1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上病房呼叫系統(tǒng)控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)摘 要病房呼叫系統(tǒng)控制器，是為患者與醫(yī)護(hù)人員構(gòu)建的一座連接橋梁，是患者在醫(yī)護(hù)人員遠(yuǎn)離病房時(shí)向醫(yī)護(hù)人員發(fā)出求救信號(hào)的一種新型的儀器。在比較了各種設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，最終采用模塊化設(shè)計(jì)、VHDL語(yǔ)言與原理圖相結(jié)合的方法來(lái)完成這次設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)病房呼叫系統(tǒng)控制器的功能。本次設(shè)計(jì)通過(guò)運(yùn)用硬件描述語(yǔ)言VHDL設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)控制器，開始介紹了病房呼叫系統(tǒng)控制器的研究?jī)?nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)、設(shè)計(jì)原理、基本組成與功能的具體實(shí)現(xiàn)。然后將病房呼叫系統(tǒng)控制器分成各個(gè)功能模塊，通過(guò)編寫各個(gè)模塊代碼程序并編譯仿真驗(yàn)證其功能，并將達(dá)到設(shè)計(jì)要求的各個(gè)模塊連接在一起，完成我們的

2、頂層文件設(shè)計(jì)。通過(guò)在試驗(yàn)箱上測(cè)試，發(fā)現(xiàn)完全符合我們的設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：病房呼叫；系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；模塊；超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言Implementation of Ward Calling System Controller Based on FPGAAbstractWard calling system controller, is for patients and medical staff to build a bridge to connect, is patients to medical staff in medical staff from the ward sent a

3、 distress signal a new type of instrument. In comparison of the various design methods, on the basis of using modular design, VHDL language and the method of combining the principle diagram to finish the design, so as to realize the function of ward calling system controller.The design by using VHDL

4、 hardware description language design ward calling system controller, began to introduce the research content of the ward calling system controller, innovative, design principle, basic composition and function of the specific implementation. Then ward calling system controller is divided into variou

5、s functional modules, each module by writing code and compile the simulation verify its function, and will meet the design requirements of various modules together, complete the top-level file design. Through the test in the test chamber, found fully meet our design requirements.Keywords: Ward calli

6、ng, system, FPGA, Modules, VHDL專心-專注-專業(yè)目 錄1 引言1.1 設(shè)計(jì)背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人類社會(huì)迎來(lái)了信息時(shí)代的到來(lái)，信息時(shí)代依托電子工業(yè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子工業(yè)的發(fā)展以EDA技術(shù)為核心1。EDA技術(shù)經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，設(shè)計(jì)方法已經(jīng)基本成形，能滿足日常生活中的大部分設(shè)計(jì)要求，為人類生活創(chuàng)造便利2。它集中了各大編程語(yǔ)言典型的優(yōu)點(diǎn)，形成了其特有的由底層到頂層進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的方法，為這次設(shè)計(jì)提供了技術(shù)上的支持。1.2 QUARTUS II與VHDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介QUARTUS II是的綜合性CPLD/FPGA開發(fā)，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL等多

7、種設(shè)計(jì)輸入形式，可以通過(guò)加載第三方工具來(lái)完成設(shè)計(jì)，應(yīng)用面較為廣泛3。因QUARTUS II自帶的仿真功能，它可以提前進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，加載到試驗(yàn)箱上進(jìn)行驗(yàn)證，逐步調(diào)試改進(jìn)，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)滿足日常生活需要，再投入生產(chǎn)，推廣上市4。而VHDL作為一門硬件描述語(yǔ)言，語(yǔ)言本身相對(duì)其它編程語(yǔ)言而言，相對(duì)簡(jiǎn)單一些，容易上手；它的庫(kù)文件相當(dāng)強(qiáng)大，并且調(diào)用時(shí)幾乎不會(huì)消耗資源；它與數(shù)字電路聯(lián)系比較密切，建立在數(shù)字電路的基礎(chǔ)上，能輕松的完成各類復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)。2 病房呼叫系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)2.1 研究目的隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越忙碌，對(duì)健康逐漸忽視，疾病也悄悄來(lái)臨，病號(hào)也越來(lái)越多，傳統(tǒng)的病房呼叫系統(tǒng)由于效率低，處理

