1、 電子技術課程設計題 目： 病房呼叫系統(tǒng)電路設計 專 業(yè)： 自動化 班 級： 13自動化1班 姓 名： 湯省文 學 號： 24 指導老師： 吳德林 小組成員： 湯省文 余煥韜 張耿洲 成 績： 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc423021732 一、技術指標 PAGEREF _Toc423021732 h 1 HYPERLINK l _Toc423021733 1.1課題及要求 PAGEREF _Toc423021733 h 1 HYPERLINK l _Toc423021734 1.2功能描述： PAGEREF _Toc423021734 h 1 HY

2、PERLINK l _Toc423021735 二、整體方案設計 PAGEREF _Toc423021735 h 1 HYPERLINK l _Toc423021736 2.1 整體方案結(jié)構(gòu)方框圖 PAGEREF _Toc423021736 h 1 HYPERLINK l _Toc423021737 2.2 整體方案原理 PAGEREF _Toc423021737 h 1 HYPERLINK l _Toc423021738 三、單元電路設計 PAGEREF _Toc423021738 h 2 HYPERLINK l _Toc423021739 3.1主控制電路設計 PAGEREF _Toc42

3、3021739 h 2 HYPERLINK l _Toc423021740 3.2顯示電路設計 PAGEREF _Toc423021740 h 3 HYPERLINK l _Toc423021741 3.3病房門口指示燈電路設計 PAGEREF _Toc423021741 h 3 HYPERLINK l _Toc423021742 3.4 護士值班室報警電路設計 PAGEREF _Toc423021742 h 4 HYPERLINK l _Toc423021743 3.5 整體電路 PAGEREF _Toc423021743 h 4 HYPERLINK l _Toc423021744 3.6

4、proteus仿真 PAGEREF _Toc423021744 h 6 HYPERLINK l _Toc423021745 3.7 實物圖 PAGEREF _Toc423021745 h 7 HYPERLINK l _Toc423021746 3.8整機原件清單 PAGEREF _Toc423021746 h 7 HYPERLINK l _Toc423021747 四、測試與調(diào)整 PAGEREF _Toc423021747 h 8 HYPERLINK l _Toc423021748 4.1主控制電路的測試與調(diào)整 PAGEREF _Toc423021748 h 8 HYPERLINK l _To

5、c423021749 4.2 顯示電路的測試與調(diào)整 PAGEREF _Toc423021749 h 8 HYPERLINK l _Toc423021750 4.3 病房門口指示燈電路測的試與調(diào)整 PAGEREF _Toc423021750 h 8 HYPERLINK l _Toc423021751 4.4 護士值班室報警電路的測試與調(diào)整 PAGEREF _Toc423021751 h 9 HYPERLINK l _Toc423021752 4.5 整體電路測試 PAGEREF _Toc423021752 h 9 HYPERLINK l _Toc423021753 五、設計小結(jié) PAGEREF

6、_Toc423021753 h 9 HYPERLINK l _Toc423021754 5.1 設計任務完成情況 PAGEREF _Toc423021754 h 9 HYPERLINK l _Toc423021755 5.2 問題及改進 PAGEREF _Toc423021755 h 9 HYPERLINK l _Toc423021756 5.3心得體會 PAGEREF _Toc423021756 h 10 HYPERLINK l _Toc423021757 附錄 PAGEREF _Toc423021757 h 11 HYPERLINK l _Toc423021758 參考文獻 PAGEREF

7、 _Toc423021758 h 15一、技術指標1.1課題及要求某醫(yī)院有七個病室，每個房間都裝有呼叫按鈕，同時在護士室有相應的顯示電路，即能看到是哪個病室呼叫?，F(xiàn)要求：一號病室的呼叫優(yōu)先權(quán)最高，七號最低，使用74LS148及其它門電路設計滿足上述要求的組合邏輯電路。有病人呼叫時蜂鳴器響起，顯示單元電路顯示病房間號。1.2功能描述：1、呼叫功能：七個病室每個病室都裝有一個呼叫按鈕，當病室有需要時，可以通過呼叫按鈕進行呼叫2、顯示功能：在護士值班室內(nèi)有相應的顯示電路，可以看到是哪個病室在呼叫及相應病房門口LED指示燈亮起并閃爍，蜂鳴器響起。3、優(yōu)先權(quán)：七個病室呼叫具有優(yōu)先權(quán)，其中一號病室優(yōu)先權(quán)最

