汇集病房呼唤系统.doc

一．设计题目及要求 设计题目：病房呼叫系统 设计要求： 1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5优先级依次降低； 2．用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其它呼叫号用指示灯显示）； 3．凡有呼叫发出5秒的呼叫声； 4．对低优先级的呼叫进行存储，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理（附加）。 二、设计过程及内容 1.总体设计 根据题目设计要求，该病房呼叫系统主要分为四个模块进行设计，其分别为存储模块、数据选择模块、定时模块、分频模块。 (1)存储模块实现信号的存储功能。 实现方法： 该系统设置两路开关，病人开关设置在病房，病人按下开关表示有信号，并进行存储。医生开关设置在办公室，以便控制，医生按一下开关，表示情况已经进行处理，清除信号，医生可以在抢救病人之前，按下信号按钮，然后再去病房照看病人，同时可以查看下一病人所在房间，准备对病人进行及时抢救，从而提高效率。另外病人和医生均只可按一次开关，不可连续持续按。 (2)数据选择模块实现数据的优先选择功能。 实现方法： 利用优先数据选择器74HC148，进行适当的改进，实现多个信号同时出现时，优先选择数值较小的输入信号，在将该信号传送至显示译码器显示数值，利用74HC148的EON输出端，传出脉冲，供下一模块使用。 (3)定时模块实现有信号时,蜂鸣器鸣响5s. 实现方法： 利用十进制加法计数器74160实现5个脉冲一循环来进行定时，利用T触发器对外部提供的脉冲进行处理，实现蜂鸣与定时的总体控制。 (4)366分频模块实现对脉冲的366分频，得到频率为1HZ的频率脉冲 实现方法： 利用加法计数器的功能扩展，实现366进制加法计数来实现366分频。 2. 病房呼叫系统的总电路图及仿真波形 图1：病房呼叫系统总电路图 在总电路图中信号从存储模块输入，先经过指示灯，送给数据选择模块进行优先编码，编号的代码送给7448进行七段译码显示。EON输出信号送至定时模块进行定时控制，期间为防止信号抖动，加一个D触发器的防抖电路。 EIN输入端相当于整个电路的总开关，其中，0为有效信号，置0电路工作，置1，不工作。 其仿真波形如下图，该图原电路图中包含分频模块，因此没有显示出蜂鸣器鸣响5s的波形图。 图2：总电路仿真波形 3．模块介绍 存储模块 电路设计用开关按下产生的一个脉冲表示有信号输入，并设计对其进行存储，该功能利用T触发器有沿就反转的功能，将T输入置1，输入信号接时钟端，来实现病人按一下表示有信号，并进行信号存储；医生按一下信号反转，表示信号已被处理。为防止电路按键抖动，在最前面D触发器的加防抖电路。 电路图与仿真波形如下图 图3：存储模块电路图 图4：存储模块仿真波形 2、数据选择模块 本模块利用74HC148的优先选择功能进行数据的优先选择，74HC148是高位的的优先级高，与本题要求相反，所以，对其输出进行逻辑电路更改，利用1到5进行组合逻辑电路设计，使其最后输出变为5到1。再利用EON端的有输出信号是为高电平无输出信号为低电平的特点，进行输出，在信号从无到有时产生一个上升沿，给后面的定时电路。 其电路图与仿真波形如下 图5：数据选择模块电路图 图6：数据选择模块仿真波形 3、定时模块 此模块实现有信号响5s的功能，主要用前一级的输出的上升沿作为时钟信号，利用T触发器的反转功能，产生一个持续的高点平让蜂鸣器开始鸣叫，并控制后面的74160设计的五进制加法计数器开始工作，当CLK给了五个脉冲后，计数器置0，产生进位信号，取反后分别送给T触发器和74160，使前者在CLKN有效信号输入，将蜂鸣器输出置0，停止鸣叫，并联合后者控制74160停止工作。 电路图与仿真波形如下 图7：定时模块电路图 图8：定时模块仿真波形 4、366分频模块 由于分明器要响5s，而试验箱没有1Hz的时钟频率，所以设计该电路，进行分频。利用三片74160进行366进制加法器设计。 电路与仿真波形如下： 图9：分频模块电路图 图10：分频模块仿真波形 三、设计结论 1.设计中主要出现遇到的困难 （1）对数据进行选择，用到的是74HC148，但题目要求1号优先级最高，因此要对此进行组合逻辑设计，由于对芯片功能原理了解不深及对组合逻辑设计方法掌握不熟练，更多的原因是对课本上基础知识有所遗忘，总之，在这块花费时间较多，最后，搞清楚后，便觉得