同济大学电子电路设计——医院病人紧急呼叫系统

目录

一．设计背景 (1)

二．设计要求 (1)

三．总体设计方案 (1)

四．单元电路设计 (1)

1.信号锁存 (2)

2.优先编码 (2)

3.二进制转换 (3)

五．总电路图 (4)

六．仿真图 (6)

七．存在的问题及改进方法 (8)

八．总结与体会 (8)

九．元器件清单 (9)

十．参考文献 (9)

一．设计背景

本设计的目的是将病人的呼救信号及时准确的通过光和声音信号通知给医护人员，以使病人能够及时获得治疗。它的使用方便了病人，同时减少了医护人员的巡查次数，减轻了劳动强度。在临床上得到普遍使用。

二．设计要求

1)当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并显示病人编号。

2)根据病人病情设置优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先。

三．总体设计方案

1)系统由呼叫信号锁存、优先编码、二进制译码、显示及逻辑控制清除等几部

分组成。

2)电路核心部分为优先编码器。当有信号输入时，用触发器锁存相应的按键信

号，由优先编码器完成信号优先级的判别，并提供相关的显示输出编码。

3)二进制译码电路译出当前最高级别的呼叫，待医护人员处理完后，清除该呼

叫的触发器信号，转而对其他呼叫输入进行判别处理。

4)信号的锁存及清除可采用如下图所示的D触发器实现。8路优先编码器型号

为74148、3/8二进制译码器可选74138，D触发器可选7474。

图1 医院病人紧急呼叫系统框图

四．单元电路设计

1.信号锁存

采用的是双D触发器：74LS74

图2 74LS74引脚图

1 0 ××0 1

0 0 ××φφ

1 1 ↑ 1 1 0

表1 74LS74功能表

74LS74正边沿触发双D触发器的动作特点是输出端状态的转换发生在CP的上升沿，而且触发器所保存下来的所保存的状态仅仅取决于CP上升沿到达是的输入状态。

Q的初始状态为低电平，当给~S

一个高电平时，输入一个时钟信号是，D触

D

发器被强制翻转，是Q输出变成高电平，~Q输出为低电平。触发器可以保持信号,同时接受反馈信号，最后还可以实现逻辑清零。

当给一个CP脉冲时候，~Q端就为低电平输出给下一个芯片：74LS148。首先让D，~Q端置高电平，给一个CP信号，~Q端输出低电平，使74LS148能够进行优先编码。当清零端输入一个低信号后，使得74LS74清零，此时~Q端为1，所以这个病床信号消除。

2.优先编码

采用的是优先编码器：74LS148

图3 74LS148引脚图

1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 L 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X 0 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X 0 1 1 0 1 0 0 1 0 X X X X 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 X X X 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 X X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1

表2 74LS148功能表

在E1＝0电路正常工作状态下，允许0-7当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。其中7的优先权最高，0的优先权最低，当7＝0时，无论其它输入端有无信号输入，输出端只给出7的编码，其余的类推。

3.二进制转换

采用的是3/8二进制译码器：74LS138

图4 74LS138引脚图

0 ×××× 1 1 1 1 1 1 1 1

1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

表3 74LS138功能表

当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和/(E3)）为低电平

时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平

译出。比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。

五．总电路图

图5 总电路图

六．仿真图

图6 仿真图1

图7 仿真图2

图8 仿真图3图9 仿真图4

图10 仿真图5

七．存在的问题及改进方法

1．电路存在一定的不稳定性，仿真时偶尔会出现无法归零或按下病床按钮无法正常显示该床位号。

可能的原因：

1）系统的初始值不确定，在未进行调试前就开始仿真容易出错。

2）仿真软件Multisim自身存在一些漏洞。

解决方案：

1）每次仿真之前先进行调试。

2）使用正版软件并及时更新，减少漏洞的存在，以保证仿真结果的可靠性。

2．芯片使用较多，电路较复杂。

可能的原因：

1）知识储备不够，不了解更多的好的芯片。

解决方案：

1）增加电子电路方面的知识，勇于尝试各种不同的芯片组合方法，以实现在实现同等功能的情况下，电路最简单，芯片使用量最少，以节约成本。

八．总结与体会

一周的课程设计给我在感受良多，同时深刻理解学以致用的重要性，在用Multisim仿真的过程中，我发现自己知识上的一些漏洞，在弥补的同时学到不少东西，对芯片的理解更加透彻。

通过这个课程设计，我的最大收获就是对一些芯片的功能有了更好的理解和运用，以及对以前学的知识存在的一些问题也迎刃而解，同时也对学的知识有了一个实践性的证明。之前电工学、电子学学习时只是了解了芯片的名字、型号以及用处，同时还了解它的结构等，但是具体怎么用却不知道。经过这次的课程设计，虽然不是用实物，但是通过仿真，我也了解了芯片的具体用法。另外，通过自己设计电路，也巩固和实践了电工学、电子学的知识，这对于课程及相关知识的理解是有很大帮助的。

九．元器件清单

74LS1381

74LS1481

LED显示1

表4 元器件清单表

十．参考文献

《电工学（第七版）（上册）电工技术》高等教育出版社秦曾煌主编《电工学（第七版）（下册）电子技术》高等教育出版社秦曾煌主编《电子线路（第四版）》电子工业出版社谢自美主编《电子技术基础实验》高等教育出版社陈大钦主编