NE555+74LS148數(shù)字電路病床呼叫系統(tǒng)課程設(shè)計報告

本設(shè)計完成的是病床呼叫系統(tǒng)的功能。該設(shè)計采用主從結(jié)構(gòu)，監(jiān)控機構(gòu)放置在醫(yī)生值班室內(nèi)，當(dāng)病床有呼叫請求時進行聲光報警，并在顯示器上顯示病床的位 置。呼 叫 源（按 鈕 ）放 在 病 房 的病床上，病人有呼 叫 請 求 時，按 下 請求 按 鈕，提 示 鬧 鈴 響 起，向 值 班 室 呼 叫，并 點 亮 相 應(yīng) 床 位 的 指 示 燈。采用 模 塊 設(shè) 計 思 想，分 四  個主要功能模塊：呼叫顯示模塊，優(yōu)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(xiàn)。其中運用了8線—3線優(yōu)先編碼器74LS148來實現(xiàn)優(yōu)先選擇模塊主要功能，其中運用自己設(shè)計的小規(guī)模邏輯門電路，7段字形譯碼器74LS48D和共陰極七段數(shù)碼管來實現(xiàn)譯碼顯示模塊主要功能，運用555定時器來實現(xiàn)呼叫模塊。本論文闡述了如何利用數(shù)字電路的思想，以及應(yīng)用Multisim10仿真軟件設(shè)計病床呼叫系統(tǒng)，測試，并實現(xiàn)其功能。

目錄

病床呼叫系統(tǒng)又稱呼叫儀。作用在于將病人的呼叫信號迅速而準(zhǔn)確地發(fā)送給醫(yī)護人員使問題能在第一時間處理。使用呼叫儀方便了病人又減少醫(yī)護人員的巡查次數(shù)，減輕了勞動強度。呼叫器對于每一個住院的人來說很重要，尤其對于那些住院期間需要經(jīng)常有人員護理的病人來講，呼叫器對醫(yī)院來說也很重要，它能間接地決定醫(yī)院能夠提供給病人的服務(wù)質(zhì)量，但是由于醫(yī)院護理人員數(shù)量有限，護士不能時刻保證呆在每一個病人身邊，病床呼叫系統(tǒng)能夠使病人在危急時刻及時的聯(lián)系上醫(yī)護人員，從而得到及時的救治或看護。所以擁有一套功能完善的病床呼叫系統(tǒng)對于一個提供高質(zhì)量服務(wù)的醫(yī)院來說是非常重要的。

目前醫(yī)院里的病房呼叫系統(tǒng)幾乎還處于很低的水平，幾乎還不能滿足智能化的管理要求，這樣不僅會帶給病人時間上的損失，對于醫(yī)院也會有經(jīng)濟效益損失，并伴有一定安全隱患。鑒于以上弊端，本系統(tǒng)既可以避開技術(shù)問題，有效節(jié)省材料損耗，并且可以免去很多不安全隱患的存在，更重要的是，本病房呼叫系統(tǒng)是智能化的一種產(chǎn)品，可以及時準(zhǔn)確的找到病人所在位置和哪位病人更需要幫助，及時解決病人的各種問題，從某種角度上看，這個系統(tǒng)不僅可以顯示病床號碼，更可以為病人解決其他問題，例如：當(dāng)病人有身體不適或其他需要時，可以按下按鍵，那么主機就可以顯示該病床號碼，醫(yī)院護士或醫(yī)生可以及時找到病人，為其進行治療。這樣一來，省去了很多不必要的麻煩，更節(jié)省了很多時間，便于管理。

用74LS148優(yōu)先編碼器來實現(xiàn)病房呼叫的優(yōu)先顯示，用74HC4511七段顯示譯碼器接數(shù)碼管來顯示最高優(yōu)先級的病房號，用555定時器接成多諧振蕩器，使揚聲器發(fā)出警報聲音，最后用非門完善各呼叫顯示燈的功能。

