医院病人紧急呼唤系统设计报告.docx
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医院病人紧急呼唤系统设计报告
病房呼唤系统设计报告
一、设计目的作用
本设计的目的是将病人的呼救信号及时准确的通过光和声音信号通知给医护人员,以便病人能够及时取得处治。
它的利用方便了病人又减少医护人员的巡查次数,减轻了劳动强度。
此刻在临床上取得普遍的应用。
二、设计要求
此设计是用于医院病人的紧急呼唤,其设计要求如下:
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5秒呼救声,等待医护人员来护理。
2.依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.当医护人员处置完最高级别呼救后,按下清零键,系统按优先品级前后显示其他病人编号。
三、设计的具体实现
本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼唤时,产生声光提示,并显示病人编号;然后依照病人病情进行优先级别设置,当有多人呼唤时,病情严峻优先;医护人员处置完当前最高级别的呼唤后,清除已处置的最高级别的呼唤信号,系统按优先级别显示其他呼唤病人的编号。
由呼唤信号的锁存,CD4532优先编码,由744511译码显示和逻辑操纵清除几部份组成,其核心在CD4532优先编码器。
方案:
病房呼唤系统的逻辑门电路如下图。
它由模拟开关、优先编码器、锁存器、数码管、逻辑门、信号灯、单稳态触发器、蜂鸣器组成。
模拟病房号通过优先编码器显示优先级最高的病床号。
而且通过锁存器贮存起来,按R键将清除已处置的信号。
呼叫显示模块
5秒呼叫模块
复位按扭
锁存
优先显示模块
病房
图病房呼唤系统的逻辑方框图
由上述图文说明可看出此方案能够对最优先级别的呼唤信号进行处置,编码和译码,最后显示出来。
在完成最优先级呼唤信号的处置以后,能够通过医护人员手动复位,从而对其他信号的处置。
工作原理:
用D锁存器锁存,再用一个8线-3线优先编码器4532对病房号编码,再用译码器4511译出最高级的病房号。
当有病房号呼唤时,通过译码器和逻辑门触发(由555组成的单稳触发器)从而操纵蜂鸣器发出5秒钟的呼唤声。
呼唤信号操纵晶闸管从而操纵病房报警灯的关亮。
假设有多个病房同时呼唤,待医护人员处置好最高级的病房后,由人工将系统的复位(手动)。
呼叫信号
锁存器
译码器
报警灯
复位
手动
蜂鸣器
逻辑门
电路
工作流程图
二、 单元电路设计与分析
5秒呼唤模块
利用555集成时基电路组成脉冲启动型单稳态电路,产生定长时刻的震荡信号驱动蜂鸣器呼唤。
配以相应参数的阻容器件,可将震荡时刻准确的操纵在要求的5秒钟。
电路原理图如附录图
图5秒呼唤电路原理
此电路由模拟开关、4输入或非门集成芯片400二、由555组成的单稳态触发器和蜂鸣器组成。
模拟开关初始状态为全低电平。
将模拟开关的所有输入端经与非门后接入555的触发输入2端。
再由555的输出端3接蜂鸣器。
当无病房呼唤时,模拟开关全为低电平输入给逻辑门,以后输入555的2端口时依旧是高电平。
由于由555组成的单稳态触发器是低电平触发,
且无触发时输出低电平。
因此现在蜂鸣器无声音。
只要有病房呼唤时,555的2端将接入低电平,触发器被触发,进入暂稳态状态中。
其输出端3输出5秒的高电平,那么蜂鸣器呼唤5秒钟。
呼唤时刻5秒即为单稳态的暂态时刻。
由555组成的单稳态的暂态(即输出高电平常刻)公式算得。
Th=RCLn3=454×103×10×10-6×=5s
那个地址取470k的标准电阻。
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采纳直流电压供电,普遍应用于运算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、机、按时器等电子产品中作发声器件。
咱们本次设计确实是用这种设备来模拟,它的外形常见的几种(图,一样呈圆柱状,下面两针长短不同,长的就为正极,短为负极,咱们只要在正负极加上正向电压其即能够发作声响。
图常见蜂鸣器
555按时器电路的内部结构如以下图所示,其有两个比较器C1和C2,且它们各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上,比较器的输出接到RS触发器上。
另外还有输出级和放电管,输出级的驱动电流可达200mA。
其内部结构如图
图555按时器
由其内部结构咱们能够取得它的功能表如下所示:
输入
输出
Rc
V11
V12
Vo
TD状态
0
×
×
低
导通
1
>2Vcc/3
>Vcc/3
低
导通
1
<2Vcc/3
>Vcc/3
不变
不变
1
<2Vcc/3
