医院病房呼叫器的设计

课 程 设 计 任 务 书

课 程 名 称 电子线路课程设计 课程设计题目 医院病房呼叫器的设计 课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

1．用1~4个开关模拟4个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~4优先级依次降低；

2．用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；

4．对低优先级的呼叫进行存储，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理。

二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料

1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2. 阎石，数字电子技术（第五版）．[M]北京：高等教育出版社，2005. 3. 陈孝彬《555集成电路实用电路集》高等教育出版社2002-8 4. 王刚 《TTL集成电路应用》 机械工业出版社 2000-10 五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表： 序号 评定项目 1 2 3 4 设计方案正确，具有可行性，创新性（15分） 设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分） 态度认真，遵守纪律（15分） 评分成绩 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25 分） 5 答辩（30分） 总分 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字：

年 月 日

一、 概述

在这个瞬息万变、竞争激烈的时代，选择一个优越的工具往往能提升企业在这个市场上的竞争力。尤其医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，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，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。系统主要用于医院、门疹、养老院等场所。可大大降低护理成本，增强护理的及时性和有效性，而且无需布线、安装极其简便。以前当病人需要服务时就不得不亲自到值班室去叫。使用呼叫服务系统可在减少护理人员的同时，保证病员随时能够得到服务，让每个病人及时得到最佳保护。

本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并显示病人编号；然后根据病人病情进行优先级别救治，当有多人呼叫时，病情严重者优先；医护人员处理完当前最高级别的呼叫后， 关闭已处理的最高级别的呼叫信号，系统将按优先级别显示其他呼叫 病人的编号。本系统由呼叫信号开关、逻辑门电路、优先编码和显示等几部分构成，其核心在优先编码器。此呼叫系统的应用能够让医院的病人在出现紧急救治情况时，使医护人员临危不乱。此系统也能使医护人员能够对病人的病情有一定的了解，对病人的突发情况进行对症下药，让救护工作紧张而且有序的进行。同时此系统也为医院节省大量人力开支。

二、 方案设计

根据设计要求，将设计分为三个模块来设计，分别为：指示灯显示模块，优先显示模块，呼叫模块。

灯选通电路 四个病房报警灯 四个开关控制呼叫系统 优先编码 器编码 译码 显示呼叫病房号 多谐振荡电路 呼叫器呼叫

图1 病房呼叫器原理框图

（1）4个LED灯对应四个病房

（2）将经过存储的信号送入优先编码器74HC148，选出优先级最高的呼叫信号，再通过译码器74LS48译码，最后通过数码管显示。

（3）利用NE555集成时基电路组成脉冲启动型多谐振荡电路

三、电路设计

1.总体设计

本设计电路的主要目的是实现：当病人紧急呼叫时，而且病房之中又有多个病人需要护理的一个优先级别的电路，用于医院病人需要护理和救治的呼叫系统。当有病人进行呼叫时，系统会自动处理病人的编号，同时产生光信号和5秒钟的声音信号。，另外在产生声、光信号的同时 系统会显示呼叫病人的编号。这样医护人员可以根据呼叫信号的优先级别对每一位呼叫病人进行及时的救治和护理。当病人需要住院救治时，医院可以根据病人的病情对病人进行编号，严重者优先。当有多个病人同时进行呼叫时，系统会根据优先级别显示出呼叫中的最高级别病人的编号，对其它较低级别的呼叫信号进行保存，只有当前的优先级别最高呼叫信号被医护人员处理后，按下复位键，下一个病人的编号才显示，但在此过程中只有每一位病人得到处理后，与病人编号对应的报警灯才熄灭呼叫系统电路主要由呼叫信号开关、逻辑门电路、74HC148 优先 编码、显示部分等几部分构成，其核心在 74HC148 优先编码器。 当无呼叫时，开关接低电平电路全部截止。当有呼叫时，开关接 高电平，555 触发器被触发，进入暂稳态状态中，蜂鸣器发声，同时 LED 灯被接通发光，74HC148 对型号进行优先编码， 由数码管输出优先级别最高（即病情最重）的床位号。医护人员接收 到信号后，对病人处理，同时关闭此病床的开关，与其对应的 LED 灯 将熄灭，数码管将显示下一个优先级别高的床号 。（在此同时，医护 人员听到报警声时也可在值班室将蜂鸣器关闭，但提示灯正常亮 ）。 直到医护人员处理完所有呼叫人员，LED 灯将全部熄灭，数码管不显示病床号。 2．病人紧急呼叫声音提示电路设计

