模电课设实验报告.doc

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1、模拟电路与数字电路课程设计报告课程名称 模拟电路与数字电路设计与实践 题目名称 病房呼叫系统专业名称 计算机科学与技术（交通信息工程） 实验人 指导老师 实验时间 2013.6.17-2013.6.21目录一、课程设计的目的与要求21.1课程设计的基本要求21.2课程设计的内容21.3课程设计思路21.4实验课题要求2二、整体设计方案32.1整体设计思路32.2整体方案结构图32.3整体方案原理42.4整体电路元件清单5三、单元电路设计53.1模块的划分53.2模块的功能实现：63.2.1开关控制指示灯模块63.2.2编码器与译码器转换模块63.2.3数码管显示模块73.2.4蜂鸣器呼叫模块8

2、四、测试与调整94.1系统调试方法：94.2实验结果显示：10五、设计小结105.1设计任务完成情况105.2收获与体会10一、课程设计的目的与要求1.1课程设计的基本要求1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。3、以下课题任选一个，一组不多于两人

3、，要求独立完成设计报告，设计报告格式符合要求，以小组为单位撰写设计报告并不少于3千字。设计报告根据设计过程撰写，记录课程设计内容、步骤、结果和心得，最好有自己的独特见解。设计报告统一用A4纸。报告中至少应包括：设计功能的概述，开发任务的分配说明，每个人所承担的任务说明、项目设计实现、操作说明书、收获与体会。1.2课程设计的内容设计一个病房呼叫系统。1.3课程设计思路 根据数字电路知识，利用优先编码器、显示译码器和555等电路元件实现各项功能。1.4实验课题要求1用15个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；15优先级依次降低；2用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多

4、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（附加）。二、整体设计方案2.1整体设计思路根据设计要求，我们将设计分为几个模块来设计，分别为：选优模块（对病房选优）、显示模块、蜂鸣模块。（1） 用5个发光二极管对应5个病房。（2） 将经过存储的信号送入优先编码器74148，选出优先级最高的呼叫信号，再通过显示 译码器显示。（3）用555构成多谐震荡电路，形成呼叫。开始2.2整体方案结构图 待机呼叫信号呼叫显示模块：对应床位显示灯亮灯优先选择模块：对于输入信号进行优先选择编码译码显示模块：对信号进行译码并

5、显示病人床号呼叫模块自动复位待机医生对显示的病患进行治疗，并恢复该病患的呼叫开关否所有呼叫的病患是否得到医治是病房呼叫系统流程图2.3整体方案原理仿真方法介绍：此电路我们需要仿真的东西不多，首先将各个模块连接到一起后,注意检查各个部分是否连接正确和连接端是否连接好。 注意我们所需要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我们理论上达到的值，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.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。仿真时，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

6、，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。下一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。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。2.4整体电路元件清单 元件 个数VCC(12v)4VDD(5v)1555多谐振荡器274LS

7、04D575LS32D174LS10D174LS00D174S11D174S03D174S08D174LS148D174LS48D1SEVEN_SEG_COM_K1DGND1GROUND6BUZZER12N2219(三极管)2DIPSW15PROBE_DIG_RED9三、单元电路设计3.1模块的划分l 对病房呼叫的信号进行存储并处理信号，这就需要一个对信号进行存储的锁存器；l 对发出的信号进行优先选择，就需要一个数据选择器；l 对时间控制信号的优先选择，使数码管可以显示优先级最高的信号时间，又需要一个数据选择器；l 蜂鸣，就需要一个蜂鸣器；l 在设计变成的过程中，计时器与蜂鸣器的位宽不同，有需

8、要一个转换连接的连接器。即分为锁存器、数据选择器、时间选择器、计时器、显示器、蜂鸣器与连接器几个模块组成。3.2模块的功能实现：3.2.1开关控制指示灯模块将病房呼叫信号输入到发光二极管中，使发光二极管发光。如图（1）：五个开关分别对应着五个病房，又由于74ls148是低电平有效，所以在这指示灯模块中使用了图中所示方法输入信号。所接电阻都为限流电阻。3.2.2编码器与译码器转换模块74LS148优先编码器实现对五路输入的优先选定（1的优先级别最高，依次是2，3，4，5），74LS48实现译码显示功能。 （74LS148管脚及真值表）74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器74ls48

9、引脚图74ls48功能表七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出备注LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H111111011Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113H

10、x1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL00000002RBIHL0 0 0 0L00000003LTLxx x x xH111111143.2.3数码管显示模块3.2.4蜂鸣器呼叫模块利用555集成时基电路组成脉冲启动型单稳态电路，产生定长时间的震荡信号驱动蜂鸣器呼叫。3.2.5 整体电路图四、测试与调整4.1系统调试方法：此电路我们需要调试的东西不多，首先将各个模块连接到一起后,注意检查各个部分是否连接正确和连接端是否连接好。注意我们所需要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

11、管脚的电平是否符合我们理论上达到的值，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.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。各模块连接好之后就可以对电路进行调试了。首先触发一个病人信号，看是否产生声、光报警，并且即使松开按钮也能保持，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。下一步调试触发多个病人信号，同样看是否产生声、光报警，并且即使松开按钮也能保持，数码管是否显示最优先的病人编号；最后关闭响应键，看能否清零。如能完成此功能那么它是正确的。4.2实验结果显示：五、设计小结5.1设计任务完成情况通过为期一周

12、的课程设计，完成了本次设计的技术指标。在刚开始由于对Multisim仿真软件使用不熟悉，导致电路元件找不到，电路模型画的凌乱的问题，进行电路设计时由于不清楚软件对74LS48的仿真不准确这一缺陷，在译码部分花费了很长的时间。明白这一缺陷之后顺利很多，但在仿真病房门口指示灯电路时，在测试其输出电压峰值上花费了很长时间。对于整体的仿真还是很成功的。最终，我们通过查阅资料，相互讨论，请教同学，解决了仿真过程中遇到的一系列问题，那个最终完成了病房呼叫系统的设计。5.2收获与体会设计中曾遇到过一个小问题，在设计的过程中曾因为对信号的如何处理才能保证所有呼叫信号及时的呼出和如何实现在医护人员已处理完毕当前

13、呼叫的病人后系统对当前呼叫信号的清零以保证其它呼叫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法。还有就是在设计之前对设计的理念认识不够清晰，使自己长时间没有能够拿出一个总的设计方案，通过查阅资料，和同组同学的相互交流才使我对本设计有了清晰地认识。另外在设计的过程同学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，才能丰富自己的知识；只有在交流中才能产生许多新的火花新的思想。设计的过程中让我更加深入的了解了数电知识，让我有一个能够综合运用数、模知识机会让我的动手能力，逻辑思维能力的到了相应的锻炼。也让我知道了做任何事情都应该以严谨的态度对待，否则一个小小的错误就可能导致整个设计的失败。这个设计让我有了能够综合运用所学知识的机会；让我的动手能力，逻辑思维能力得到了相应的锻炼。也让我对学习有了新的理解。同时让我了解到了本人所学专业与社会需要的联系。