高 截止 1 >2Vcc/3 高 截止 表555按时器功能表 呼唤显示模块 因为病房中的呼唤开关1~4都是可自动弹起的按扭开关,其提供信号不稳固不确信,因此设计中只能利用呼唤时的一个脉冲信号,才能保证呼唤的及时、准确。 利用晶闸管的开关特性,使晶闸管与信号灯串联在电源上,利用呼唤信号操纵相应的信号灯串联晶闸管,当有病房呼唤信号来时,晶闸管导通使对应的小灯点亮报警,直到人为复位清零。 其电路原理图如图。 图信号灯显示电路原理 当无呼唤时,呼唤开关都处在低电平,尽管晶闸管的两头加上了足够的正向电压,但由于G端无触发信号而不能导通,小灯不亮。 当有呼唤时,相应的模拟开关会接通高电平,这时晶闸管两头有足够的正向压降且有足够的触发电压,知足导通的条件,管子导通,小灯发光,报警。 实验中将12v直流电源与复位开关、报警灯和晶闸管正向连接,利用模拟开关操纵晶闸管的打开,用复位开关操纵晶闸管的断开,以达到利用呼唤的不稳固信号,触发出稳固的报警输出,直到人为处置。 优先显示模块 用可编程逻辑操纵电路,这种方式在应用中能超级方便有效的操纵,而且关于以后附加功能的实现、电路功能的扩展很方便,只是需要把握必然的编码优先位及相应电路的应用,在熟悉可编程操纵电路的应用的情形下也是可行的,而且关于有效来讲更成心义。 但考虑到作者对编程操纵的应用能力有限,和实际应用的本钱和操纵部件的利用率等问题。 具体电路图如图 图优先显示电路 此电路由模拟开关、优先编码器4532,D锁存器747五、译码器451一、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接D锁存器后,D锁存器输出别离4532的D0-D3。 其他D接入端都接地,EI接高电平的输出Q0,Q1,Q2别离接入译码器4511的A,B,C;D接地。 译码器4511的输出A-G对应接数码管的a-g。 输入 输出 EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 Y2 Y1 Y0 GS EO L X X X X X X X X L L L L L H L L L L L L L L L L L L H H H X X X X X X X H H H H L H L H X X X X X X H H L H L H L L H X X X X X H L H H L H L L L H X X X X H L L H L H L L L L H X X X L H H H L H L L L L L H X X L H L H L H L L L L L L H X L L H H L H L L L L L L L H L L L H L 表优先编码器4532功能表 在数字测量仪表和各类数字系统中,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形。 因此,数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部份。 数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件,此刻已有多种不同类型的产品,普遍应用于各类数字设备中,目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向进展。 数码的显示方式一样有三种: 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,数码是由散布在同一平面上假设干段发光的笔画组成,如荧光数码管等。 第三种是点阵式,它由一些按必然规律排列的可发光的点阵所组成,利用光点的不同组合即可显示不同的数码。 数字显示方式目前以分段式应用最普遍,图表示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并非采纳,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所示,它是通过CD4511对其段二极管的明暗进行操纵,最后使得其显示出必然的数字模式,如下图: 图七段数字显示器显示数字 在本设计中咱们用的是CD4511来对数码管进行操纵。 下面来看一下4511的功能引脚图和4511的功能表 图4511引脚图 输入 输出 LE BI LT D C B A a b c d e f g 显示字形 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 X X X X 锁存 锁存 表4511的功能表如下 3.特殊器件的介绍 这次设计咱们用到的特殊器件要紧有四输入的或非门4002,它的真值表见表,还有四D锁存器7475其真值表为。 输入 输出 I0 I1 I2 I3 Q0 0 0 0 0 1 1 X X X 0 X 1 X X 0 X X 1 X 0 X X X 1 0 表四输入的或非门4002的真值表 输入 输出 D C Q0 0 1 0 1 1 1 X 0 Q0 表四D锁存器7475 4.系统调试方式介绍和系统功能 系统调试方式介绍: 此电路咱们需要调试的东西不多,第一将各个模块连接到一路后,注意检查各个部份是不是连接正确和连接端是不是连接好。 注意咱们所需要的芯片参数是不是正确,电解电容的极性是不是连接正确,在测试看看各管脚的电平是不是符合咱们理论上达到的值,同时观看各个集成器件的各个管脚的电平转变情形,和数码显示器的显示是不是正确.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。 各模块连接好以后就能够够对电路进行调试了。 第一触发一个病人信号,看是不是产生声、光报警,而且声音响5秒,数码管是不是显示对应的病人编号;直到完成了此功能,进行下一贯调试。 下一贯调试触发多个病人信号,一样看是不是产生声、光报警,而且声音响5秒,数码管是不是显示最优先的病人编号;如能完成此功能那么它是正确的。 