 上海泰芯电子元件有

限公司

4

译码/驱动器CD4513 5.5V 1 上海泰芯电子元件有

限公司

8 扬声器8Ω 1 上海人民电器开关厂 1 稳压电源HC—408 3V~12V/9W 1. 潮南区司马浦华诚电

器厂

15

集成或门74LS32 5.5V 2 上海泰芯电子元件有

限公司

2

非门集成芯

片74LS14 5.5V 3 上海泰芯电子元件有

限公司

4

6 实物电路搭建

根据EWB仿真电路图搭建实物，其中CD4511用芯片CD4513代替，各管脚根据芯片管脚图加以连接，图中开关用六脚按钮开关代替，所有非门用集成芯片74LS14