8、高，七號病室優(yōu)先權(quán)最低。只要有一號病室呼叫時，不管其他六個病室是否呼叫，顯示電路均顯示一號病室；一號病室不呼叫時，只要有二號病室呼叫，不管其他病室是否呼叫，顯示電路均顯示二號病室依次類推。優(yōu)先權(quán)的功能是由74LS148芯片實現(xiàn)的。4、LED指示燈的閃爍及蜂鳴器的響起由555定時器組成的多諧震蕩器控制二、整體方案設計2.1 整體方案結(jié)構(gòu)方框圖多諧震蕩指示電路（聲音）多諧震蕩指示電路（燈閃爍）多諧震蕩指示電路（聲音）多諧震蕩指示電路（燈閃爍）檢測病房信號顯示電路編碼譯碼電路檢測病房信號顯示電路編碼譯碼電路2.2 整體方案原理1、檢測病房信號通過病房開關控制輸入高低電平從而使后續(xù)電路產(chǎn)生相關信號。編

9、碼譯碼電路通過開關S1S7的開與關控制振蕩電路LED的閃爍，也控制74LS148的輸入進而控制其輸出，但74LS148有優(yōu)先編碼功能（當一號病房的按鈕按下時，無論其它病房的按鈕是否按下，護士值班室的數(shù)碼顯示“1”，即“1”號病房的優(yōu)先級別最高，其它病房的級別依次遞減）74LS148的輸出控制74LS47的輸入，由74LS47的輸出控制其顯示電路的相關功能。顯示電路開關閉合蜂鳴器發(fā)聲，相關開關閉合七段共陰顯示器顯示對應開關病房號。其中S1S7依次對應1號7號病房多諧震蕩指示電路通過555芯片與外圍元件連接構(gòu)成相應要求的多諧振蕩器三、單元電路設計3.1主控制電路設計圖31 主控制電路 如圖31所示

10、電路由7個開關代表7個病房內(nèi)的緊急呼叫開關，其下部接地，燈正極接5伏電源，當開關合上時，相應的LED指示燈亮起。同時在74LS148優(yōu)先編碼器的相應輸入端輸入低電平，其優(yōu)先級依次從S1S7。為了消除EI的影響，故將74LS148的E0輸出端分別與A0、A1、A2通過與門輸出，將編碼信號優(yōu)化。3.2顯示電路設計圖32 顯示電路如圖32所示，當74LS47譯碼器的LT、BIRBO端接高電平，RBI接任意電平時芯片正常譯碼，其輸出的編碼正好是七段數(shù)碼管的工作編碼，通過510的限流電阻與共陽顯示管連接成顯示電路。3.3病房門口指示燈電路設計圖331 病房門口指示燈電路如圖331所示，病房門口的指示燈電

11、路由555電路構(gòu)成多諧震蕩電路，芯片通過5伏電壓供電，由于RST端為高電平時555電路震蕩，而其連接端為低電平，故中間設置一個反相器。3.4 護士值班室報警電路設計圖34 護士值班室報警電路如圖332所示，該報警電路由555電路構(gòu)成多諧震蕩電路，并將震蕩體現(xiàn)在蜂鳴器上。555芯片由5伏電源供電。通過proteus軟件模擬，當R1取1K、C取47nF、Cf取100uF，R2在1K至47K調(diào)解時，頻率在7700HZ300HZ變化，并且占空比在60%左右，調(diào)頻特性體現(xiàn)得很好，同時該蜂鳴器取的是內(nèi)部沒有振蕩器的蜂鳴器，故能很好的體現(xiàn)這一頻率的變化。將RST端與E0端相接，在有開關合上時，E0端輸出為高

12、電平，可以驅(qū)動555電路的運行。其中LED1為護士值班室的呼叫顯示燈，當有病人呼叫時，此燈同時亮起，使其更直觀。3.5 整體電路圖3-5 整體電路圖3.6 proteus仿真3.7 實物圖3.8整機原件清單元件數(shù)量555芯片2片74LS148優(yōu)先編碼器1片74LS04 非門1片74LS08 與門1片74LS47 BCD-7段譯碼器1片LED指示燈9個7段數(shù)碼管1個510電阻15個5.1K電阻8個22電阻1個1K電阻1個30K電阻1個4.7K電阻1個47K電位器1個開關7個10uF電容2個47nF電容1個100uF電容1個蜂鳴器1個USB線與USB接口1份4腳底座2個7腳底座2個8腳底座1個杜邦

13、線若干電路板3塊導線若干螺絲若干錫絲若干四、測試與調(diào)整4.1主控制電路的測試與調(diào)整將電源連接到主控制電路后，依次按下各個開關，LED指示燈均能亮起，松開后指示燈滅。依次測試A0、A1、A2在各個開關按下時的輸出信號，結(jié)果顯示，當J9按下時A2、A1、A0依次是高高低電平，其他測試時也能正確輸出其相應的電平。但是在測試74LS08與門輸出端時出現(xiàn)錯誤，后經(jīng)檢查是芯片連接錯誤所致，修改后也能像74LS148一樣輸出正確編碼。4.2 顯示電路的測試與調(diào)整將顯示電路與主控制電路連接并接上電源后當依次按下各個開關后能相應地顯示其數(shù)字，并且當多個開關同時按下時顯示相應優(yōu)先級較高的信號。說明這整個基礎電路是