8、慢，許多病人也不能夠得到及時(shí)、有效的治療，使得病情越來(lái)越嚴(yán)重，醫(yī)生處理起來(lái)容易錯(cuò)亂5。對(duì)于醫(yī)院也會(huì)有經(jīng)濟(jì)效益損失，并伴有一定安全隱患。在FPGA的基礎(chǔ)上，開發(fā)出病房呼叫系統(tǒng)控制器，能夠有效提高患者就診速率，讓人們有病及時(shí)可醫(yī)。開發(fā)一款新型的病房呼叫系統(tǒng)就顯得極為迫切！2.2 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)本設(shè)計(jì)由鎖存器、數(shù)據(jù)選擇器、顯示器等部分組成，考慮到系統(tǒng)的功能較復(fù)雜，所以采用分塊設(shè)計(jì)的模式6。先設(shè)計(jì)好底層各模塊，再到頂層進(jìn)行綜合，然后在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行病房呼叫系統(tǒng)控制器的模擬驗(yàn)證。通過(guò)VHDL語(yǔ)言完成模塊文件設(shè)計(jì)，然后將各模塊整合起來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能7。用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.可以通過(guò)仿真來(lái)模擬

9、現(xiàn)實(shí)儀器，不需要在設(shè)計(jì)時(shí)就開始做出成品實(shí)物；2.語(yǔ)言運(yùn)用靈活，可在各種進(jìn)程間相互調(diào)用，設(shè)計(jì)思路清晰；3.通過(guò)數(shù)字電路設(shè)計(jì)就可實(shí)現(xiàn)儀器功能，不同于傳統(tǒng)的單片機(jī)設(shè)計(jì)；4.支持多人的并行設(shè)計(jì)，適合團(tuán)隊(duì)合作，分工設(shè)計(jì)。3 病房呼叫系統(tǒng)控制器的實(shí)現(xiàn)3.1 設(shè)計(jì)原理 在優(yōu)先級(jí)順序?yàn)?-8的病房里分別設(shè)置一個(gè)呼叫醫(yī)護(hù)人員的按鈕，在試驗(yàn)箱上用8個(gè)撥位開關(guān)來(lái)模擬，撥位開關(guān)指示燈亮表示病房患者有求助信號(hào)，撥位開關(guān)指示燈滅表示病房患者無(wú)求助信號(hào)。在醫(yī)護(hù)人員的辦公室里設(shè)置1-8個(gè)對(duì)患者產(chǎn)生應(yīng)答的開關(guān)按鈕，在試驗(yàn)箱上也用8個(gè)撥位開關(guān)來(lái)模擬，撥位開關(guān)指示燈亮表示醫(yī)護(hù)人員無(wú)應(yīng)答信號(hào)，撥位開關(guān)指示燈滅表示醫(yī)護(hù)人員有應(yīng)答信號(hào)。

10、病房和醫(yī)護(hù)室里都有LED提示燈，有應(yīng)答后，燈滅，提示患者有醫(yī)護(hù)人員即將來(lái)病房，提示之后的醫(yī)護(hù)人員，有醫(yī)護(hù)人員已經(jīng)去相應(yīng)的病房，在試驗(yàn)箱上用8個(gè)連續(xù)的LED燈表示。在顯示時(shí)，要按照優(yōu)先級(jí)1-8號(hào)病房的順序進(jìn)行顯示，并且顯示該病房患者自發(fā)出求助信號(hào)的等待時(shí)間。在該時(shí)間為1-9秒時(shí)，喇叭發(fā)出持續(xù)9秒的提示聲；等時(shí)間過(guò)完3分鐘后，在3分1-9秒喇叭再次發(fā)出持續(xù)9秒的提示聲，以達(dá)到提醒醫(yī)護(hù)人員的作用，完成這次設(shè)計(jì)。3.2 病房呼叫系統(tǒng)控制器的原理圖 圖3-1 病房呼叫系統(tǒng)原理圖病房呼叫系統(tǒng)控制器原理圖如圖3-1所示，通過(guò)各功能模塊系統(tǒng)的組合形成整體結(jié)構(gòu)原理，完成整個(gè)控制器的功能實(shí)現(xiàn)。3.3 模塊的劃分1

