数字显示病房呼叫系统

毕业设计（论文）任务书题目类别：题目性质：毕业设计（论文）题目：数字显示病床呼叫系统电路设计学院：专业：班级：姓名：指导教师：I摘要本论文完成的是病房呼叫系统的功能。该电路设计采用主从结构，监控机构放置在医生值班室内，当病床有呼叫请求时进行声光报警，并在显示器上显示病床的位置。呼叫源（按钮）放在病房内，病人有呼叫请求时，按下请求按钮，提示闹铃响起，向值班室呼叫，并点亮相应床位的指示灯。电路采用模块设计思想，分为四个主要功能模块：呼叫显示模块，优先选择模块，译码显示模块，以及呼叫模块。优先选择模块用8线—3线优先编码器74LS148D来实现优先显示危重病人和显示唯一性，优先选择模块输出的信号运用由小规模逻辑门电路进行译码并由7段字形译码器74LS47D和共阴极七段数码管来实现显示病床号码，并通过74LS148D使能输出端EO来控制由555定时器构成的呼叫模块进行呼叫报警。本论文利用数字电路的思想，运用Multisim10仿真软件来实现病房呼叫系统的设计及测试，检验是否实现预期功能。关键词：病房呼叫优先编码器数字显示呼叫报警II目录毕业设计（论文）任务书..............................................................................................................I摘要.....................................................................................................................................I目录......................................................................................................................................II一、选题背景.............................................................................................................................1二、系统设计.............................................................................................................................12.1方案论证............................................................................................................................12.2系统设计............................................................................................................................22.2.1结构框图及说明.......................................................................................................22.2.2系统原理图及工作原理..........................................................................................42.3单元电路设计...................................................................................................................52.4元件参数选择.................................................................................................................14三、软件仿真...........................................................................................................................153.2仿真过程..........................................................................................................................173.3仿真结果..........................................................................................................................18四、元器件清单......................................................................................................................24总结归纳......................................................................................................................................24致谢..........................................................................................................................................25参考文献......................................................................................................................................261一、选题背景病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或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，是提高医院和病房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、简便可行、利于推广。本设计采用主从结构，基本运作方式为。监控机构放置在医生值班室内，当病床有呼叫请求时进行声光报警，并在显示器上显示病床的位置。呼叫源（按钮）放在病房内，病人有呼叫请求时，按下请求按钮，提示闹铃响起，向值班室呼叫，并点亮相应床位的指示灯。本设计分为四个主要功能模块：呼叫显示模块，优先选择模块，译码显示模块，以及呼叫模块。这些模块共同工作完成本电路的功能实现。其中运用了8线—3线优先编码器74LS148D来实现优先选择模块主要功能，其中运用自己设计的小规模逻辑门电路，7段字形译码器74LS47D和共阴极七段数码管来实现译码显示模块主要功能，运用555定时器来实现呼叫模块。通过对病房呼叫系统电路的设计、安装与调试，熟练掌握各种电子测量仪器、仪表的正确使用方法，熟悉掌握数字逻辑电路原理及各类型数字单元电路的工作原理、电路形式、调试方法、整机电路统调技巧等方面知识；同时，通过对系统设计结果的理论分析，加强理论联系实际的工作能力，对加强数字逻辑电路原理与技术方法的掌握，得到全面的、系统的训练，为今后从事本专业工作奠定坚实的技术基础。二、系统设计2.1方案论证病房呼叫系统的设计方法很多，可由多种类型电路来构成，这里提供两种方案供选择：方案1：单片机系统控制方案单片机是核心控制元件，利用编程语言对其功能的设计。其优点是用软件设计替代了硬件设计，使得硬件的功能设计不再仅局限于硬件本身，而变得更加的灵活与多样，也大大降低了硬件功能设计的难度。其缺点是抗干扰性能差，不通用，并2且需要有接口电路与之配套，价格中等，制造较难，维修亦较难。方案2：数字逻辑电路控制方案数字逻辑电路控制系统主要由各种逻辑元件构成，包括计数器、触发器以及各种门电路，硬件设计思路非常简单，造价低廉，元件少，体积小，稳定性好，可靠性和性价比都很高。缺点在于功能实现后电路结构复杂，维护起来比较困难。方案选择：在本设计中，采用数字逻辑电路控制系统，与单片机相比，该电路具有价格低，元件少，体积小，稳定性好，可靠性高的特点。因此，在本设计上采用数字逻辑电路方案。2.2系统设计2.2.1结构框图及说明图2-1病房呼叫系统的系统结构示意图3开始待机呼叫信号呼叫显示模块：对应床位的提示灯亮呼叫模块：蜂鸣器发出5秒的响声优先选择模块：对于信号进行优先选择编码译码显示模块：对信号进行译码并显示病人的床号医生对显示的病患进行治疗，并恢复该病患的呼叫开关所有病患是否都已经医治否七段显示器自动熄灭待机呼叫模块自动复位待机是是否图2-2病房呼叫系统的系统流程图42.2.2系统原理图及工作原理系统原理设计图如下所示:图2-3病房呼叫系统原理设计图5工作原理：病房呼叫系统分为四个主要功能模块：呼叫显示模块，优先选择模块，译码显示模块，以及呼叫模块。这些模块共同工作完成本电路的功能实现。其中运用了8线—3线优先编码器74LS148D来实现优先选择模块主要功能，其中运用自己设计的小规模逻辑门电路，7段字形译码器74LS47D和共阴极七段数码管来实现译码显示模块主要功能，运用555定时器来实现呼叫模块。信号呼叫（1个至8个）由呼叫显示模块的各个呼叫开关发出并使对应的病床指示灯亮起。接着，信号传到优先选择模块，将优先级别最高的患者的信号选择出来，并传到呼叫模块与译码显示模块：呼叫模块通过555定时器电路令蜂鸣器鸣叫5秒，同时译码显示模块通过小规模逻辑门集成电路与74LS47D将信号变换成对应的患者床号，并由七段数码管显示出来。当该病患治疗后，断开其对应的呼叫开关，此时该系统将显示下一名较高优先级的病患床号。当所有的病患都已经获得治疗后，该系统将自动将数码管熄灭待机，将555定时器复位。整个系统恢复待机状态。2.3单元电路设计(1)呼叫显示模块的设计一个或者多个病人通过关闭其对应的呼叫开关，来开启其支路的呼叫显示模块，进而开启整个病房呼叫系统。显示模块采用一般开关驱动，高电平有效，并且每条支路加了限流电阻（500欧姆）为了使得模块能正常工作。当一名或者多名病人闭合各自的呼叫开关时，其对应的支路接通，并由初始的高电平变为低电平电平，对应的支路显示灯会亮起，并且同时将有效信号传到下一个功能模块—优先选择模块。根据设计要求，呼叫显示模块的设计如下图2-4所示：6图2-4呼叫显示模块设计图（2）优先选择模块设计根据设计要求，数码管要显示优先级别最高病房的呼叫信号，所以我们要对病房呼叫信号进行优先选择并输出。在本设计中，8号病床为优先级最高，然后依次是7,6,5,4,3,2,1号病床。在这里，应用了8线-3线优先编码器（74LS148D）进行此功能的实现。其输入为低电平有效，输出编码为反码形式。8线-3线优先编码器（74LS148D）功能表如下所示：7表2-18线-3线优先编码器（74LS148D）功能表输入输出EI~I0~I1~I2~I3~I4~I5~I6~I7~A2~A1~A0~GS~EO~1xxxxxxxx1111101111111111