電子線路CAD課程設計報告病房呼叫系統設計專業：班級：姓名：學號：指導老師：學院日期：2015年1月16日指導教師評語-1-(1)呼叫顯示模塊一個或者多個病人通過關閉其對應的呼叫開關，來開啟其支路的呼叫顯示模塊，進而開啟整個病房呼叫系統。顯示模塊采用一般開關驅動，高電平有效，并且每條支路加了限流電阻（133歐姆）使得模塊能正常工作。當一名或者多名病人閉合各自的呼叫開關時，其對應的支路接通，并由初始的高電平變為低電平電平，對應的支路顯示燈會亮起，并且同時將有效信號傳到下一個功能模塊—優先選擇模塊。根據設計要求，呼叫顯示模塊的設計如下圖3-4所示：3號病床的呼叫顯示燈限流電阻3號病床的呼叫開關3號病床的呼叫顯示燈限流電阻3號病床的呼叫開關圖2-4呼叫顯示模塊設計圖（2）優先選擇模塊根據設計要求，數碼管要顯示優先級別最高病房的呼叫信號，所以我們要對病房呼叫信號進行優先選擇并輸出。在本設計中，6號病床為優先級最高，然后依次是5,4,3,2,1號病床。在這里，應用了8線-3線優先編碼器（74LS148）進行此功能的實現。其輸入為低電平有效，輸出編碼為反碼形式。8線-3線優先編碼器（74LS148）功能表如下所示：表2.18線-3線優先編碼器（74LS148）功能表輸入輸出EI~I0~I1~I2~I3~I4~I5~I6~I7~A2~A1~A0~GS~EO~1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101除此之外，根據使能輸出端EO的特性：當使能輸入端EI為0時并且74LS148無有效信號輸入時，EO輸出為0；當使能輸入端EI為0時并且74LS148為有效信號輸入時，EO輸出為1。利用EO端的輸出來控制數碼顯示電路的啟動與熄滅復位，以及555定時器的啟動與復位。8線-3線優先編碼器（74LS148）將輸入的低電平有效信號進行優先選擇，并且將選擇出的信號傳到譯碼顯示模塊，并且將EO端（由）的輸出信號傳到555定時器（來啟動呼叫模塊）和七段字形譯碼器（74LS47D）來啟動數碼管顯示電路。七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’七段字形譯碼器（74LS47D）熄滅控制端BI’/RBO’(當輸入為0時熄滅)使能輸出端EO’555定時器復位端RET8線-3線優先編碼器（74LS148）使能輸出端EO’555定時器復位端RET8線-3線優先編碼器（74LS148）圖2-5數據選擇模塊電路圖（3）譯碼顯示模塊此模塊由兩小模塊構成，即譯碼模塊與數碼管顯示模塊。先由譯碼模塊將8線-3線優先編碼器（74LS148）輸出的三位二進制編碼轉換成病床號所對應的BCD碼，再將該BCD碼輸入到七段字形譯碼器（74LS47D）并由七段陰極數碼管顯示病床號數字。a.譯碼模塊設計因為優先選擇模塊輸出的三位二進制編碼不是所需的病床號碼（在BCD碼上相差1），所以要用譯碼將將8線-3線優先編碼器（74LS148）輸出的三位二進制編碼轉換成病床號所對應的BCD碼。模塊譯碼模塊是由基本邏輯門設計而成的小規模邏輯門電路，于是得出輸入輸出真值轉換表，如下：開關輸入輸出ABCDEF111100121100103101011410010050111016010110根據表3.2可以列出門電路邏輯式：D=AB~C~+A~BC+A~BC~E=ABC~+AB~C+A~BC~F=ABC+AB~C+A~BC化簡得：D=AB~C~+A~BE=AB~+AB~CF=BC+AC根據上述的邏輯關系式，可以用門電路設計出如下譯碼模塊邏輯電路圖：圖2-7譯碼模塊邏輯電路圖b.數碼管顯示模塊通過譯碼模塊處理后的信號成為了與病床相對應的BCD碼，此時將該BCD碼輸入到數碼管顯示模塊，將正確的呼叫床號顯示出來。數碼管顯示模塊由七段字形譯碼器（74LS47D），共陰極七段數碼管，以及一些邏輯非門和限流電阻組成。其功能是將輸入的BCD碼以十進制數字的形式在七段數碼管上，測試模塊如下圖所示：圖2-8數碼管顯示模塊功能電路圖（4）呼叫模塊蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。我們本次設計就是用這種設備來模擬，它的外形常見一般呈圓柱狀，下面兩針長短不同，長的就為正極，短為負極，我們只要在正負極加上正向電壓其便可以發出聲響。