方案一:用89C51自身接口實現(xiàn)數(shù)碼管靜態(tài)顯示和鍵盤掃描，使用89C51單片微機外加一塊MAX232-CPE芯片可構(gòu)成一個完整的最小微機電路。用P0口的八個端口作為LED數(shù)碼管的段選，用P1口的第四位的四個端口作為LED4*8數(shù)碼管的位選，用P3口的高四位做4端子的鍵盤電路的接口，用P1口的6號端口（P1^5）作為報警蜂鳴器的電源接口，用P2口的八個端口作為LED報警信號燈的段選。報警信號燈以流水燈方式動態(tài)點亮八個發(fā)光二極管，以每200ms/個的速度點亮LED信號燈，實現(xiàn)肉眼難以察覺的流水顯示狀態(tài)，當(dāng)病房端按下呼叫按鈕，在護士值班室相應(yīng)點亮LED信號燈，并持續(xù)顯示到值班室響應(yīng)呼叫。

方案二：用到8/3優(yōu)先編碼器74LS148N[8]。護士值班室須將病床方面?zhèn)鬟^來的信息顯示到數(shù)碼管，此過程需要用到七段譯碼器74LS47D。當(dāng)有呼叫請求時，僅通過數(shù)碼管顯示可能不會被醫(yī)護人員發(fā)現(xiàn)，所以通過揚聲器發(fā)出警報提示可以及時提醒醫(yī)護人員處理呼叫請求，此處使用555定時器接成多諧振蕩器，使揚聲器發(fā)出警報聲。

  對兩方案比較過程后，方案二更符合題目的要求。題目要求病床呼叫報警器，要實現(xiàn)從病床到醫(yī)護監(jiān)控室之間的呼叫、顯示、報警功能；使病人及時得到醫(yī)護人員的幫助和救護。此方案的好處在于當(dāng)多個病床的呼叫按鈕按下時，按照優(yōu)先級別顯示最高優(yōu)先級的病床號碼，使病重的患者優(yōu)先得到救治和幫助。

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2018-6-13 01:19 上傳

圖2-1電路總體框圖

   當(dāng)病人按下呼叫開關(guān)時，74LS148優(yōu)先編碼器編出8421碼的反碼，然后用非門來完善各呼叫顯示燈的功能并實現(xiàn)病房呼叫的優(yōu)先顯示，用74HC4511七段顯示譯碼器接數(shù)碼管來顯示最高優(yōu)先級的病房號，用555定時器接成多諧振蕩器，使揚聲器發(fā)出警報聲音，最后用非門完善各呼叫顯示燈的功能。

  用1~7個輕觸開關(guān)模擬7個病床的呼叫輸入信號，模擬病人呼叫。將開關(guān)接入到74LS148的輸入端，按下開關(guān)，即代表信號輸入。而且74LS148是低電平輸入有效，而且要求沒有信號呼叫時不顯示，所以將未按下開關(guān)時的有效端接到高電平，按下開關(guān)后才有效的一端接地。如果選用單刀開關(guān)的話，醫(yī)護人員必須要恢復(fù)到斷開狀態(tài)下才可以對下一個病人進行救治等，所以輕觸開關(guān)節(jié)省了一部分時間，可以快速有效的收到更多需要幫助的信號，挽救更多的生命。此模塊可以實現(xiàn)優(yōu)先級別的呼叫，當(dāng)兩個或兩個以上的病人同時按下按鍵時顯示最高級別的數(shù)字，因此醫(yī)護人員就可以對其優(yōu)先救治。

74LS148N有8個數(shù)據(jù)端(D0~D7)，3個數(shù)據(jù)輸出端(A0~A2)，1個使能輸入 端(EI：低電平有效)，兩個輸出端(GS、EO)。當(dāng)IE=1時，禁止編碼、輸出(反碼)： A2,A1,A0為全1。當(dāng)IE=0時，允許編碼，在I0～I7輸入中，輸入I7優(yōu)先級最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等級排列。功能表如下：

