醫(yī)院病人緊急呼叫系統(tǒng)設(shè)計(jì).docVIP

目錄一、設(shè)計(jì)總體思路11.1設(shè)計(jì)要求11.2總體設(shè)計(jì)框圖：21.3設(shè)計(jì)思路2二、單元電路32.1信號鎖存32.2優(yōu)先編碼42.5二進(jìn)制轉(zhuǎn)換52.5反相器62.6總電路圖72.7仿真圖8三、安裝及調(diào)試步驟113.2安裝步驟113.2調(diào)試步驟12四、故障分析與電路改進(jìn)13五、總結(jié)與體會14六、元器件清單15七、參考文獻(xiàn)16一 設(shè)計(jì)總體思路1.1 設(shè)計(jì)要求1.當(dāng)病人緊急呼叫時(shí)，顯示病人的編號（在此設(shè)定為36號四個病人病情依次加重），。2. 根據(jù)病人病情設(shè)置優(yōu)先級別。當(dāng)有多人呼叫時(shí)，病情嚴(yán)重者優(yōu)先（6號優(yōu)先級最高）。3.醫(yī)護(hù)人員處理完當(dāng)前最高級別的呼叫后，系統(tǒng)按優(yōu)先級別顯示其它呼叫病人的編號。1.2 總體設(shè)計(jì)框圖：1.3 設(shè)計(jì)思路系統(tǒng)由呼叫信號鎖存，優(yōu)先編碼，二進(jìn)制譯碼，顯示及邏輯控制清除等幾部分組成，電路核心部分為優(yōu)先編碼器，當(dāng)有信號輸入時(shí)，用觸發(fā)器鎖存相應(yīng)的按鍵信號，由優(yōu)先編碼器完成信號優(yōu)先級的判別，并提供相關(guān)的顯示輸出編碼。二進(jìn)制譯碼單路譯出當(dāng)前最高級別的呼叫，待醫(yī)護(hù)人員處理完后，清除呼叫的觸發(fā)器信號，轉(zhuǎn)而對其它呼叫輸入進(jìn)行判別處理。信號的鎖存用7474D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。觸發(fā)器把信號送給74148編碼器，編碼器按信號的優(yōu)先編碼。編碼器輸出進(jìn)入74138譯碼器，譯碼器產(chǎn)生清零信號，進(jìn)行邏輯清零，以便處理其它信號。二 單元電路2.1 信號鎖存74LS74正邊雙D觸發(fā)器用來鎖存信號，其引腳如圖：74LS74正邊沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器的動作特點(diǎn)是輸出端狀態(tài)的轉(zhuǎn)換發(fā)生在CP的上升沿，而且觸發(fā)器所保存下來的所保存的狀態(tài)僅僅取決于CP上升沿到達(dá)是的輸入狀態(tài)。Q的初始狀態(tài)為低電平，當(dāng)給SD一個高電平時(shí)，輸入一個時(shí)鐘信號是，D觸發(fā)器被強(qiáng)制翻轉(zhuǎn)，是Q輸出變成高電平，Q輸出為低電平。觸發(fā)器可以保持信號,同時(shí)接受反饋信號，最后還可以實(shí)現(xiàn)邏輯清0. 此電路先用到4個7474分別代表4個病人，是先把D端置高電平，當(dāng)給了時(shí)鐘CP后，Q端出高電平1，Q端出低電平0，我們要用的輸出端正是Q。當(dāng)清除端給了信號0后，Q端出1，利用這點(diǎn)可以對信號進(jìn)行清除，既會顯示其它病人的信號。后面還會再用到4個7474鎖存由138出來的信號，用來當(dāng)作開關(guān)，利用此信號接至前面4個D觸發(fā)器的清除端。2.2 優(yōu)先編碼在此設(shè)計(jì)電路中，優(yōu)先編碼器可以用8-3線優(yōu)先編碼器74LS148.其引腳圖如下：74LS148對幾個輸入信號同時(shí)輸入時(shí)，按優(yōu)先級別依次編碼（70）。真值表如下：由表中可以看出，在E10電路正常工作狀態(tài)下，允許0-7當(dāng)中同時(shí)有幾個輸入端為低電平，即有編碼輸入信號。其中7的優(yōu)先權(quán)最高，0的優(yōu)先權(quán)最低，當(dāng)70時(shí)，無論其它輸入端有無信號輸入，輸出端只給出7的編碼，其余的類推。 在本試驗(yàn)中給出的四路信號中7號位的優(yōu)先給最高，所以把6號觸發(fā)器的信號接至I6，53號分解接至I5-I3。當(dāng)6號病人按下按鈕（CP）時(shí)，I6出0，無論I3-I5出什么信號都只出0 0 1，所以I6的優(yōu)先權(quán)最高，同理I5的優(yōu)先權(quán)大于I4，I3的優(yōu)先權(quán)最低。