开放课题设计报告 设计课题：
病房呼叫系统 专业班级：
电子科学与技术 学生姓名：
学 号：
指导教师：
设计时间：
2007年X月X日 题目：病房呼叫系统 一、设计任务与要求
设计一病房呼叫系统，实现以下功能：
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；
。
二、方案设计的电路原理：
当病人按下某个按钮时，将产生一个负脉冲给优先编码器74LS148，输出的BCD码经过非门传送到CD4511译码，并通过数码管显示相对应的病房号。在74LS148输出BCD码时，同时从15脚有一个正脉冲输出，通过一个反相器送到555的第2脚 ，使3脚输出高电平，从而驱动扬声器发出声音。从555的2脚获得负脉冲的同时，555的第6，7脚上连接的充电电容开始充电，约5秒钟后，充电电压大于等于2/3倍的VCC时，则第3脚变为低电平，扬声器停止发声。所以扬声器发出的声音将持续5秒钟。
三、设计内容及步骤：
将电路设计分成3大模式，即编码电路、译码/驱动/显示电路、单稳态延时电路。
1、单元电路的设计 1．1 编码电路 设计要求用五个按钮开关模拟五个病房呼叫输入信号，74LS148是一块8-3优先编码器，具有8个输入端，则五个按钮依次接11、12、13、1、2、3号管脚，其他3个管脚分别接高电平。74LS148的管脚排列图和逻辑符号如图1所示: 图1 74LS148优先编码器的管脚排列和逻辑符号 图1中，I0～I7为8个输入端，QA、QB和QC为3位二进制码输出，因此，称它为8-3线优先编码器，其真值表如表0所示: 表0 74LS148真值表 输 入 输 出 IS I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 QC QB QA OEX OS 1 d d d d d d d d 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 d d d d d d d 0 0 d d d d d d 0 1 0 d d d d d 0 1 1 0 d d d d 0 1 1 1 0 d d d 0 1 1 1 1 0 d d 0 1 1 1 1 1 0 d 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 由真值表可知，输入I0～I7和输出QA、QB、QC的有效工作电平均为低电平.在I0～I7输入端中，下角标号码越大的优先级越高。例如，I0、I2、I3、I5和I7均为1 ，I1、I4和I6为0时，输出按优先级较高的I6编码，即QCQBQA = 001，而不是按优先级较低的I1和I4编码。此后，若I6变为1，则按I4编码,QCQBQA=011 。若I4也变为1，输出才按I1编码，QCQBQA=110。输入IS和输出OS、OEX在容量扩展时使用。IS为工作状态选择端(或称允许输入端)，当IS=0时，编码器工作，反之不进行编码工作；
OS为允许输出端，当允许编码(即IS=0)而无信号输入时，OS为0。OEX为编码群输出端，当不允许编码(即IS=1)，或者虽允许编码(IS=0)但无信号输入(即I0～I7均为1)时,OEX为1。换而言之，允许编码且有信号输入(即I0～I7中至少有一个为0)时，OEX才为0。此电路用五个按钮开关模拟五个病房呼叫输入信号，五个按钮依次分别接11、12、13、1、2、3号管脚，其他3个输入管脚分别接高电平。
1．2 译码/驱动/显示电路 CD4511是一块含BCD—七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，其引脚图如图2所示: 图2 CD4511管脚排列图 CD4511集成电路真值表如表1所示: CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码；
译码输出端分别是“a-b-c-d-e-f-g”，其输出端接数码管显示，数码管每段的工作电流为10mA左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，计算方法为：（9-2）V÷10mA≈700Ω；
由于大赛没有700左右电阻，我们可以选用（510Ω~1K）的电阻，第3脚为测试端（LT），当LT为“0”时，输出为“8”，此端可以用来在制作时测试数码管的好坏和显示故障，第4脚为消隐端（BI）当BI为“0”时，输出全为“0”显然还可以清除锁存器内的数值。第五脚为锁存允许端（LE），第16脚接电源正极，第8脚接电源负极，根据CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本电路接高电平；
LE为锁存端，高电平锁存，本电路接低电平。电路如图2所示。
1、 3 单稳态延时电路 信号输入电路是由一只NE555组成的脉冲启动单稳态触发器，电路图如下所示。平时触发器处于稳态，3号脚输出低电平。只要有病房按键按下，2号脚输入低电平，触发器翻转，3号脚输出高电平，扬声器报警，其电路图见图3。
图3单稳态延时电路 2、整体电路设计 当单元电路设计完成以后就是整体电路的设计，也就是根据电路的方框图和电路逻辑关系把所有的单元电路组合起来，这样就完成了整个电路的设计。在组合过程中各单元电路确定以后，还要仔细考虑级联问题，如电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合等问题。本电路的总体电路原理图如图4所示。
图4总体电路的原理图 四、用到的主要器件的主要作用：
74LS148：病房呼叫的信号进行编码， CD4511：译码并驱动数码管。
数码管：显示所呼叫的病房号 555：构成单稳态延时，驱动扬声器发声。
五、安装与调试 在安装过程中注意导线不能交叉且合理的安排各元件，整个电路的制作顺序是：编码电路、译码/驱动/显示电路、单稳态延时电路。每安装一部分电路必须通电检查是否正常，如果不正常则必须检查哪里出了故障，再把故障解决好才可以制作下一部分电路，这样一步一步完成可以保证95％的成功率。
六、结论与心得 通过这次开放性实验，使我们比较深入地掌握了延时电路的设计方法，以及编码电路的设计方法；
并且学会了电路制作方法以及掌握调试方法与测试参数；
同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力，更重要的是伴随着医疗体制改革的不断深化和医疗事业的飞速发展，越来越多的人们需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗服务。陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，我设计的病房呼叫系统正好可以解决这些问题，方便病人更快地找到医生，以节约病人的宝贵时间。
七、 参考文献：
1、阎石.数字电子技术基础.北京,高等教育出版社.2004.4 2、李海.74系列芯片手册.重庆大学出版社.1999.9 3、谢自美.电子线路设计、实验、测试.华中理工大学出版社.2003. 4、张庆双.电子元器件的选用与检测.机械工业出版社.2003. 5、吕思忠.数子电路实验与课程设计.哈尔滨工业大学出版社.2001. 6、陈大钦.电子技术基础实验.北京,高等教育出版社.2003.4 7、康华光.电子技术基础.数字部分（第四版）.高等教育出版社.2003.3 8、陈永甫.555集成电路应用800例.北京,电子工业出版社.1992.2 9、吴培生.电子元器件检测入门.北京,机械工业出版社.2004.1