数字电路课程设计病房呼叫系统(5)

电路原理图如下：

555定时器复位端 蜂鸣器 555定时器

图 3-9 5秒呼叫电路原理图

当无病房呼叫时，同时74LS148为无有效信号输入，EO输出为0传入555定时器的复位端。当有病房呼叫时，同时74LS148为有效信号输入，EO输出为1传入555定时器的复位端，使得定时器得以启动。

呼叫时间5秒即为单稳态的暂态时间，由555构成的单稳态的暂态（即输出高电平时间）公式算得 ：

T=ln3*(R1+R2)*C，

令 C=10μF,R1=144.3kΩ，则R2=288.6k Ω，则T=5秒

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。

15

3.3.2元件参数选择

1电阻

在本设计中，电阻的主要作用是限制电流大小，以保证电路的正常工作，所以要正确计算出所需电阻原件的大小。应用前，电阻阻值要用数字三用表检测，检查阻值是否正确。

2电容

电容的选择电容器是组成电路的基本元件之一,是一种能储存电能的元件,在电路中有隔断直流、旁路、藕合等作用。

电容器主要有瓷片电容和电解电容等。每种电容的电量均标注在电容器表面，常见的标注方式有xxμF、xxn或直接用数字标注。

电解电容，一般容量范围是1～4700μF。 瓷片电容，一般容量范围是1pF～0.47μF.

例如，有一电容，标注值为10N，它的实际容量为0.01μF（1N=1000pF），同时也可以标注为103，它的前两位数为有效数，第三位数为有效零位数，即103=10000 pF，它和10N是等价的。

3二极管

二极管在本设计中的应用主要是发光二级管（LED），使用前必须串接相应的电阻进行加电测试，确认性能良好。

4.晶体三极管的选择

晶体管是指对信号有放大和开关作用。晶体管可分两大类。一类是结型晶体管,由两个结组成,有及两种结构。这类晶体管工作时,半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主要作用,所以又叫双极型晶体管,习惯上又叫晶体三极管。

一般应考虑以下几个主要因素频率、集电极最大耗散功率、电流放大系数、反向击穿电压、稳定性和饱和压降等。这些因素又有互相制约的关系,在选管时应抓住主要矛盾,兼顾次要因素。例如对高频放大、中频放大、振荡器等电路用的晶体管,应选用特征频率肠较高、极间电容较小的晶体管,以保证在高频情况下仍有较高的功率增益和稳定性。

16

第4章 软件仿真

4.1仿真电路图

图4-1待机情况下的病房呼叫系统仿真电路

图4-2工作情况下的病房呼叫系统仿真电路

17

4.2仿真过程

1.仿真方法介绍：

（1）按照任务书上的要求，结合题型的目的，画出相应的电路框图。根据电路图选择器件连接电路。

（2）设计各个模块的功能以及其详细的电路连接方法。

（3）先在MULTISIM7中将各个模块连接到一起,注意检查各个部分是否连接正确和连接端是否连接好。

（4）检查设计思路以及电路，按照设计框图原理，查看仿真电路与原理图是否吻合。如果不吻合则需要就将其逐个问题解决，直到所有问题都解决了为止。反之就可以进行下一步。

（4）单击运行按钮运行仿真。

（5）根据仿真情况与课程设计任务对比，对于不能实现的任务修改并调试程序，重新装载并重新运行调试仿真，直到实现能完全实现所要求的功能为止。（注意所选择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理论计算上达到的值，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。）

（6）进一步改进和简化程序在进行调试仿真。

2.具体的在MULTISIM7下检验病房呼叫系统的步骤如下：

（1）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。

（2）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。

（3）将最高级别呼叫开关断开后，系统按优先等级显示下一个优先级高的病人编号。

（4）当断开所有的呼叫开关后，系统将自动恢复到待机状态：显示灯与显示数码管全灭，555计时器已经复位。

3.另外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

18

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。

（4）当医护人员治疗完全部的呼叫病患后，系统将自动恢复到待机状态：显示灯与显示数码管全灭，555计时器已经复位。

4.3仿真结果

在MULTISIM7的仿真界面上可以看如下结果：

（1） 系统处于待机状态：显示灯与显示数码管全灭，呼叫模块已经复位。结果

如下如图所示：

图4.3.1 待机状态

（2） 首先触发一个病人信号：3号，3号对应的发光二极管发光（红色），蜂鸣

器声音响，数码管显示对应的3号病人编号；完成了此功能。结果如下图所示：

19