5 定时器基本电路组成多谐荡器，产生定长时间的振荡信号驱动蜂鸣器呼叫。其中驱动由74HC148的选通输出端提供。模拟开关、优先编码器74HC18集成芯片、 555 构成的多谐振荡器和蜂鸣器组成。模拟开关初始状态为全高电平。由 555 的输出端 接蜂鸣器。 当无病房呼叫时，模拟开关全为高电平输入给优先编码器之后输 入 555 的输入端口时为低

电平。由于由 555 构成的多谐振荡器由高电平触发，且无振荡时输出低电平。所以此时蜂鸣器无声音。 只要有病房呼叫时，555 的输入端将接入高电平，振荡器震荡。其输出端输出高电平，则蜂鸣器呼叫。

图2 呼叫系统声音提示电路图

振荡器输出信号的时间参数是：

T=tw1?tw2

tw1=0.7（R1+R2）C tw2=0.7R2C

式中，tw1为VC由1VCC上升到2VCC所需的时间，tw2为电容C放电所需的时间。555

33电路要求R1与R2均应不小于1kΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力

表1 555定时器的功能表

清零端 0 1 1 1 1 高触发端TH × 0 1 0 1 低触发端TR × 1 0 0 1 Q 0 × 1 1 0 放电管T 导通 保持 截止 截止 导通 功能 直接清零 保持 置1 置1 清零

1 S/Div，即每一格子表示1s，只需要运行5个格子之后转折，蜂鸣器停止蜂鸣。 2.编码显示电路测试

VCC5VLED病房1RPACK 8R3960 Ω LED病房2LED病房3LED病房4U5J病房1AKey = A J病房2AKey = S J病房3AKey = D J病房4AKey = F 1234567812D0D1D2D3D4D5D6D7EICKVCC5VU2A0A1A2GSEO910111413U3AU3BU3C74LS04N74LS04N74LS04NU47126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG1312111091514ABCDEFG74HC148DW_6VU6AU6BU6C74LS11D74LS11D74LS11D74LS48DVCC5V 图9 无病房呼叫时显示状态图

上图显示的是没有任何病房呼叫时病房和护士站显示的状态，此时由于病房的开关全部断开，灯全部没有连接到电路中，所以所有的灯都是灭的，于此同时由于优先编码器的编码部分I0，I1，I2， I3，I4， I5，I6，I7全部是高电平，所以根据优先编码器74HC148的真值表可知其输出全部为高电平，由此经过反向器74LS04再由74LS11三输入与门组合，进入74LS48译码，译码驱动共阴极数码管显示，只有a b c d e f为高电平，g为低电平。由于共阴极数码管为高电平有效，所以此时显示为0。

VCC5VLED病房1RPACK 8R3960 Ω LED病房2LED病房3LED病房4U5J病房1AKey = A J病房2AKey = S J病房3AKey = D J病房4AKey = F 1234567812D0D1D2D3D4D5D6D7EICKVCC5VU2A0A1A2GSEO910111413U3AU3BU3C74LS04N74LS04N74LS04NU47126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG1312111091514ABCDEFG74HC148DW_6VU6AU6BU6C74LS11D74LS11D74LS11D74LS48DVCC5V

图10 2号病房呼叫时显示状态图

上图显示的是2号病房呼叫时病房和护士站显示的状态，此时由于2号病房的开关闭合，其余全部断开，2号灯连入电路，其余灯全部没有连接到电路中，所以2号灯亮，其余所有的灯都是灭的，于此同时由于优先编码器的编码部分I0，I1，I2， I3，I4， I5， I7全部是高电平，I6为低电平，所以根据优先编码器74HC148的真值表可知其输出Y0’为高电平，Y1’为低电平Y2’为低电平，由此经过反向器74LS04再由74LS11三输入与门组合，进入74LS48译码，译码驱动共阴极数码管显示，只有a b d e g为高电平，c f为低电平。由于共阴极数码管为高电平有效，所以此时显示为2。由此依次可推出只有1号病房，3号病房，4号病房呼叫时时候病房指示灯和护士站显示的状态。即只有1号病房呼叫时1号病房灯亮，护士站显示1；只有3号病房呼叫的时候3号病房灯亮，护士站显示3；只有4号病房呼叫的时候4号病房灯亮，护士站显示4。

