病房呼叫系統(tǒng)課程設(shè)計實驗報告

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課程名稱： 信息與控制實驗（二） </p><p>　　專業(yè)班級： 建智14102班 學(xué)號（2 位） </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　完成時間： 2017年 月 日 </p><p>　　報告成績： </p><p><b>　　病房呼叫系統(tǒng)</b></p><p>　　一 課程設(shè)計題目與實習(xí)目的&

3、lt;/p><p>　　課程設(shè)計題目：病房呼叫系統(tǒng)</p><p><b>　　實習(xí)目的：</b></p><p>　　1．掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識以及數(shù)字電子技術(shù)在生活中的應(yīng)用。</p><p>　　2．熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進一步學(xué)會使用其進行電路設(shè)計。</p>&l

4、t;p>　　3．進一步深化對電子技術(shù)的了解，強化實際動手操作能力以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題的方法。</p><p>　　4．培養(yǎng)認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實事求是的工作態(tài)度。</p><p>　　5．?dāng)?shù)電課程實驗是大學(xué)中為我們提供的一次動手實踐的機會，增強實際動手操作與研發(fā)的能力。</p><p><b>　　二 任務(wù)和要求</b></p>

5、;<p><b>　　要求：</b></p><p>　　1．用1~5個開關(guān)模擬5個病房的呼叫輸入信號，5號優(yōu)先級最高；1~5優(yōu)先級依次升高；</p><p>　　2．用一個數(shù)碼管顯示呼叫信號的號碼；沒信號呼叫時顯示0；又多個信號呼叫時，顯示優(yōu)先級最高的呼叫號（其它呼叫號用指示燈顯示）；</p><p>　　3．凡有呼叫發(fā)出5秒的

6、呼叫聲；</p><p>　　4．對低優(yōu)先級的呼叫進行存儲，處理完高優(yōu)先級的呼叫，再進行低優(yōu)先級呼叫的處理（附加）。</p><p><b>　　三 總體方案的選擇</b></p><p>　　病房呼叫系統(tǒng)整體思路為：</p><p>　　LED指示燈顯示病房模塊</p><p>　　數(shù)碼管優(yōu)先顯

7、示重病房模塊</p><p><b>　　蜂鳴器報警5秒模塊</b></p><p>　　首先由病人按下呼叫器開關(guān)，即邏輯數(shù)據(jù)開關(guān)，（1）進入第一模塊，通過LED指示燈顯示病人呼叫的病房，（2）進入第二模塊，傳輸?shù)揭粋€編碼器進行編碼，我這里選用的是74LS148，8線—3線優(yōu)先編碼器，其低電平為有效輸入；然后再進行譯碼輸出，我選用的是74LS48，為共陰極7段譯碼/驅(qū)

8、動器，74LS148輸出為反碼輸出，遂在74LS48前加上反向器進行輸入；再用共陰極七段數(shù)碼管進行輸出。（3）進入第三模塊，通過一個與非門對信號進行處理，連接周期T為10秒，占空比為50%的方波發(fā)生器與信號一同通過與門，控制輸出信號可以持續(xù)5秒，使蜂鳴器呼叫5秒。</p><p><b>　　流程圖如下：</b></p><p><b>　　四 單元電路的設(shè)

9、計</b></p><p>　　設(shè)計所使用的元件及工具：</p><p><b>　　LED指示燈模塊</b></p><p>　　LED顯示燈----------------------------------------- 5個；</p><p>　　保護電阻R=500Ω-----------------

10、-------------------5個；</p><p><b>　　數(shù)碼管顯示模塊</b></p><p>　　編碼器74LS148D-------------------------------------1個；</p><p>　　反相器74LS04D--------------------------------------3個；&

11、lt;/p><p>　　譯碼器74LS48D--------------------------------------1個；</p><p><b>　　蜂鳴器呼叫模塊</b></p><p>　　與非門74LS30D -------------------------------------1個；</p><p>　　方

