病床呼叫系统.doc
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1、数字逻辑综合型实验设计报告 课程名称 数字逻辑实验 题目名称 病床呼叫系统 班 级 学 号 学生姓名 同组班级 20130612 同组学号 同组姓名 指导教师 武俊鹏、孟昭林、刘书勇、赵国冬综合实验成绩 2015年 06 月 摘 要随着社会的进步和发展,医疗水平的不断提高,现代医院护理需要简易及时地获知并处理病人的突发状况,实现患者在住院的任意时间可请求医生或护士进行诊断或护理。病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断或护理的紧急呼叫工具,可将病人的请求快速传送给值班医生或护士,是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。呼叫系统的优劣直接关系到病员的安危,历来受到各大医院的普遍重视。它要求及
2、时、准确、可靠、简便可行、利于推广。医院病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具,提高管理效率与医护水平,是现代医院提高护理水平必不可少的设备。 有了病床呼叫控制系统,医院的护理工作变得更加方便全面,不用再为值班医生和护士未能及时发现突发病况而烦恼。基于数字逻辑相关理论设计的病床呼叫系统可以及时、准确、可靠地实现病房呼叫管理,具有良好的实践应用。本文论及芯片的性能,型号选用,仿真分析,外部接线等控制应用。主要探讨了医院病房的5病床设计可行性方案,控制了逻辑呼叫控序与人员响应,列出了电器元件清单,绘出了硬件接线图,满足了设计目标要求,并增添了拓展功能。 关键词:病床呼叫、数字逻辑 目
3、 录1 需求分析- 3 -1.1 基本功能要求- 3 -1.2 创新拓展功能- 3 -1.3 设计原理- 4 -2 系统设计- 5 -2.1 系统逻辑结构设计- 5 -2.2 系统物理结构设计与仿真验证- 5 -3 系统实现- 17 -3.1 系统实现过程- 19 -3.2 系统测试- 20 -3.3 系统最终电路图- 21 -3.4系统团队分工- 21 -3.5 最终实物连接图- 22 -4 总结- 23 -参考文献- 24 -1 需求分析1.1 基本功能要求1) 共有5个病床,每个病床优先级不同。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮,以利病人不适时紧急呼叫; 2) 设一护士站,护士站有病
4、人紧急呼叫与复位的重置按钮;3) 每一病床均有对应指示灯,一旦病人按下紧急呼叫按钮,其对应指示灯亮;4) 病人按下呼叫按钮时,蜂鸣器响5秒; 5) 在护士站的病房紧急呼叫中心,用指示灯显示 哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮,并要具有优先级判别的能力,有多个信号呼叫时,显示优先级最高的呼叫号(其他呼叫用指示灯显示);6) 一旦护士发现呼叫后,须先按下复位键,再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故,指示灯方灯被重置。1.2 创新拓展功能1)当不同优先级的病人同时呼叫时,数码管只能显示优先级高的病人,我们增加了复位键,拨动后可显示下一优先级的病床号。 2)在医院里病床呼叫并不一定能及时的通知到护士医生去
5、相应的病房,当一次蜂鸣器响和数码管显示没有及时的通知到医生护士时,需要再次提醒。我们扩展了二次提醒功能的模块。1.3 设计原理病房呼叫系统分为三个主要功能模块:呼叫模块,优先选择模块,译码显示模块。这些模块共同工作完成本电路的功能实现。其中运用了3线8线译码器和74LS148优先权编码器来实现优先选择模块主要功能,其中运用自己设计的小规模逻辑门电路和数码管来实现译码显示模块主要功能,运用74LS161四位二进制加法计数器来实现呼叫5秒模块。 信号呼叫(1个至5个)由呼叫显示模块的各个呼叫开关发出并使对应的病床指示灯亮起。接着,信号传到优先选择模块,将优先级别最高的患者的信号选择出来,并传到呼叫
