医院病房呼叫器的设计 绝对经典

课程设计任务书

课程名称电子线路课程设计

课程设计题目医院病房呼叫器的设计

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

1．用1~4个开关模拟4个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~4优先级依次降低；

2．用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。

二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年

2. 阎石，数字电子技术（第五版）．[M]北京：高等教育出版社，2005.

3. 陈孝彬《555集成电路实用电路集》高等教育出版社2002-8

4. 王刚《TTL集成电路应用》机械工业出版社2000-10

五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表：

指导教师签字：

年月日一、概述

本设计的主要目的是实现一个当医院病房发生紧急情况时，病房之中又有多个病人需要护理的一个优先级别的电路。用于医院病房需要呼叫具有优先级别的呼叫系统。当有病人进行呼叫时，系统会自动先处理具有优先级别的病房的编号，同时产生光信号和5秒钟的声音信号。使用该系统，不仅能够提高医生的工作效率，便于医生及时了解病人的实际状况，还能够让病人的需要及时得到满足。

二、方案论证

根据设计要求，将此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，报警模块。首先用四个开关来代替四个病房的呼叫按钮，四个二极管灯代表四个病房，当开关闭合后，对应的病房的灯发光，然后利用与非门74LS30的功能，当其输出为高电平时，就会使NE555芯片产生脉冲信号，然后使NE555芯片的out输出端产生高电平，促使报警器报警，根据NE555芯片的外接电阻和电容的大小，可调整报警器的报警时间。当开关断开时，即74LS30输出为低电平，所以NE555芯片没有被触发，其out输出端为低电平，报警器没有报警，也就是病房没有病人呼叫，一切正常。开关闭合后，将经过存储的信号送入优先编码器74HC148，根据优先编码器的优先选择功能选出优先级最高的呼叫信号，再通过译码器74LS48译码，最后通过数码管显示报警的病房，然后医生会及时的根据报警情况去查看病人。此方案的论证流程图如图2.1。

图1 病房呼叫系统电路的原理框图

三、单元电路设计

1、指示灯显示模块

显示模块是该设计的一个关键步骤，它关系到当病人急需照料时，病人能够及时的按下呼叫开关，之后医生将对呼叫病人进行管理照顾。此功能的实现可用图3.1 来实现，其中R3是一个并排电阻，用来保护四个二极管，当开关断开时为高电平，闭合后为低电平，由于二极管正极接高电平，负极为低电平，所以二极管将会发光，即有病人呼叫

四个病

房

图2 指示灯显示模块图

2、优先显示模块

此模块中的核心是74HC148和74Ls11芯片，其中74HC148为优先编码芯片，

它能够依次选出优先级最高的数。出于设计考虑，优先级最高为1，依次到4。然

后将优先级最高的信号传输到译码端，让译码器开始译码，然后将译码器翻译出来

的信号输送到数码显示器，数码管上显示的号码即为优先级最高的病房呼叫号，然

后医生根据数码管所提示的数字对病人的呼叫做出相应的处理。

图3 优先显示模块图

此电路由模拟开关、优先编码器74HC148、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接地；74HC148

的输出A0、A1、A2经74LS04非门和74LS11与门后分别接入译码器74LS48的A,B,C；D 接高电平。译码器74LS48的输出端A---G对应接共阴数码管的a---g。

非门74LS04当输入0时输出为1，优先编码器74LS148工作；当输入1时输出为0，优先编码器74HC148停止工作。非门74LS04逻辑表达式为Y=AB，功能如表所示：

表1 非门74LS04功能表

低电平----0

利用优先编码器74HC148使电路实现1为最高优先级，依次到4。优先编码器74HC148的功能表如下表所示：

表2 优先编码器74LS148的功能表

低电平----0

任意-----X

为了增加数码管的灵活性，同一规模的数码管被分为光阴极和共阳极数码管。其中半导体数码管不仅具有工作电压低、体积小、寿命长、可靠性高等特点、而且响应时间短，亮度比较高。

常用的七段显示数码管是液晶显示器。液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物，它的透明度和呈现的颜色受外加电场的控制，利用这一特性便可控制成字符显示器。

设计中用到了BCD七段输入数码管，用A1A2A3A4表示显示译码器的BCD代码，用Ya到Yg表示输出的七位二进制代码，并规定用1表示数码管中线段的点亮状态，0表示数码管的熄灭状态。

3、呼叫模块

将施密特触发器的反向输出端经RC积分电路接回到其输入端，就构成了脉冲启动型多谐振荡电路。电容C3的充电时间T1为：

T1=（R1+R2)C3.Ln{(V1-V2)/(V1-V3)}

=（R1+R2)C3.Ln2

电容的放电时间为：

T2=R2.C3Ln（V3/V2）

=R2.C3Ln2

故电路的振荡周期为：

T=T1+T2

=（R1+2R2)C3.Ln2

一个振荡周期即为报警时间，所以可根据此公式调整参数R1、R2、C1的大小，求出所需的报警时间。

图4 呼叫模块图

四、性能测试

（1）如图所示：当开关全部断开时，则开关处为高电平，也即二极管的负极为高