太原工业学院
20**-20**学年第一学期
实践环节名称：数字电子技术课程设计课外作业名称：病房呼叫系统
系部名称：电子工程系
专业：
班级学号：
姓名：
指导教师：
实践周次： 17 周
成绩：
一、课程设计思路
根据数字电路知识，利用优先编码器、显示译码器和555等电路元件实现各项功能。

1.1 设计题目
病房呼叫系统。

1.2 设计要求
用1～5各开关模拟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；用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；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）；凡有呼叫发出5秒的呼叫声。

1.3 设计想法：
1.3.1整体设计思路
根据设计要求，我们将设计分为几个模块来设计，分别为：选优模块（对病房选优）、显示模块、蜂鸣模块。

1.3.2整体设计流程
（1）用5个发光二极管对应5个病房。

（2）将经过存储的信号送入优先编码器74148，选出优先级最高的呼叫信号，再通过显示译码器显示。

（3）用555构成多谐震荡电路，形成呼叫。

二、课程设计过程
2.1 模块分配
指示灯显示模块、优先显示模块。

呼叫模块。

2.2 模块具体设计
（1）指示灯显示模块(LIGHT）
将病房呼叫信号输入到发光二极管中，使发光二极管发光。

如图（1）：
图（1）
图（1）中的五个开关分别对应着五个病房，又由于74ls148是低电平有效，所以在这指示灯模块中使用了图中所示方法输入信号。

所接电阻都为限流电阻。

（2）优先显示模块
由设计要求，数码管要显示优先级最高的病房的呼叫信号，所以我们须得对病房呼叫信号进行选优。

出于设计考虑，优先级最高为5，然后为4，依次到1。

如图（2）所示：
图（２）
此电路由模拟开关、优先编码器74ls148，译码器74ls48、非门74ls04和数码管等组成。

模拟开关初始状态为全高电平。

将模拟开关的所有输入端,EI接高电平Vcc.74ls148的输出A0、A1、A2分别接入译码器74LS48的A,B,C；D接地。

译码器74LS48的输出A---G对应接共阴数码管的a---g。

优先编码器74LS148的功能表如图（3）所示：
图（3）74LS148的功能表
74LS148中，低电平有效，且7端的编码优先级最高。

74LS148的引脚图如图（4）所示：
图（4）74LS148的引脚图
如图（4）74LS148的引脚图中，使能端接地，芯片即开始工作。

在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人们直接读取测量和运算的结果；另一方面用于监视数字系统的工作情况。

因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。

数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。

数码的显示方式一般有三种：第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。

第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。

第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码。

数字显示方式目前以分段式应用最普遍，七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示0～15等阿拉伯数字。

在实际应用中，10～15并不采用，而是用2位数字显示器进行显示。

其七段数字显示器发光组合图如下图（5）所示。

它是通过74LS48对其A.B.C.D.E.F.G段二极管的明暗进行控制，最后使得其显示出一定的数字模式。

图(5) 七段数字显示器显示数字
在本设计中我们用的是74LS48来对数码管进行控制。

下面来看一下74LS48的引脚图及功能图，如图（6）图（7）所示：
图（6）74LS48的功能引脚图
图（7）74LS48功能图
（3）呼叫模块
利用555集成时基电路组成脉冲启动型多谐震荡电路，产生一定频率信号驱动蜂鸣器呼叫。

电路如图（8）所示：
图（8）呼叫电路图
呼叫电路中，使用了74LS30芯片，该芯片为8输入与非门，然后74LS30的输出
接555的R端即电源端，使555工作。

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

我们本次设计就是用这种设备来模拟，它的外形常见的又以下几种，一般呈圆柱状，下面两针长短不同，长的就为正极，短为负极，我们只要在正负极加上正向电压其便可以发出声响。

如图（9）所示。

图（9）常见蜂鸣器
三、课程设计综合介绍
我们对这个模块刚开始设计了和现在不同的方案，然后设计时发现并不好实现，而且连接之后也比较复杂，所以我们重新思考之后就有了现在的初稿。

对整体来说，5秒呼叫是个难点，非常难实现，所以改为如有呼叫信号，，将呼叫信号通过555设定一定频率，蜂鸣器按这频率响。

3.1 整体原理图
图（10）整体原理图
该图为使用了protues软件仿真得来，在设计时充分使用了该软件的仿真功能，模拟了病房呼叫系统。

经仿真，该电路能实现大部分要求的功能。

3.2 整体设计实现及功能介绍
仿真方法介绍：此电路我们需要仿真的东西不多，首先将各个模块连接到一起后,注意检查各个部分是否连接正确和连接端是否连接好。

注意我们所需要的芯片参数是否正确，电解电容的极性是否连接正确，在测试看看各管脚的电平是否符合我们理论上达到的值，同时观察各个集成器件的各个管脚的电平变化情况，以及数码显示器的显示是否正确.如有不正确的就将其逐个问题解决了再进行后面的调试，直到所有问题都解决了为止。

本次仿真使用了MUltisim 10及protues isis这两款软件仿真。

使用protues isis仿真主要是为了观察各个管教电平的变化。

仿真时，首先触发一个病人信号，看是否产生声、光报警，并且蜂鸣器声音响，数码管是否显示对应的病人编号；直到完成了此功能，进行下一向调试。

下一向调试触发多个病人信号，同样看是否产生声、光报警，并且蜂鸣器声音响，数码管是否显示最优先的病人编号；如能完成此功能那么它是正确的。

本设计整体功能如下：
（1）当病人按下呼救信号按钮，呼救灯亮，同时显示病人编号，蜂鸣器发出呼救声，
等待医护人员来护理。

（2）按照病人的病情划分出优先级别，有多个病人同时呼救时，系统优先显示最高级别的呼救编号。

（3）当医护人员处理完最高级别呼救后，把该病房开关关闭，系统按优先等级显示下一个优先级高的病人编号。

四、心得总结
通过和同组同学的相互交流才使我对本设计有了清晰地认识。

另外在设计的过程同学们提出的好的建议使我意识到学习贵在交流，只有在交流中才能提升自己，才能丰富自己的知识；只有在交流中才能产生许多新的火花新的思想。

设计的过程中让我更加深入的了解了数电知识，让我有一个能够综合运用数、模知识机会。

让我的动手能力，逻辑思维能力的到了相应的锻炼。

也让我知道了做任何事情都应该以严谨的态度对待，否则一个小小的错误就可能导致整个设计的失败。

这个设计让我有了能够综合运用所学知识的机会；让我的动手能力，逻辑思维能力得到了相应的锻炼。

也让我对学习有了新的理解。