表3-1 74ls148功能表

指示燈為高電平有效，當(dāng)按鍵按下時，醫(yī)護人員就可以通過指示燈的顯示來判斷是否有病人需要幫助。

   由NE555構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生脈沖，使蜂鳴器發(fā)出警報聲音，并使燈光閃爍。將4引腳通過一個非門接到74LS148的14引腳（GS控制端）。沒有開關(guān)按下時，GS端輸出高電平，則555的RST端輸入低電平，此時555不工作；有任一開關(guān)按下時，GS端輸出低電平，則555的RST端輸入高電平，此時555正常工作。由此可控制蜂鳴器鳴叫與閃爍燈的閃爍和病房的呼叫同步發(fā)生。

按照任務(wù)書上的要求，結(jié)合題目目的，在Multisim10上選擇相應(yīng)元器件。

將各個模塊連接起來。檢查各個部分連接是否正確和連接段是否連接好。

檢查設(shè)計思路以及電路，按照設(shè)計框圖原理，查看仿真電路與原理圖是否符合。如若不符，則需要將其逐個解決，知道所有問題解決完成。

首先觸發(fā)一個病人信號，看是否產(chǎn)生聲、光報警，即：蜂鳴器聲音響，數(shù)碼顯示管是否顯示對應(yīng)病人的編碼，直到完成此功能。

調(diào)試觸發(fā)多個病人信號，觀察是否產(chǎn)生聲、光報警等功能。并且數(shù)碼管顯示優(yōu)先級別的數(shù)字。

將最高級別的按鍵斷開，觀察是否進入下一個優(yōu)先級別的系統(tǒng)編號。

d、當(dāng)斷開所有的病床呼叫信號后，系統(tǒng)將恢復(fù)到自動待機狀態(tài)：指示燈和數(shù)碼管全部熄滅，555計時器復(fù)位。

  當(dāng)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(fā)出呼救聲，等待醫(yī)護人員來護理。當(dāng)開關(guān)5觸發(fā)時，數(shù)碼管都會顯示1，且蜂鳴器發(fā)出聲響，指示燈發(fā)亮。如圖:

圖5-2仿真結(jié)果圖

通過本次畢業(yè)設(shè)計，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，再對每個模塊進行整合，得到整體的系統(tǒng)的電路圖，本次畢設(shè)設(shè)計可以總結(jié)為以下的幾點收獲：

這次畢業(yè)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，都離不開對數(shù)字電路課程知識的加強掌握。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。

畢業(yè)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。這次畢業(yè)設(shè)計雖然沒有實際操作制作實物，但通過仿真，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。

本次設(shè)計中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，555定時器等。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。

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、檢查的能力也得到鍛煉。

總而言之，好好利用了本次畢業(yè)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。

這次畢業(yè)論文設(shè)計我得到了身邊許多老師和同學(xué)的幫助，其中我的設(shè)計指導(dǎo)教師老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。他在忙碌的工作中擠出時間來審查、指導(dǎo)我修改論文。不僅在論文方面給了我很多極有價值的建議和指導(dǎo)，而且在思想方面給了我很多積極的鼓勵，讓我充滿信心地做實驗和書寫論文，此篇論文的完成離不開老師的悉心指導(dǎo)。這兩個月來，老師嚴肅的學(xué)術(shù)態(tài)度、一絲不茍的工作態(tài)度、平易近人的生活態(tài)度都讓我受益匪淺，能跟在老師后面學(xué)習(xí)感到無比榮幸和幸運。

隨著畢業(yè)論文的結(jié)束，我的大學(xué)生活也是要畫上句號了。在此我要由衷的感謝我的母校和我的老師們、同學(xué)們，感謝母校這四年來對我的傾力培養(yǎng)，感謝這四年來老師對我的無私奉獻與關(guān)愛，感謝這四年來我的室友及其他同學(xué)的陪伴與幫助。這一切都讓我在這四年一路走來收獲頗豐，充滿感激，謝謝你們!

最后衷心地感謝在百忙之中為我評閱論文及參加答辯工作的各位老師，謝謝你們！

同時感謝老師在此處設(shè)計中對我的耐心指導(dǎo)和幫助，謝謝您！