系统功能: 在有多个呼唤信号同时产生时,对已有的最高级别信号进行清零,观看系统是不是能够对剩余信号中的最高级别信号进行优先呼唤。 或在原有呼唤信号的基础上再输入一个最高级别的呼唤信号,观看系统是不是能将此最高呼唤信号优先呼唤。 5.结论 通过对电路图通过muiltisim仿真的结果的分析可明白此电路大体符合这次课程设计的设计要求。 本设计是为在病人紧急需要时能专门快进行救治的呼唤系统,增强医护人员更好的监护病人。 此系统的优势特色在于能够设立呼唤优先品级而不是单纯的病人呼唤,如此幸免在有多个病人同时呼唤时,医护人员不明白应该先救治哪个。 利用本系统设立呼唤品级后,当有多个呼唤信号时,呼唤系统会自动先显示最高级别的的呼唤,使病情严峻的病人取得优先救治。 同时系统自动锁存其它的呼唤信号,在高级别呼唤清零后自动对其它信号进行显示呼唤。 如此让所有病人都能够获获救治,这种由医院依照病人病情设立的具有呼唤品级的系统系统可有效操纵因病人突发病情而医护人员却未能及时救治致使病人病情严峻乃至死亡的严峻后果。 同时这种病情严峻者优先的呼唤系统也表现了人性的美德和医院救人的精神。 可是本设计也存在一些缺点。 此设计在布线方便有点复杂,还要把其好好的隐藏,不能显现线路断路。 能够把其改良为无线发送,无线接收,如此处置后发生故障的可能性会大大降低。 因此,为了克服以上的不利因素,本人感觉若是此课题会有进一步的研究的可能的话,能够向无线方便进展,幸免布线的麻烦和断线的困扰,如此就能够够轻松解决布线的复杂和断线的困扰了。 在设计初期我不明白当有多个病人同时发出信号呼唤时,优先信号被优先编码器编码后,再通过译码显示后,医护人员处置完高级别信号,按下清零键;怎么样认其他病人的信号依照优先级别前后显示? 当多信号同时呼唤时,对较低品级的呼唤信号不明白怎么处置,才能保证当高级别的信号被清零后,低级别的信号能及时的由系统自动呼出,而再也不需要人为的操纵输出的问题始终没有能找到适合有效的方式。 还有确实是如何实此刻医护人员已处置完毕当前呼唤的病人后,系统对当前呼唤信号的清零以保证其他呼唤信号能够及时的呼出以便医护人员能及时的对其他病人进行救治,从而幸免因系统对病人呼唤信号的延迟致使病人不能及时同意护理而产生的严峻后果。 专门是操纵清零那个问题苦恼了我很长的时刻,后来才在我翻阅相关书籍和阅读相关网站时找到了解决问题的方法,才明白这些问题能够通过对锁存器的合理利用来一一解决。 这也使我对学习的熟悉有了更深切的了解,对理论联系实际有了加倍深刻的体会。 四、总结 设计中曾碰到过一个小问题,在设计的进程中曾因为对信号的如何处置才能保证所有呼唤信号及时的呼出和如何实此刻医护人员已处置完毕当前呼唤的病人后系统对当前呼唤信号的清零以保证其它呼唤信号能够及时的被呼出这两个问题百思不得其解,后来查阅资料才找到解决问题的方式。 还有确实是在设计之前对设计的理念熟悉不够清楚,使自己长时刻没有能够拿出一个总的设计方案,通过和同组同窗的彼此交流才使我对本设计有了清楚地熟悉。 另外在设计的进程同窗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,才能丰硕自己的知识;只有在交流中才能产生许多新的火花新的思想。 设计的进程中让我加倍深切的了解了数电知识,让我有一个能够综合运用数、模知识机遇。 让我的动手能力,逻辑思维能力的到了相应的锻炼。 也让我明白了做任何情形都应该以严谨的态度对待,不然一个小小的错误就可能致使整个设计的失败。 那个设计让我有了能够综合运用所学知识的机遇;让我的动手能力,逻辑思维能力取得了相应的锻炼。 也让我对学习有了新的明白得。 以前我一直以为学习就只是意味讲义上的东西罢了。 而学到的知识也只是纸上谈兵,全然就没有实际的应用,因此对学习并非是很踊跃。 而这次的课程设计完全改变了我的方式,让我明白了理论的存在是为了指导实践,没有了理论的指导就可不能有实践的成功,理论和实践是不可分的整体。 一切的产品的开发都要拥有必然的经济基础,产品的原料要尽可能的简单,价钱尽可能的低廉,要大伙儿都会用而且用得起。 咱们此刻所学的一切都是为了以后能更好的为社会效劳,同时让我了解到了本人所学专业与社会需要的联系。 让我对工程与社会,经济,文化,环境等方面的联系有了更新的熟悉。 在论文的写作进程中,也取得了许多同窗的宝贵建议,同时还到许多在工作进程中许多同事的支持和帮忙,在此一并致以真挚的谢意。 感激所有关切、支持、帮忙过我的良师益友。 五、附录 元器件明细表 导线假设干,单、双项开关假设干,555按时器一块,蜂鸣器一个,7475芯片2块,直流电源假设干,4输入或非门集成芯片4002一块,二极管发光器四只,453二、451一、DPY_7-SEG芯片各一块 完整电路图: 六、参考文献 [1]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].高等教育出版社, [2]康华光.电子技术基础数字部份(第五版)[M].武汉华中科技大学: 高等教育出版社, [3]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京: 高等教育出版社 [4]吴慎山.电子线路设计与实践[M].北京: 电子工业出版社
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