6、模块与译码显示模块:呼叫模块通过74LS161四位二进制加法计数器电路令蜂鸣器鸣叫5秒,同时译码显示模块通过小规模逻辑门集成电路与74LS148将信号变换成对应的患者床号,并由七段数码管显示出来。当护士发现后,按下复位键,数码管清零,此时该系统可继续工作,等待显示下一次呼叫。2 系统设计2.1 系统逻辑结构设计该病床呼叫系统一共可以分成三个部分:信号输入、信号处理、信号输出。图2.1-1 系统总设计图2.2 系统物理结构设计与仿真验证(1). 呼叫功能模块病房内5个拨动开关和开关值班室另5个拨动开关接入74LS86构成输入信号,病床呼叫信号通过反相器74LS04后,再接到74LS148。在优先
7、编码器电路中,同时输入两个以上编码信号时。不过在设计优先编码器时,优先编码器只按优先级高的输入信号编码,优先级低的信号则不起作用。而值班室内可以拨动对应开关改变异或门输出的逻辑值,从而取消输出。74ls148优先编码器管脚功能介绍:为16脚的集成芯片,电源是VCC(16) GND(8),I0I7为输入信号,A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号,IE是使能输入端,OE是使能输出端,GS为片优先编码输出端。 图2.2-1 74ls148逻辑图 图2.2-1 74ls148逻辑表达式使能端OE(芯片是否启用)的逻辑方程: OE =I0I1I2I3I4I5I6I7IE 当OE输入IE=1时,禁止编
8、码、输出(反码): A2,A1,A0为全1。当OE输入IE=0时,允许编码,在I0I7输入中,输入I7优先级最高,其余依次为:I6,I5,I4,I3,I2,I0,I0等级排列。表2.2-1 优先编码器74ls148功能表输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110 从以上的的功能表中可以得出,74l
9、s148输入端优先级别的次序依次为I7,I6,I0 。当某一输入端有低电平输入,且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时,输出端才输出相应该输入端的代码。例如:I5=0且I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码010 (为(5)10=(101)2的反码)这就是优先编码器的工作原理。由74LS148芯片的真值表,我们选取 I6、I5、I4、I3、I2、五个输入端,将其分别与五个呼叫端连接,信号 A2A1A0输入74LS08芯片与门后再分别接到8421显示管的4,、2、1 位上,将8位接地,则2进制代码别转化为十进制数,显示管上将分别显示5,4,,3,2,1,达到显示优先级最高
10、呼叫号的功能。图2.2-2 74LS148优先权编码器呼叫信号处理部分逻辑电路图(2).优先选择模块74LS08与门出来的三路信号接到74LS138的A2、A1、A0,然后把该芯片的Y5、Y4、Y3、Y2、Y1经过反相器,然后接到相应的灯,表示五个病床对应的灯。表 2.2-2 74LS138真值表由表2.1-2中我们可以得到,G1,G2,G3为片选段,G1=1,G2=G3=1时,译码器工作。;。Y1 、Y2、 Y3、 Y4、 Y5 分别连接LED灯1-5号。图2.2-3 指示灯控制电路逻辑图3.译码显示模块由74LS08出来的三路信号分别接到与OE端相与由低至高连到74LS38的四个输入端构成
11、能显示呼叫床号的显示部分。病床号由于74LS148的优先级编码的功能使得数码管的显示具有优先级功能,为实现对蜂鸣器时间的控制,我们使用了74LS161芯片。表2.2-3 74LS161 真值表 图2.2-4 74LS161波形图计数器使用1HZ的时钟频率,用一个74LS161接成5进制计数器,输出端的QA和QB相与非再和负责清零的拨动开关异或输入清零端,当输出为0101即5时,与非门输出0,在和拨动开关异或就可以使74LS161清零,而当输出端输出的识别的数字是,与非门输出是1,就无法清零,这样就可以达到是74LS161芯片模5计数的功能了。74LS08中的三个输出端口,经过74LS32取或,
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