病房呼叫系统

名 称： 综合训练项目一

题 目： 病床呼叫电路设计

专 业：电气工程及其自动化班 级：电气姓 名：马文达

14-1 ， 第四组 , 学 号：1405040117

马煜翔 1405040118 乔 琳 1405040119 史童星 1405040120 孙浩锋 1405040121 王瑞臻 1405040122

1设计任务和要求

1. 3个病房，分别编号为一、二、三号，每个病床4张病床，分别编号为1、 2、 3 、4号。要求每个病房任意时刻只允许一张病床呼叫。有病床呼叫时，发出响铃的同时显示房间号和病床号。 2．直到护士应答时响铃和显示停止。

2设计方案选择

方案一:

该系统采用拨动开关来模拟各病房的呼叫按钮。按键信息经优先编码器，七

段显示器传达给医护人员。医护人员将所有的病例处理完后，将病例的呼叫开关断开。七段显示器自动熄灭，蜂鸣器停止响铃

电路分为三个模块：开关控制模块，数码显示模块，警报模块。

方案二：

采用单一优先编码器，直接对信号进行处理。任意一个床位先呼叫，则这个床位的优先级最高，所以每个床位使用一个优先编码器，当某一个优先编码器工作时，将其输入到其他三个选通端，使其他优先编码器不工作。再将四个床位信号通过编码器对信号进行编码输出到数码管。

本设计采用方案一。

3单元电路设计

3.1 呼叫应答电路设计

1、以一号房间为例，用4个单刀双掷开关由四个床位控制，单刀双掷开关如图3-1-1. 每个开关的一号端接五伏电源，二号端接地，如图3-1-2。

图3-1-1 开关三端标号

图3-1-2 病床呼叫设计

2、应答设计：当四个床位开关任意接通低电平时，房间显示器显示房间号，床位显示器显示床号，蜂鸣器鸣响。 四个床位对应的单刀双掷开关的三号端一起接四输入与非门（74C20N_6V）如图3-1-3。 护士将开关三号端置于接地的二号端，此时由于护士开关接编码器的D7非端，优先级最高，输入为低电平，所以输出为000，开关设计如图3-1-4

图3-1-3 四输入与非门

图3-1-4 护士回应开关设计

3.2 编码电路设计

为了房间床位号的显示，将输入高低电平信号改为二进制代码的形式，所以设计编码电路。编码电路由四个单刀双掷开关和74HC148DW_6V优先编码器组成。如图3-2-1

图3-2-1 编码电路设计

图3-2-2 优先编码器

四个床位对应的单刀双掷开关连接在低电平触发的编码器上，一号床的优先级最高，呼叫开关的三号端接D6非，2、3、4依次接D5非,D4非,D3非，编码器D0非，D1非，D2非端接+5v高电平（显示为无效信号），EI 端接地。当开关刀片置于二号端，表示病房呼叫系统处于工作状态。单位元件选择如图3-2-2。

3.3房间床位显示电路

为了显示床位号房间号，所以将优先编码器输出端接在数码管显示器上 床位号显示：显示器单元电路选择如图3-3-1，输入端标号A B C D，D 为最高位，编码器输出端A2非，A1非，A0非，分别连接在显示器上第C ，B ，A 输入端，显示器D 输入端接地，如图3-3-2。4个床号开关都为高电平即无呼叫

时，输入端D7非为低电平，编码器输出000，显示器显示0. 当一号床开关接一号端，输入I6非为低电平，编码器输出为001，显示器显示为1。同理2，3,4号床按下开关时，输出为010,011,100，显示器显示为2,3,4。因为采用优先编码器，所以按优先级顺序显示床号。

图3-3-1 显示器端口编号 图3-3-2 床位号显示器

房间号显示：在编码器的三个输出端A2非，A1非，A0非接三输入或门，或门输出端命名为Y 。列出此单元电路真值表 真值表

表3-3-3

由真值表得Y=A0非+A1非+A2非 所以房间号显示器A 端接在或门输出端，第B,C,D 端接地。四个床位无开关打开时，或门输出为0，显示器显示0，当任意床位开关打开时，或门输出1，则显示器显示房间号1.