2.5 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換此電路用到3-8二進(jìn)制譯碼器74138.其引腳圖如下：真值表如下:輸入輸出S1A2A1A011111111101111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110從表中我們知道輸出與輸入的關(guān)系：此電路中，當(dāng)Y1出0時(shí)就是清除了6號病人的呼叫信號，Y2-Y4出0時(shí)分別清除了病人5-3的呼叫信號。2.5 反相器信號顯示要用到CT74LS04反相器，其引腳圖如下：輸出與輸入的關(guān)系：我們用的是共陰級數(shù)碼管，高電平有效，所以必須把信號取反，才能得到相應(yīng)的數(shù)字。2.6 總電路圖2.7 仿真圖一、 安裝及調(diào)試步驟3.2 安裝步驟數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)是自上而下的，但在電路的安裝、調(diào)試時(shí)，都是自下而上的。首先，安裝并調(diào)試每個子系統(tǒng)對應(yīng)的單元電路；然后，逐漸擴(kuò)大將幾個單元電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)；最后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。電子電路的安裝：根據(jù)設(shè)計(jì)好的總體電路圖，把各種元器件按照電路圖組裝起來，現(xiàn)分別介紹如下：整體結(jié)構(gòu)布局: 整體結(jié)構(gòu)布局應(yīng)從全局出發(fā)，決定電子裝置各部分的空間位置。電路板結(jié)構(gòu)布局: 在一塊板子上按電路圖把元件組裝成電路。必須考慮的是元器件在電路板上結(jié)構(gòu)布局問題。布局的優(yōu)劣不僅影響電路板的走線、調(diào)試、維修以及外觀，對電路板的電氣特性也有一定的影響。元器件的插接:插接方式是把組成電路的所有元器件插在面板上。 3.2 調(diào)試步驟 調(diào)試就是對安裝后的電路進(jìn)行參數(shù)和工作狀態(tài)測試。通常，調(diào)試工作是按信號的流程逐級進(jìn)行的，可以從輸入端向輸出端推進(jìn)，也可以從輸出端向輸入端倒推。第一步：不通電檢查 電路安裝完畢后，不要急于通電，應(yīng)首先認(rèn)真檢查線是否正確，包括多線、少線、錯線等，尤其是電源線不能接錯或接反，以免通電后燒壞電路或元器件。 第二步：直接檢查 連線檢查完畢后，直接檢查電源、底線、信號線、元器件接線端之間有無短路，連線間有無接觸不良，二極管、三極管、電解電容等有極性元件引線端有無錯接、反接，集成塊是否插接正確。第三步：通電檢查 把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓接入電路，但暫時(shí)不接入信號源，首先觀察有無異?，F(xiàn)象，如冒煙、異味、觸摸器件有無過熱，電源是否短路等，如有異?，F(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，排除故障后方可通電。 第四步：分塊測試 分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個部分看成一個模塊進(jìn)行調(diào)試。比較理想的調(diào)試程序是按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。 此電路大致可以分以下幾個模塊測試，首先測試從4個D觸發(fā)器出來的信號是否正常（清零也要測量），然后信號通過74148和74LS04后出來的信號可以直接接到數(shù)碼管上測量，然后測試信號經(jīng)過74138后是否正確，最后測量通過4個7474的信號，如果正確就可以把信號接回到模擬4個病人的D觸發(fā)器的清零端。 第五步：整機(jī)聯(lián)調(diào) 對于復(fù)雜的電子系統(tǒng)，在分塊調(diào)試的過程中，由于是逐步擴(kuò)大范圍，故實(shí)際上已經(jīng)完成某些局部聯(lián)調(diào)工作，只要做好各功能模塊之間接口電路的調(diào)試工作，再把全部電路連同，就可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。