12、波發(fā)生器 ---------------------------------------1個；</p><p>　　與門7408D -----------------------------------------1個；</p><p>　　蜂鳴器 --------------------------------------------1個；</p><p>　　

13、另外：邏輯雙擲開關(guān)5個；電源VCC、接地GND、導(dǎo)線若干。</p><p><b>　　各個單元電路</b></p><p><b>　　LED指示燈電路</b></p><p><b>　　電路圖如下 圖1：</b></p><p><b>　　數(shù)碼管顯示模塊電路&

14、lt;/b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　蜂鳴器呼叫5秒模塊電路</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　總電路圖</b></p><p><b>　　圖4</b>

15、;</p><p><b>　　五 電路測試</b></p><p>　　（1）當(dāng)單獨A、B、C、D、E呼叫時，電路LED對應(yīng)的亮，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的病房。電路測試圖如下：</p><p>　　按鍵J1按下后，指示燈LED1 亮，數(shù)碼管顯示病房1；</p><p><b>　　圖6</b></p

16、><p>　　按鍵J5按下后，LED5亮，數(shù)碼管顯示病房5。</p><p>　?。?）當(dāng)多個病房同時呼叫時，LED顯示呼叫病房，數(shù)碼管優(yōu)先顯示重病房。</p><p><b>　　測試電路如下：</b></p><p>　　有截圖可以看出，1、2、4、5病房同時呼叫，LED1、LED2、LED4、LED5亮，數(shù)碼管優(yōu)先顯示

17、重病房5。</p><p>　　當(dāng)病房5通知呼叫停止時，數(shù)碼管顯示下一個優(yōu)先級高點的病房，測試電路如下圖</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　蜂鳴器呼叫5秒測試</b></p><p>　　原理：用方波發(fā)生器產(chǎn)生周期T=10s的方波，利用與門產(chǎn)生間斷5s的信號；由于

18、頻率f=0.1HZ時，示波器很難測試蜂鳴器呼叫周期，實驗中為了便于觀察，取f=100HZ測試。</p><p>　　當(dāng)五個開關(guān)只要有開關(guān)按下，與非門會輸出高電平，按照設(shè)計要求，蜂鳴器要呼叫5秒，所以把與非門輸出信號與方波信號一起通過與門，從而控制呼叫5秒，信號波形如圖示波器所示;</p><p><b>　　圖9</b></p><p><

19、;b>　　高電平測試數(shù)據(jù)為：</b></p><p><b>　　圖10</b></p><p>　　頻率為100HZ時，測得高電平時間為：4.924ms，有公式T=，可計算出，f=0.1HZ時，T=4.924s，即可控制實現(xiàn)蜂鳴器呼叫5秒。</p><p>　　六 電路設(shè)計、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決的方法。</p&g

20、t;<p>　　蜂鳴器呼叫電路設(shè)計時，遇到了控制呼叫5秒的一個問題，怎樣設(shè)計使產(chǎn)生5秒信號，在老師的指點下，采取與門和方波信號，方波信號可以使用555時基電路形成，查閱相關(guān)資料，得到555時基電路的周期計算公式，T=t+t，t=0.7（R+R）C，t=0.7RC。實驗中為了數(shù)據(jù)的精確，采用方波發(fā)生器代替555時基電路。</p><p><b>　　七 分析和總結(jié)。</b><

21、;/p><p>　　本次課程設(shè)計持續(xù)了將近一個星期的時間，在設(shè)計之前我根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，先對每個模塊都仔細的設(shè)計分析，再對每個模塊進行耦合，排除相互干擾，得到整體的系統(tǒng)的電路圖，本次課程設(shè)計可以總結(jié)為以下的幾點收獲：</p><p>　　1、進一步鞏固數(shù)字電子技術(shù)知識</p><p>　　這次課程設(shè)計主要是運用數(shù)字電路邏輯設(shè)計的一些相關(guān)知識，在整個設(shè)計過程中，都離不開