14、好的。4.3 病房門口指示燈電路測的試與調(diào)整將電源連接到病房門口指示燈電路后，將輸入端接上低電平后發(fā)現(xiàn)LED亮，但沒閃爍。檢查電路后，發(fā)現(xiàn)555芯片的2,6腳沒有連接上，做出調(diào)整后，LED燈亮并且閃爍。但感覺在1HZ的震蕩情況下閃爍并不明顯，但至少能很好地體現(xiàn)其震蕩電路的特性，因此也就沒再改動。4.4 護士值班室報警電路的測試與調(diào)整將電源連接到護士值班室報警電路后，將輸入端接上高電平，蜂鳴器發(fā)出吱吱聲，當調(diào)節(jié)電位器后，發(fā)出頻率不一樣的聲音，但聲音并沒有像模擬時的變化大，不過至少能體現(xiàn)其可調(diào)頻的多諧震蕩特性。4.5 整體電路測試將各個模塊連接在一起后（由于多諧震蕩電路占空間大，所以病房門口指示燈

15、電路僅做了一個，并且接在了S7與LED燈間，用一個作示范）接上電源，依次按下開關后數(shù)碼管依次顯示器數(shù)字，并且蜂鳴器，相應的指示燈亮起，當S7按下后病房門口指示燈閃爍。按下多個開關后，數(shù)碼管顯示優(yōu)先級較高的數(shù)字，蜂鳴器想起，相應的指示燈亮起或閃爍。整體測試體現(xiàn)電路是成功的。五、設計小結(jié)5.1 設計任務完成情況通過為期兩周的課程設計，完成了本次設計的技術指標。在剛開始進行電路設計時由于不清楚軟件對74LS48的仿真不準確這一缺陷，然后換成了74LS47,在譯碼部分花費了很長的時間。明白這一缺陷之后順利很多，但在仿真病房門口指示燈電路時，在測試其輸出電壓峰值上花費了很長時間。對于整體的仿真還是很成功

16、的。在制作實物時由于粗心將電路連接錯誤了，在檢查更正之后很好地體現(xiàn)了本次設計的要求，特別在難以創(chuàng)新的情況下對聲音報警電路的發(fā)聲頻率進行了可調(diào)節(jié)的設計，并且仿真出來的數(shù)據(jù)很理想。5.2 問題及改進本次設計內(nèi)容對多諧震蕩的要求不是很高，其震蕩頻率的允許寬度很大，而采用555電路的成本相對較大，并且元器件較多，如果用石英晶體及少量元器件構(gòu)成振蕩電路會更實惠，并且也不會影響使用性能。其中病房門口指示燈電路的震蕩頻率能稍大些，如5HZ，可能感覺出來會更好。5.3心得體會在為期兩周的課程設計中，我們初步嘗試并掌握了對所學知識的靈活運用，收獲狠多，與此同時，也看到了自身的不足，找到了許多需要改進的地方。首先

17、遇到的問題，在進行電路仿真的過程中，由于對軟件的歸類不是很熟悉直接影響了仿真速度，也由于沒結(jié)合實際導致軟件仿真結(jié)果與實際有誤差，所以在進行電阻的選擇過程中，在自己電腦上可以運行出來的結(jié)果在學校電腦上卻運行不出來，后來在老師的指導下多次改進，終于得到了滿意的仿真結(jié)果。另外，由于對各各原件的本質(zhì)沒完全弄明白在焊接時出現(xiàn)了一點微小的錯誤，導致了很大的麻煩，后來還好在大家的反復檢查下才使電路工作正常。由此也讓我們明白了在這方面也需要更加的仔細。其次，學習并運用了proteus 軟件后，體會到了此軟件在電子電路中的強大功能與非凡作用，也讓我們對本專業(yè)有了更清晰的認識，增加了我們對專業(yè)的興趣。可以說這次的

18、初步運用為以后打下了基礎。最后，通過動手，查看芯片真值表，從而達到更合理正確的使用，加強了思考和解決問題的能力，為以后相關的電路方面設計與連接積累了寶貴的經(jīng)驗，同時加深了對相關知識的理解與運用，真正達到了理論與實踐相結(jié)合的目的。在此，對老師的幫助附錄74LS148優(yōu)先編碼器簡要介紹：74LS148優(yōu)先編碼器允許同時輸入兩個及以上編碼信號，不過在設計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。74LS148管腳圖74LS148功能表74LS47 BCD-7段譯碼器簡要介紹：74LS47為BCD-7字段譯碼器驅(qū)動器，輸出端（YaYg）為低電平有效，可去驅(qū)動共陽的數(shù)碼管。（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)74LS47譯碼，輸出低電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中116行。（2）消隱功能（BI=0）此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，表1倒數(shù)第3行，無論LT 和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什