二、 故障分析與電路改進(jìn)接線之前應(yīng)該把器件和導(dǎo)線全部測量一遍，確定都是好的才可以開始接線。第一次接線缺乏經(jīng)驗(yàn)，我先把器件全部安裝好以后就開始接線，由于器件安裝的位置不太好，接的亂七八糟，根本看不清，掉了一根線都要找好久才知道是哪個口掉出來的，接好以后便直接測量，發(fā)現(xiàn)根本不行，錯誤也找不出在哪，只好全部拆了重新接線，這樣不僅浪費(fèi)時(shí)間，還浪費(fèi)精力，打擊自信心，后來就一個模塊一個模塊的接，接好一和模塊就開始測試，確保萬無一失才開始接下一個模塊。就這樣我接了四五次線。 我的電路大致出現(xiàn)了以下幾種狀況： 首先是顯示鎖存模塊顯示不了我存的信號，我檢查了數(shù)碼管，找到了顯示比較好的管子。檢查了每一個D觸發(fā)器觀察輸入與輸出是否一致，有兩個管子是壞的。 然后就是數(shù)碼管顯示的信號不是我所希望看到的信號，比如我按下6號開關(guān)，顯示的不是6而是4，那就說明有個端口本該出1現(xiàn)在出0了，就可以繼續(xù)往上一級檢查，可能是148出現(xiàn)錯誤。 再次就是檢查138出來的信號，如果跟預(yù)想的不一樣（該出0的端口出的是1）那就可能是A、B、C的位置沒接對。最后檢查通過4個7474出來的信號，每次也只有1個Q出0。改進(jìn)：我想如果把最后那4個7474該成3個7474接到138的前面，即信號先經(jīng)過7474在經(jīng)過138可能更好點(diǎn)，最直觀看到的就是節(jié)省了一個7474。三、 總結(jié)與體會經(jīng)過兩周的數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)，我終于完成了本次課程設(shè)計(jì)的要求。總體感覺很累，經(jīng)過查資料、自己的知識基礎(chǔ)、同學(xué)一起討論，我做出來了。我上個學(xué)期學(xué)的數(shù)電，所以對一些芯片的功能還比較清晰，想應(yīng)該比較容易。經(jīng)過這兩周，我感覺自己知識很不扎實(shí)，動手能力更是欠缺，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還需加強(qiáng)。通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)會了使用protues軟件，protues軟件真的很好用，很方便。Protues比ewb功能多，便于操作。完成了繪圖和仿真，接下來是接線安裝，與畫圖和仿真相比這項(xiàng)任務(wù)最難。最開始是測試器件的好壞，驗(yàn)證器件沒問題后就按圖紙接線，在接的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)困難重重，在一塊小小的接線板上要接上七個芯片，每個器件有十多個引腳，線多得讓人眼花繚亂，而且線與插槽接觸的很松，一不小心就會把線弄出來，然后再找是哪個槽掉的，十分之煩躁，這正是考驗(yàn)一個人的細(xì)心時(shí)候了，還好我經(jīng)受了這次考驗(yàn)。接線要分模塊來接，這點(diǎn)非常重要，接完一個模塊就要檢查，對了才繼續(xù)往下接，錯了要找出原因，并及時(shí)改正，這樣不僅提高了效率，更鍛煉了自己的排錯能力。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我受益非淺，不僅使我回憶起了數(shù)電的很多知識，而且鍛煉了我理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。但也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，在今后的學(xué)習(xí)中將加以彌補(bǔ)和改進(jìn)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我最大的體會就是對一些芯片的功能有了更好的理解和運(yùn)用，明白了只是一味的死記理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不行的，只有把所學(xué)的理