22、對數(shù)字電路課程知識的再學(xué)習(xí)。在開始設(shè)計初，我將數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗教程相關(guān)部分仔仔細細復(fù)習(xí)了，并且自學(xué)了一些元件的使用，這樣深入的了解，讓我對系設(shè)計的理解更加透徹，對后來的快速設(shè)計起了很好的鋪墊作用。</p><p>　　2、大大地提高了實踐動手操作能力</p><p>　　課程設(shè)計，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運用所學(xué)知識將其付諸實踐來完成。這次課程設(shè)計雖然沒有實際操作制作實物，但通過仿真

23、，大大擴展了我們的思維，提高了用理論知識解決實際問題的能力，最關(guān)鍵的是發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的方法。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實際的動手操作則完全不同，需要考慮實際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中則不然。</p><p>　　3、團隊合作、互相學(xué)習(xí)、共同研發(fā)</p>

24、<p>　　最初和Partner沒思路的時候，特別的著急，后來，我查看數(shù)電實驗教程，想到了設(shè)計思路，于是同伴一起商量，共同探討，對于不同模塊，我們有時設(shè)計思路不一樣，但不影響結(jié)果，遂各自按照各自思路進行下。在設(shè)計時和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的思路，他人的設(shè)計也可能有比你出色的地方，很好的借鑒，并在同伴的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會得到最好的設(shè)計方法。<

25、/p><p>　　總結(jié)：本次試驗中包括方波發(fā)生器，基本電路我用了一片74LS148、一片74LS48、七段數(shù)碼管、蜂鳴器、若干與門，非門，與非門等。是目前我想出的用最少的器件，最簡單的布線來實現(xiàn)所要求的功能。</p><p>　　從電路圖的設(shè)計、實現(xiàn)、仿真、實驗報告，都是自己思考和動手。進一步熟悉了MMultisim軟件的操作，用所學(xué)習(xí)過的芯片設(shè)計電路，并用仿真來實現(xiàn)，實現(xiàn)的過程中排錯、檢查的

26、能力也得到鍛煉。</p><p>　　總而言之，好好利用了本次課程設(shè)計的機會，努力按要求完成了任務(wù)，提高了自己的綜合思考能力和動手實踐能。</p><p><b>　　八 參考文獻</b></p><p>　　<<數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)>> </p><p>　　-------高等教育出版社安徽科技大學(xué)

27、電子學(xué)教研組 編</p><p>　　<<數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗教程>></p><p>　　-------------------安徽科技大學(xué)出版社 編</p><p>　　附：部分元件功能詳解</p><p>　　1、74LS148功能詳解</p><p>　　74LS148是一個八線-三線優(yōu)

28、先級編碼器。在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)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。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級高的輸入信號編碼，優(yōu)先級低的信號則不起作用。</p><p>　　如圖所示的是八線-三線編碼器74LS148的慣用符號及管腳圖引腳圖。</p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳VC

29、C(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號如圖中所標。其中D0—D7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進制編碼輸出信號，EI是使能輸入端，EO是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。</p><p><b>　　有真值表可以得出：</b></p><p>　　當(dāng)使能輸入EI=0、EO=0、GS=0時，允許編碼，在D0～D7輸入中，輸入D7優(yōu)先級最高，其余

30、依次為：D6，D5，D4，D3，D2，D1等級排列。本片又沒有編碼輸入時為0。其中GS = 0表示“電路工作，而且有編碼輸入” 。</p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器真值表</p><p>　　2、74LS48功能詳解</p><p>　　7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器，74LS48有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出

31、（OA~OG）端，此外74LS48還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。 </p><p>　　如圖所示的是八線-三線編碼器74LS48的慣用符號及管腳圖引腳圖。</p><p>　　74LS48測試真值表為：</p><p>　　有真值表可得出，只有在滅燈輸入/動態(tài)滅燈輸出端