11、.鎖存器模塊，通過(guò)對(duì)病房患者的呼出信號(hào)與醫(yī)護(hù)人員的應(yīng)答信號(hào)作對(duì)比，得出無(wú)應(yīng)答的病房狀態(tài)并存儲(chǔ)下來(lái)； 2.數(shù)據(jù)選擇器模塊，在無(wú)應(yīng)答的病房狀態(tài)中，按順序1-8選出優(yōu)先級(jí)更高的病房號(hào)；3.時(shí)間選擇器模塊，根據(jù)無(wú)應(yīng)答且優(yōu)先級(jí)高的病房號(hào)來(lái)確定相對(duì)應(yīng)的時(shí)間顯示，并制造一個(gè)用來(lái)計(jì)時(shí)的控制端； 4.計(jì)時(shí)器模塊，接收到計(jì)時(shí)的控制信號(hào)，開始計(jì)時(shí)； 5.顯示器模塊，用來(lái)控制數(shù)碼管顯示病房號(hào)和時(shí)間； 6.連接器模塊，連接計(jì)時(shí)器和蜂鳴器，使喇叭能根據(jù)時(shí)間來(lái)發(fā)聲； 7.蜂鳴器模塊，模擬現(xiàn)實(shí)中的喇叭，以發(fā)出警告聲。 3.4 系統(tǒng)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)3.4.1 鎖存器模塊 圖3-2 鎖存器模塊該模塊要滿足對(duì)8個(gè)病房呼出與應(yīng)答信號(hào)

12、的判定，設(shè)置8位的輸入信號(hào)sin7.0，當(dāng)每一位上產(chǎn)生高電平時(shí)，由低位到高位分別代表1-8號(hào)病房患者發(fā)出了求助信號(hào)。類似的設(shè)置了8位代表醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答的信號(hào)rest7.0,但是它每一位上的電平為低時(shí)，代表應(yīng)答信息。由這兩路輸入每一位相互判定，就可得到每個(gè)病房無(wú)應(yīng)答的存儲(chǔ)信息，并將其與LED燈相連，當(dāng)無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答時(shí)，LED燈亮，應(yīng)答后滅，完成鎖存器的設(shè)計(jì)。3.4.2 數(shù)據(jù)選擇器模塊圖3-3 數(shù)據(jù)選擇器模塊當(dāng)不同病房的患者都發(fā)出求助信號(hào)時(shí) ，數(shù)據(jù)選擇器接收由鎖存器傳輸過(guò)來(lái)的存儲(chǔ)值，即sout17.0,它哪一位為高，由低位到高位分別代表1-8號(hào)病房無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答。再根據(jù)由低位到高位的順序，設(shè)置優(yōu)先級(jí)

13、輸出，從而可以判定當(dāng)前需要顯示的病房號(hào)（這里用到BCD碼相關(guān)知識(shí)）9。且使該模塊產(chǎn)生兩路輸出，均為當(dāng)前顯示的病房號(hào)。分別傳輸給時(shí)間選擇器模塊和顯示模塊，達(dá)到對(duì)時(shí)間選擇和顯示的目的8。進(jìn)而達(dá)到對(duì)病房號(hào)進(jìn)行優(yōu)先選擇的功能，完成對(duì)數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì)。3.4.3 時(shí)間選擇器模塊復(fù)位是用來(lái)模擬應(yīng)答信號(hào)的，要使復(fù)位起作用，它需要和鎖存器及時(shí)間選擇器都相連，以達(dá)到在病房產(chǎn)生呼叫信號(hào)且無(wú)應(yīng)答時(shí)，能夠控制時(shí)間顯示，在有應(yīng)答時(shí)，停止計(jì)時(shí)。時(shí)間選擇器要能夠控制時(shí)間顯示的是病房患者等待救護(hù)的時(shí)間，因此將它加到計(jì)時(shí)模塊的前面，以實(shí)現(xiàn)這一功能。鎖存器將其存儲(chǔ)的無(wú)應(yīng)答信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)當(dāng)前顯示的病房號(hào)的獨(dú)立的復(fù)位