图3-3-3 三输入或门

3.4 蜂鸣器的工作：上述或门输出端接蜂鸣器（BUZZER2000Hz ）一端，蜂鸣器另一端接地，蜂鸣器为高电平有效。单元电路选择及线路连接如图3-4-1，由真值表如表3-3-3可知，当无人呼叫时，A2非，A1非，A1非都输出零，所以或门输出低电平，蜂鸣器不响，当4个床位开关任意一个打开时，编码器输出的4种代码001,101,110,011通过或门输出都是1，则蜂鸣器鸣响。

图3-4-1 蜂鸣器连接电路

3.5 护士开关的控制：当四个床位开关任意接通低电平时，房间显示器显示房间号，床位显示器显示床号，蜂鸣器鸣响。护士将开关动端置于接地的二号端，此时由于护士开关接编码器的D7非端，优先级最高，输入为低电平，所以输出为000，两个显示器恢复0，蜂鸣器终止鸣响。护士回应开关单元电路设计如图3-1-4。

注：

二号，三号房间除房间号显示外同理于A 房间。

二号房间将房间号显示器的B 端接或门输出端，D ，C,A 位接地，则显示2. 三号房间将或门输出端同时接房间号显示器的A ，B 端，D ，C, 端接地，则显示器显示3.

一 下图为无人呼叫时显示器状态

二 下图为一号房四床位呼叫时

三 下图为一号房一床位四床位同时呼叫时，优先显示一床位

四 下图为护士回应后，电路状态

4出现的问题及解决过程：

第一：所用器件悬空问题，每当断开开关时就会让一些输入端悬空，影响输

出信号的稳定，程序执行出错。 解决办案：用一个单刀双掷开关，当电路不工作时让开关接一号端 工作时

接二号端 然后将一号端接地 二号端接高电平 这样始终会有一个闭合回路解

决了悬空的问题

第二：由于74HC148低电平有效，怎么实现病人呼叫时输入有效信号

解决办案：当无人呼叫时将单刀双掷开关接高电平，呼叫时则接地及低电平，

接优先编码器即为有信号

第三：优先编码器输出怎么接显示器才能准确显示床位号

解决方案：优先编码器具有编二进制代码数的功能，将一床位接在I6非上

输出会是001，然后依次接在显示器的后三个输入端，刚好显示1，最高位输入

端一直接低电平，二号床接在I5非上输出会是010，在显示器上刚好显示2，三

四床位同理。

第四：当没有病人呼叫时，床位号总是显示7，怎么把7改为0

解决办案：出现7的原因（当无人呼叫时优先编码器所有输入都是高电平所

以输出为111对应显示器显示为7），解决方案，在四个床位开关后接一个四输

入与非门，输出端接在I7非上 这样当每人呼叫时与非门四个输入端都是高电平

输出为低电平，I7非为低电平输出为000对应显示器为0.

第五：由于呼叫时显示低电平，这样的电压不能让蜂鸣器响，不能实现有人

呼叫蜂鸣器响铃。

解决方案：当病人呼叫时及I3非 I4非 I5非 I6非 工作时，致使优先编

码器输出分别为100 011 010 001，如果它们都不工作那么I7非工作，输出000，

由这五个输出可得只要有人呼叫时优先编码器的三输出端至少有一个1，所以将

三个输出端接上或门然后接在蜂鸣器上，这样就实现了有人呼叫就会响铃。

逻辑电路设计：孙浩锋

仿真模拟：孙浩锋 马煜翔

Word 说明书：王瑞臻（内容包括设计任务和要求，单元电路设计） 孙浩锋（出现的问题及解决办法）

史童星（单元电路设计，设计方案选择，说明书排版） 马文达 马煜翔（设计方案选择）

乔琳（参考文献）

Word 更改：孙浩锋 史童星 乔琳

电路更改：乔琳 马煜翔

资料查询：乔琳

所用器件：编码器（74HC148DW_6）

开关（key=space）

与非门（74C20N_6V）

或非门（OR3）

蜂鸣器（BUZZER2000）

一号房间床位号显示器u11（DCD_HEX）房间号显示器u12

二号房间床位号显示器u21，房间号显示器u22

三号房间床位号显示器u15，房间号显示器u16

开关及编码电路设计，仿真制作：叶俊

房间号、蜂鸣器及护士应答电路设计，仿真调试：张丽革 仿真检查：徐国徽、吴来博

查询资料：赵洋、张东旭

Word 说明书：徐国徽（设计方案选择，单元电路设计） 吴来博（设计任务和要求，设计方案选择） 张丽革、叶俊（出现的问题及解决方案） 赵洋（单元电路设计绘图）

张东旭（word 检查与提出修改意见）

总电路图