利用555集成時基電路組成脈沖啟動型單穩態電路，產生定長時間的方波信號驅動蜂鳴器呼叫。可適當的選擇電阻、電容，可將震蕩時間準確的控制在要求的5秒鐘。電路原理圖如下：蜂鳴器555定時器復位端555定時器蜂鳴器555定時器復位端555定時器圖2-9呼叫電路原理圖當無病房呼叫時，同時74LS148為無有效信號輸入，EO輸出為0傳入555定時器的復位端。當有病房呼叫時，同時74LS148為有效信號輸入，EO輸出為1傳入555定時器的復位端，使得定時器得以啟動。三．原理圖設計應用MULTISIM7仿真軟件設計一個病房呼叫系統，繪制原理圖如下：圖3-1病房呼叫系統原理圖四．系統仿真與調試4.1仿真圖4-1待機情況下的病房呼叫系統仿真圖4-2.1工作情況下的病房呼叫系統仿真電路①圖4-2.2工作情況下的病房呼叫系統仿真電路②4.2仿真過程1.具體的在MULTISIM7下檢驗病房呼叫系統的步驟如下：（1）首先觸發一個病人信號，看是否產生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，數碼管是否顯示對應的病人編號；直到完成了此功能，進行下一向調試。（2）向調試觸發多個病人信號，同樣看是否產生聲、光報警，并且蜂鳴器聲音響，數碼管是否顯示最優先的病人編號；如能完成此功能那么它是正確的。（3）將最高級別呼叫開關斷開后，系統按優先等級顯示下一個優先級高的病人編號。（4）當斷開所有的呼叫開關后，系統將自動恢復到待機狀態：顯示燈與顯示數碼管全滅，555計時器已經復位。

2.另外本設計整體功能如下：

（1）當病人按下呼救信號按鈕，呼救燈亮，同時顯示病人編號，蜂鳴器發出呼救聲，等待醫護人員來護理。（2）按照病人的病情劃分出優先級別，有多個病人同時呼救時，系統優先顯示最高級別的呼救編號。（3）當醫護人員處理完最高級別呼救后，把該病房開關關閉，系統按優先等級顯示下一個優先級高的病人編號。（4）當醫護人員治療完全部的呼叫病患后，系統將自動恢復到待機狀態。4.3仿真結果在MULTISIM7的仿真界面上可以看如下結果：系統處于待機狀態：顯示燈與顯示數碼管全滅，呼叫模塊已經復位。結果如下如圖所示：圖4.3.1待機狀態首先觸發一個病人信號：3號，3號對應的發光二極管發光（紅色），蜂鳴器聲音響，數碼管顯示對應的3號病人編號；完成了此功能。結果如下圖所示：圖4.3.43號床呼叫向調試開啟1，2，6病人的呼叫信號，1,2,6號對應的發光二極管發光（紅色），蜂鳴器聲音響，數碼管顯示對應的6號病人編號。完成了此功能。結果如下圖所示：圖4.3.51號,2號,6號床呼叫將最高級別（6號）呼叫開關斷開后，系統按優先等級顯示下一個優先級高的病人編號（2號）。完成了此功能。結果如下圖4.3.61號,2號床呼叫當斷開所有的呼叫開關后，系統將自動恢復到待機狀態：顯示燈與顯示數碼管全滅，555計時器已經復位。結果如下：圖4.3.7病房呼叫系統恢復待機狀態PCB版圖設計當斷開所有的呼叫開關后，系統將自動恢復到待機狀態：顯示燈與顯示數碼管全滅，555計時器已經復位。結果如下：圖5-1病房呼叫系統PCB版圖六．總結與體會通過這次實驗設計，完成了病房呼叫系統的原理設計與仿真實現，以及PCB版圖的繪制。主要設計運用模塊化的思想將系統分為四大功能模塊：呼叫顯示模塊，優先選擇模塊，譯碼顯示模塊，以及呼叫模塊。這些模塊共同工作完成本電路的功能實現。在設計和繪制的過程中我充分理解了74LS148、74LS47D、74LS00、共陰極數碼管及NE555的引腳圖和它們的性質功能，也對數字電子的理解有所加深。在這次實驗中，更熟悉了Multisim7仿真軟件的使用，知道了一些元件如蜂鳴器、芯片及各種開關的使用方法以及具體封裝。在設計過程，經常會遇到這樣的情況，就是設計時認為這樣的接法可以行得通，但實際模擬仿真時，總是實現不了。所以為了想出恰當正確的連接方法，重新認真的回顧教材，尋找靈感。同時，使用ProtelDXP軟件繪制原理圖，繪制PCB版圖的過程中，也練習并加深了對CAD軟件的認識和學習，能夠熟練的繪出電子元件的電路圖。其實做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時只停留在書面學習是不夠的。當