14、信號(hào)，還產(chǎn)生了一個(gè)控制計(jì)時(shí)器對(duì)當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)且無(wú)應(yīng)答的病房號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)的啟動(dòng)端，因此實(shí)現(xiàn)了時(shí)間選擇的目的。圖3-4 時(shí)間選擇器模塊3.4.4 計(jì)時(shí)器模塊圖3-5 計(jì)時(shí)器模塊設(shè)計(jì)要求計(jì)時(shí)用四個(gè)數(shù)碼管顯示當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)病房的等待時(shí)間，時(shí)間精確到秒，所以時(shí)間采用的是以秒進(jìn)位。由于有求助信號(hào)sp=1，也即計(jì)時(shí)的控制端。當(dāng)sp=1，計(jì)時(shí)器開始工作，實(shí)驗(yàn)箱中的時(shí)鐘頻率可設(shè)置為4Hz，所以每出現(xiàn)四個(gè)上升沿時(shí)，時(shí)間立刻加計(jì)1s。左邊的兩個(gè)數(shù)碼管分別代表分的十位和個(gè)位，右邊兩個(gè)數(shù)碼管分別代表秒的十位和個(gè)位。 3.4.5 顯示器模塊圖3-6 顯示器模塊該模塊要顯示最高優(yōu)先級(jí)且無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答的病房號(hào)及該病房等待醫(yī)護(hù)人

15、員來(lái)臨的時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，將試驗(yàn)箱上的第8個(gè)數(shù)碼管用來(lái)顯示病房號(hào)， 第5、4和2、1個(gè)數(shù)碼管用來(lái)分別顯示時(shí)間的分和秒，第3個(gè)數(shù)碼管顯示一橫杠，方便讀出當(dāng)前的等待時(shí)間10。一共用到6個(gè)數(shù)碼管，clk1接65536Hz,配合ledcs2.0實(shí)現(xiàn)位選，使6個(gè)數(shù)碼管能夠同時(shí)顯示。disp6.0為段選信號(hào)，使得數(shù)碼管能以10進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。3.4.6 連接器模塊圖3-7 連接器模塊在由底層到頂層進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，為了使蜂鳴器模塊根據(jù)時(shí)間來(lái)發(fā)出警告聲，加入了一個(gè)連接模塊，喇叭通過(guò)該模塊判定具體時(shí)間而發(fā)聲。連接模塊接收到時(shí)間模塊的時(shí)間信息后，將所有時(shí)間信息整合，作為輸出加到蜂鳴器作為輸入，從而控制

16、喇叭發(fā)聲。其中，連接器輸出端的高四位和次高四位分別代表秒的個(gè)位和十位，中四位和低四位分別代表分的個(gè)位和十位。3.4.7 蜂鳴器模塊圖3-8 蜂鳴器模塊因無(wú)應(yīng)答，當(dāng)前產(chǎn)生呼叫信號(hào)且最高優(yōu)先級(jí)的病房在計(jì)時(shí)后開始發(fā)出9秒的提示聲以及燈亮3分鐘后進(jìn)行持續(xù)9秒的警告聲，蜂鳴器模塊是根據(jù)時(shí)間來(lái)發(fā)出警告聲的，所以它必須通過(guò)連接器才能根據(jù)時(shí)間來(lái)發(fā)出警告聲。當(dāng)bcd15.0的高四位為0001相當(dāng)于時(shí)間過(guò)去1秒，為0010相當(dāng)于時(shí)間過(guò)去2秒，同理可得其它時(shí)間。在時(shí)間為19秒時(shí)試驗(yàn)箱上的喇叭開始發(fā)出警告聲，給喇叭兩個(gè)不同的頻率，聲音強(qiáng)弱交替，來(lái)模擬急救聲。（clk2、clk3交替輸出，持續(xù)9秒，若輸出為低電平，無(wú)法