VCC5VLED病房1RPACK 8R3960 Ω LED病房2LED病房3LED病房4U5J病房1AKey = A J病房2AKey = S J病房3AKey = D J病房4AKey = F 1234567812D0D1D2D3D4D5D6D7EICKVCC5VU2A0A1A2GSEO910111413U3AU3BU3C74LS04N74LS04N74LS04NU47126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG1312111091514ABCDEFG74HC148DW_6VU6AU6BU6C74LS11D74LS11D74LS11D74LS48DVCC5V 图11 所有病房呼叫时显示的状态图

上图显示的是所有病房呼叫时病房和护士站显示的状态，此时由于所有病房的开关闭合，所有灯连入电路，其余灯全部没有连接到电路中，所以所有灯亮，于此同时由于优先编码器的编码部分I0，I1，I2， I3，全部是高电平I4，I5，I6， I7为低电平，所以根据优先编码器74HC148的真值表可知其输出Y0’ Y1’ Y2’＝100，又因为I7’优先权最高，I0’的优先权最低。当I7’=0时，无论其他输入端有无信号的输入，输出端只给出I7’的编码，即Y0’ Y1’ Y2’＝000由此经过反向器74LS04再由74LS11三输入与门组合，进入74LS48译码，译码驱动共阴极数码管显示，，此时数码管只显示１。当医生处理完１号病房时去处理２号病房，此时１号病房开关断开，护士站显示２，以此同理下去，护士处理完２号病房，２号病房开关断开，显示３号病房，护士处理完３号病房断开３号病房，显示４号病房。上图即为处理完１号病房２号病房时病房指示灯显示情况和护士站显示情况。 3.电路整体性能测试

将电路的三大模块全部连接到一起，用优先编码器74HC148的选通输出端接到555

多谐振荡器上，由于优先编码器74HC148的选通输只要优先编码器编码，输出为高电平，此时为5V电压，驱动多谐振荡器开始震荡，形成方波，在此中多谐振荡器的功能相当于时钟CLK，提供脉冲，而且蜂鸣器在高电平的时候蜂鸣，发出嗡嗡嗡的响声，即为报警。闭合开关，相对应的房间的灯亮，而且护士站共阴极数码管上显示相对应的房间号，蜂鸣器开始报警，而且报警的时间为5s。在软件仿真的时候可以直接用示波器来测量，在实际搭硬件的时候即时即可，发出5s报警之后间歇一段时间又开始报警。此时护士站护士知道哪个房间呼叫就关闭开关，蜂鸣器不再报警，护士去处理相应的病房。如下图所示：

图12 呼叫时灯亮蜂鸣器呼叫5秒显示优先级最高的状态图

五、硬件及其调试

系统调试工作是系统开发过程中必不可少的一个过程，一个完整的控制系统调试

包括控制系统的系统仿真、现场安装调试等环节。在系统设计组装完成后，首先是进行实验室条件下的系统硬件调试，调试成功后，有了硬件的保证，就容易发现软件的漏洞，进

而促进该进和完善。所有的调试通过后，要进行现场运行并持续一定的时间，待其中发现故障后，方可验收合格，才算完成整个系统的设计工作。硬件调试主要是排查面包板万能板实验板上线路连接的问题。硬件电路变化很多，电路可能出现的问题也不一样，如图

2012040201172 王鹏

图13 实际面包板电路图

六、结论

本设计是病房中有多个病人需要紧急护理的呼叫系统。用于医院 病人需要护理且具有优先级别的呼叫，方便医护人员对病人的救治 。 当有病人进行呼叫时，系统会自动处理病人的编号，同时产生光信号 和声音信号，另外在产生声、光信号的

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1i77.html