一、设计目的

掌握病房呼叫系统电路的设计、组装和调试方法。

2.熟悉数字集成电路的设计和使用。

二、设计要求

1.某医院有1、2、3、4号病房，每个房间都有呼叫按钮。患者按下床位按钮开关，向护士值班室发出呼叫信号。

2.护士值班室有相应的显示电路:每个病房对应一个指示灯，共用一个显示器。一旦患者呼叫，显示器显示呼叫患者的床位号，相应病房的指示灯闪烁，扬声器发出声音提示值班人员。

3.1号病房呼叫优先级最高，其次是2号病房，4号病房最低。

4.呼叫病房叫信号的情况下，用数字管显示呼叫病房的号码为0。当有多个呼叫信号时，显示优先级最高的呼叫号码。

三、具体实现设计

1、系统概述

(1)呼叫功能:四个病房每个病房都有呼叫按钮。当病房需要时，可以通过呼叫按钮进入呼叫按钮

(2)显示功能:护理值班室内有相应的显示电路，可以看到哪个病房在呼叫

(3)优先权:四个病房呼叫优先权，其中1号病房优先权最低，4号病房优先权最低。只要有一号病房呼叫，不管其他四个病房是否呼叫，电路都显示了一号病房；1号病房不呼叫时，只要有2号病房呼叫，不管3号、4号是否呼叫，电路都显示了2号病房等等。

(4)蜂鸣器:病房有呼叫时，蜂鸣器会发出声音，保护听到声音就能知道病房在呼叫。

课程设计了74LS148D，74LS47D，多谐振荡器及各种门电路由555定时器组成。通过开关1、2、3、4，开关点亮指数灯给优先编码器74LS148D744优先编码器LS148D将其编码后再传送给译码器74LS47D，74LS47D同时，优先考虑编码器74LS148D给由555定时器组成的多谐振荡器发送信号，让蜂鸣器作。

2、单元电路设计与分析

(1)病房呼叫信号:

四个单刀双掷开关，双掷端分别连接5V开关默认接收电源，如下图3-1所示，下图3-1所示。

图3-1 病房呼救信号输入模块

(2)四个指示灯:

四个LED灯分别表示相应的病房，防止四个保护电阻LED烧毁，LED负极连接到信号输入端，因为默认为高电平LED如下图3-2所示，开关未关闭时处于熄灭状态，开关拨至接地端时处于亮起状态。

图3-2 病房指示灯模块

(3)病房优先排序模块:

利用优先编码器74ls根据病房的真值表，148可以优先考虑病房，D7优先级最高，输入低电通常为0，因为当病房无人按下开关时，数字管显示为0，即所有输入均为高电D收到的是低电平信号，因此，本实验可以利用非门实现其逻辑功能74LS20D连接每个病房的信号，然后将结果连接到74LS148的D7端，来检查是否有人按下病房呼叫开关。然后根据优先级将病房1-4的信号连接到优先编码器D6至D3端，因为D2至D0端优先级最低，只有4个病房，可以直接悬挂。然后根据优先级将病房1-4的信号连接到优先编码器D6至D3端，因为D2至D0端优先级最低，只有4个病房，可以直接悬挂。最后是74LS148与74LS如下图3-3所示，20连接电源端和地端。

图3-3病房优先排序模块

(4)译码显示模块：

根据74LS748真值表对比744LS从148的真值表可以看出，编码器优先A0至A两端可以直接连接到译码器AC端，D端接地置零即可。因为低电平有效，三端电源就可以了。本实验提供了共阴极数字管，因此数字管CK端接地。译码器的OA至OG分别连接到数字管的A到端G端，为防止数码管烧坏，连接时应增加36欧元的保护电阻，如下图4-1所示。

图4-1病房号显示模块

（5）警报器与警报灯模块：

        利用EN555定时器，按其功能表与引脚图制作单稳态触发器，因为555定时器为低电平触发，为了实现病房无人呼救时警报不触发，有人呼救时警报启动并持续一段时间的目的。病房本实验利用第一次与非的结果与3个高电平与非，从而实现有人呼救时555定时器收到低电平信号。再在555定时器的输出端连接LED灯与蜂鸣器作为警报灯与警报器，为了防止LED灯与555定时器烧毁，所以在LED灯的前端接入360欧的保护电阻，因为接入电阻后会导致电路的电压降低，所以利用三极管制作放大器，放大后再接入蜂鸣器，如下图5-1所示。

图5-1 病房呼救报警模

（6）实物图

 

图6-1 电路实物图

（7）仿真显示

图7-1 一路仿真显示图

图7-2 二路仿真显示图

图7-3 三路仿真显示图

图7-4 四路仿真显示图

 

图7-5 优先显示仿真图

四、总结

通过本次实验，完成了四路病房呼救系统的电路仿真和实物设计，但由于排版问题导致期间出现了各种不利于焊接的问题，调整过后导致时间不够引起的警报器与警报灯模块还未焊接完毕。

此次试验更加熟悉Multisim 7仿真软件的使用，也了解了蜂鸣器,芯片等元件的使用方法，也知道了仿真电路与实际电路中有着非常多不同。

五、附录

元件名称	型号	数量	备注
优先编码器	74LS148	1	双列直插
双四输入与非门	74LS20	1	双列直插
定时器	NE555	1	双列直插
译码器	74LS48		双列直插
1位数码管	0.56英寸共阴	1	红光
发光二极管	5mm	5	红光
自锁微型按钮	6脚	4
三极管	9011	1	NPN型
电阻	360欧	12	1/4W碳膜电阻±1%
电阻	1.5K	2	1/4W碳膜电阻±1%
无源蜂鸣器	交流5V	1
电容	1UF、0.01UF	各1	瓷片电容
集成块插座	16、14、8脚	各1	（16脚2，14脚、8脚各1）
面包板	150*200	1	两连孔（单面绿油）