17、達(dá)到警告的條件，聲音太小）。 在時(shí)間為9秒到3分鐘這個(gè)時(shí)間段時(shí)，喇叭休息。在時(shí)間為3分零1-9秒時(shí)，喇叭發(fā)出持續(xù)9秒的報(bào)警聲。4 病房呼叫系統(tǒng)控制器的仿真及分析4.1 鎖存器圖4-1 鎖存器波形圖波形分析：如圖4-1所示，sin7.0代表相應(yīng)病房的呼叫信號(hào)，高電平代表病房有呼叫信號(hào)，低電平代表沒有呼叫信號(hào)；rest7.0代表呼叫信號(hào)對(duì)應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，低電平代表對(duì)應(yīng)病房的呼叫信號(hào)有應(yīng)答，高電平代表對(duì)應(yīng)病房的呼叫信號(hào)沒有應(yīng)答；sout17.0、sout27.0每位上若存在高電平，對(duì)應(yīng)的是該病房沒有應(yīng)答。當(dāng)2號(hào)和3號(hào)病房有呼叫時(shí)，由于有應(yīng)答，所以sout11,sout22在rest1、rest2復(fù)位后

18、，會(huì)輸出復(fù)位后的波形，也即圖中復(fù)位后的波形。而5號(hào)病房發(fā)出呼叫信號(hào)（即sin4=1）,因?yàn)闆]有應(yīng)答，所以sout14在發(fā)出呼叫信號(hào)的那一刻，一直會(huì)是高電平。4.2 數(shù)據(jù)選擇器圖4-2 數(shù)據(jù)選擇器波形圖波形分析：如圖4-2所示，sout1、sout3、sout5分別對(duì)應(yīng)2、4、6號(hào)病房，數(shù)據(jù)選擇器是對(duì)無(wú)應(yīng)答的病房根據(jù)1至8的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行選擇的，you1、you2指的是無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答并且優(yōu)先級(jí)最高的病房號(hào)，因此輸出的結(jié)果為2，即2號(hào)病房。4.3 時(shí)間選擇器波形分析：如圖4-3所示，rest7.0代表呼叫信號(hào)對(duì)應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，you1代表當(dāng)前無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答的最高優(yōu)先級(jí)病房號(hào)，為了進(jìn)行波形仿真，這里的輸入

19、端設(shè)置的和鎖存器及數(shù)據(jù)選擇器的輸出端一致，you1當(dāng)前值2，輸出lj為下一個(gè)模塊提供復(fù)位輸入，輸出zq為下一個(gè)模塊提供計(jì)時(shí)控制端。圖4-3 時(shí)間選擇器波形圖4.4 計(jì)時(shí)器圖4-4 計(jì)時(shí)器波形圖波形分析：如圖4-4所示，仿真波形中用的是4分頻，之所以用四分頻，是為了在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中可以通過(guò)適當(dāng)改變頻率，以加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，方便采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該圖中4個(gè)脈沖周期為1秒，每次采集到4個(gè)上升沿，時(shí)間秒的個(gè)位加1，每60秒分的個(gè)位加1，以此類推。在正常試驗(yàn)中，clk取4Hz,模擬現(xiàn)實(shí)中的1秒。此圖是在計(jì)時(shí)器的啟動(dòng)輸入端為高電平，且復(fù)位高電平（復(fù)位未工作）的情況下，也即無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，直到病房有相應(yīng)的

20、應(yīng)答，開始對(duì)下一個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的病房進(jìn)行計(jì)時(shí)。4.5 顯示器圖4-5 顯示器波形圖波形分析：如圖4-5所示，試驗(yàn)箱中所用的是共陰極七段數(shù)碼管，觀察圖中l(wèi)edcs2.0的變化，當(dāng)ledcs2.0=111時(shí)（第8個(gè)數(shù)碼管），數(shù)碼管顯示，對(duì)應(yīng)的就是2，即2號(hào)病房，與當(dāng)前最高等待應(yīng)答的病房號(hào)是一樣的。第六個(gè)和第七個(gè)數(shù)碼管未顯示，即這兩個(gè)數(shù)碼管滅，因此輸出為。當(dāng)前等待時(shí)間為0，沒有作任何設(shè)置 ，因此第1、2、4、5個(gè)數(shù)碼管顯示的都是零。第3個(gè)數(shù)碼管顯示的是，即一橫杠。4.6 連接器波形分析：如圖4-6所示，當(dāng)second13.0、second23.0、minitue13.0、minitue23.0分別為0

21、010、0101、0000、0000時(shí)，jishi15.0輸出00000；當(dāng)second13.0、second23.0、minitue13.0、minitue23.0分別為0011、0001、0100、0000時(shí)，jishi15.0輸出00000，以此類推，從而達(dá)到將時(shí)間模塊與蜂鳴器模塊連在一起的效果。圖4-6 連接器波形圖4.7 蜂鳴器圖4-7 蜂鳴器波形圖波形分析：如圖4-7所示，在當(dāng)前等待時(shí)間為1-9秒時(shí)，蜂鳴器工作；在當(dāng)前等待時(shí)間為10秒到3分鐘時(shí)，蜂鳴器不工作；在當(dāng)前等待時(shí)間為3分鐘零1秒到9秒時(shí)，蜂鳴器工作。警告時(shí)間持續(xù)9秒，用強(qiáng)弱交替的聲音來(lái)模擬救護(hù)車的急救信號(hào)，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，警

22、告聲相當(dāng)理想。這里在仿真時(shí)，當(dāng)前等待時(shí)間的第10秒至3分鐘之間沒有加入到輸入端，這一段蜂鳴器沒有工作，為了截圖和波形分析方便，因此將這一段省略。4.8 整體仿真圖4-8 整體仿真波形圖波形分析：如圖4-8所示，當(dāng)sin2為高電平，sin7.0的其他位均為低電平且當(dāng)前呼叫信號(hào)無(wú)醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答時(shí)，第8個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的是，因?yàn)閿?shù)碼管是共陰極的，所以結(jié)果為3，即當(dāng)前等待應(yīng)答的病房號(hào)為3號(hào)病房。在等待時(shí)間為1-9秒時(shí)，蜂鳴器發(fā)出警告聲；在醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答后，病房號(hào)不再顯示。5 鎖定管腳及硬件實(shí)現(xiàn)5.1 鎖定管腳圖在驗(yàn)證病房呼叫系統(tǒng)控制器的功能之前，需要清楚實(shí)驗(yàn)箱與各個(gè)信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，參照資料得出本設(shè)計(jì)中各引

23、腳的對(duì)應(yīng)情況，如圖5-1、5-2。圖5-1 系統(tǒng)輸入鎖定管腳圖圖5-2 系統(tǒng)輸出鎖定管腳圖5.2 硬件實(shí)現(xiàn)如圖5-3所示，當(dāng)6號(hào)病房有呼叫信號(hào)時(shí)，6號(hào)病房對(duì)應(yīng)的LED燈亮，因無(wú)應(yīng)答信號(hào)，數(shù)碼管開始計(jì)時(shí)，圖中已經(jīng)計(jì)時(shí)到1分47秒，數(shù)碼管顯示病房號(hào)為6。如圖5-4所示，當(dāng)6號(hào)病房有呼叫信號(hào)時(shí)，6號(hào)病房對(duì)應(yīng)的LED燈亮，此時(shí)3號(hào)病房也有呼叫信號(hào)，因3號(hào)病房?jī)?yōu)先級(jí)更高，所以數(shù)碼管顯示病房號(hào)是3。因無(wú)應(yīng)答信號(hào)，數(shù)碼管開始計(jì)時(shí)，圖中已經(jīng)計(jì)時(shí)到26秒。如圖5-5所示，因3號(hào)病房有醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答，3號(hào)病房對(duì)應(yīng)的LED燈滅，開始顯示下一個(gè)最高優(yōu)先級(jí)的無(wú)應(yīng)答的病房號(hào)，從而數(shù)碼管顯示的病房號(hào)是6，圖中已經(jīng)計(jì)時(shí)到27秒

24、。1號(hào)病房8號(hào)病房等待時(shí)間病房號(hào) 病房呼叫信號(hào)1-8 病房應(yīng)答信號(hào)1-8圖5-3 實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)象病房號(hào)8號(hào)病房1號(hào)病房等待時(shí)間 病房呼叫信號(hào)1-8 病房應(yīng)答信號(hào)1-8圖5-4 實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)象8號(hào)病房1號(hào)病房等待時(shí)間病房號(hào) 病房呼叫信號(hào)1-8 病房應(yīng)答信號(hào)1-8圖5-5 實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)象下載完成后，將第一全局時(shí)鐘CLK1的跳線器接:4Hz(作為秒脈沖信號(hào))，將第二全局時(shí)鐘CLK2的跳線器接65536Hz(作為位選信號(hào))，將第三全局時(shí)鐘CLK3的跳線器接1024Hz（用來(lái)驅(qū)動(dòng)喇叭），用撥位開關(guān)模擬控制病房的呼叫、應(yīng)答。觀察數(shù)碼管上數(shù)據(jù)的變化看是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)箱上第1-2個(gè)數(shù)碼管顯示等待時(shí)間的秒位，第3個(gè)

25、數(shù)碼管顯示一橫杠，第4-5個(gè)數(shù)碼管顯示等待時(shí)間的分位，第6-7個(gè)數(shù)碼管不顯示，第8個(gè)數(shù)碼管顯示病房號(hào)。6 設(shè)計(jì)總結(jié)一開始設(shè)計(jì)病房呼叫系統(tǒng)控制器并不知道從何入手，對(duì)VHDL這門語(yǔ)言也不是很了解，雖然之前有學(xué)過(guò)，但是時(shí)間過(guò)去較長(zhǎng)，已經(jīng)不是很會(huì)使用了。于是我開始又重新學(xué)習(xí)這門語(yǔ)言，由于自己之前有些編程基礎(chǔ)，學(xué)起來(lái)比較快。再加上自己學(xué)過(guò)的一些數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)，開始設(shè)計(jì)思路就慢慢清晰了。在15天高強(qiáng)度的工作后，設(shè)計(jì)基本完成。通過(guò)對(duì)每一模塊的仿真和下載，測(cè)試是否滿足設(shè)計(jì)要求。在病房呼叫系統(tǒng)控制器的7個(gè)模塊中，重點(diǎn)在于鎖存器模塊（suocunqi），數(shù)據(jù)選擇器模塊（shuju），時(shí)間選擇器模塊（shiji

26、an），計(jì)時(shí)器模塊（time）、顯示器模塊（display）、連接器模塊（lianjie）、蜂鳴器模塊（fengming）。至此，病房呼叫系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)已全部完成，能按預(yù)期的效果進(jìn)行模擬病房的呼叫、應(yīng)答、警告等功能，由數(shù)碼管顯示病房號(hào)、等待時(shí)間。在等待時(shí)間里，等待醫(yī)護(hù)人員應(yīng)答，應(yīng)答后，開始下一個(gè)最高優(yōu)先級(jí)病房等待時(shí)間計(jì)時(shí)。為了使警告聲音達(dá)到最好的效果，經(jīng)過(guò)多次頻率調(diào)試，蜂鳴器的頻率設(shè)置為1024Hz,并且接入強(qiáng)弱交替的頻率，用來(lái)模擬醫(yī)院的救護(hù)聲。但是該設(shè)計(jì)是有缺陷的，在多個(gè)病房患者發(fā)出呼叫信息時(shí)，且無(wú)應(yīng)答的情況下，當(dāng)最高優(yōu)先級(jí)的病房有應(yīng)答，再顯示此時(shí)最高優(yōu)先級(jí)的病房時(shí)，等待時(shí)間是從零開始計(jì)時(shí)的，并沒有做更深層次的挖掘。以目前所學(xué)的知識(shí)，要使設(shè)計(jì)更完美，預(yù)計(jì)所用時(shí)間至少是現(xiàn)在的2倍，時(shí)間不允許，沒有繼續(xù)深入。也進(jìn)行過(guò)深層次的設(shè)計(jì)，短期內(nèi)無(wú)法完成，因而中