本设计完成的是病床呼叫系统的功能。该设计采用主从结构，监控机构放置在医生值班室内，当病床有呼叫请求时进行声光报警，并在显示器上显示病床的位 置。呼 叫 源（按 钮 ）放 在 病 房 的病床上，病人有呼 叫 请 求 时，按 下 请求 按 钮，提 示 闹 铃 响 起，向 值 班 室 呼 叫，并 点 亮 相 应 床 位 的 指 示 灯。采用 模 块 设 计 思 想，分 四  个主要功能模块：呼叫显示模块，优先选择模块，译码显示模块，以及呼叫模块。这些模块共同工作完成本电路的功能实现。其中运用了8线—3线优先编码器74LS148来实现优先选择模块主要功能，其中运用自己设计的小规模逻辑门电路，7段字形译码器74LS48D和共阴极七段数码管来实现译码显示模块主要功能，运用555定时器来实现呼叫模块。本论文阐述了如何利用数字电路的思想，以及应用Multisim10仿真软件设计病床呼叫系统，测试，并实现其功能。

目录

1、 课题研究的目的和意义  
1、目的

病床呼叫系统又称呼叫仪。作用在于将病人的呼叫信号迅速而准确地发送给医护人员使问题能在第一时间处理。使用呼叫仪方便了病人又减少医护人员的巡查次数，减轻了劳动强度。呼叫器对于每一个住院的人来说很重要，尤其对于那些住院期间需要经常有人员护理的病人来讲，呼叫器对医院来说也很重要，它能间接地决定医院能够提供给病人的服务质量，但是由于医院护理人员数量有限，护士不能时刻保证呆在每一个病人身边，病床呼叫系统能够使病人在危急时刻及时的联系上医护人员，从而得到及时的救治或看护。所以拥有一套功能完善的病床呼叫系统对于一个提供高质量服务的医院来说是非常重要的。

  2、意义

目前医院里的病房呼叫系统几乎还处于很低的水平，几乎还不能满足智能化的管理要求，这样不仅会带给病人时间上的损失，对于医院也会有经济效益损失，并伴有一定安全隐患。鉴于以上弊端，本系统既可以避开技术问题，有效节省材料损耗，并且可以免去很多不安全隐患的存在，更重要的是，本病房呼叫系统是智能化的一种产品，可以及时准确的找到病人所在位置和哪位病人更需要帮助，及时解决病人的各种问题，从某种角度上看，这个系统不仅可以显示病床号码，更可以为病人解决其他问题，例如：当病人有身体不适或其他需要时，可以按下按键，那么主机就可以显示该病床号码，医院护士或医生可以及时找到病人，为其进行治疗。这样一来，省去了很多不必要的麻烦，更节省了很多时间，便于管理。

2、 设计思路及方案  
1、设计思路

用74LS148优先编码器来实现病房呼叫的优先显示，用74HC4511七段显示译码器接数码管来显示最高优先级的病房号，用555定时器接成多谐振荡器，使扬声器发出警报声音，最后用非门完善各呼叫显示灯的功能。

  2、设计方案

方案一:用89C51自身接口实现数码管静态显示和键盘扫描，使用89C51单片微机外加一块MAX232-CPE芯片可构成一个完整的最小微机电路。用P0口的八个端口作为LED数码管的段选，用P1口的第四位的四个端口作为LED4*8数码管的位选，用P3口的高四位做4端子的键盘电路的接口，用P1口的6号端口（P1^5）作为报警蜂鸣器的电源接口，用P2口的八个端口作为LED报警信号灯的段选。报警信号灯以流水灯方式动态点亮八个发光二极管，以每200ms/个的速度点亮LED信号灯，实现肉眼难以察觉的流水显示状态，当病房端按下呼叫按钮，在护士值班室相应点亮LED信号灯，并持续显示到值班室响应呼叫。

方案二：用到8/3优先编码器74LS148N[8]。护士值班室须将病床方面传过来的信息显示到数码管，此过程需要用到七段译码器74LS47D。当有呼叫请求时，仅通过数码管显示可能不会被医护人员发现，所以通过扬声器发出警报提示可以及时提醒医护人员处理呼叫请求，此处使用555定时器接成多谐振荡器，使扬声器发出警报声。

  对两方案比较过程后，方案二更符合题目的要求。题目要求病床呼叫报警器，要实现从病床到医护监控室之间的呼叫、显示、报警功能；使病人及时得到医护人员的帮助和救护。此方案的好处在于当多个病床的呼叫按钮按下时，按照优先级别显示最高优先级的病床号码，使病重的患者优先得到救治和帮助。

  3、系统总体框图

   当病人按下呼叫开关时，74LS148优先编码器编出8421码的反码，然后用非门来完善各呼叫显示灯的功能并实现病房呼叫的优先显示，用74HC4511七段显示译码器接数码管来显示最高优先级的病房号，用555定时器接成多谐振荡器，使扬声器发出警报声音，最后用非门完善各呼叫显示灯的功能。

3、            各部分电路设计及工作原理  
1、病床按键模块

  用1~7个轻触开关模拟7个病床的呼叫输入信号，模拟病人呼叫。将开关接入到74LS148的输入端，按下开关，即代表信号输入。而且74LS148是低电平输入有效，而且要求没有信号呼叫时不显示，所以将未按下开关时的有效端接到高电平，按下开关后才有效的一端接地。如果选用单刀开关的话，医护人员必须要恢复到断开状态下才可以对下一个病人进行救治等，所以轻触开关节省了一部分时间，可以快速有效的收到更多需要帮助的信号，挽救更多的生命。此模块可以实现优先级别的呼叫，当两个或两个以上的病人同时按下按键时显示最高级别的数字，因此医护人员就可以对其优先救治。

2、编码器模块

74LS148N有8个数据端(D0~D7)，3个数据输出端(A0~A2)，1个使能输入 端(EI：低电平有效)，两个输出端(GS、EO)。当IE=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。当IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。功能表如下：

表3-1 74ls148功能表

 

指示灯为高电平有效，当按键按下时，医护人员就可以通过指示灯的显示来判断是否有病人需要帮助。

  4、报警模块

   由NE555构成多谐振荡器，产生脉冲，使蜂鸣器发出警报声音，并使灯光闪烁。将4引脚通过一个非门接到74LS148的14引脚（GS控制端）。没有开关按下时，GS端输出高电平，则555的RST端输入低电平，此时555不工作；有任一开关按下时，GS端输出低电平，则555的RST端输入高电平，此时555正常工作。由此可控制蜂鸣器鸣叫与闪烁灯的闪烁和病房的呼叫同步发生。

4、 整体电路

5、 仿真结果及分析  1、仿真电路图

  2、仿真过程

按照任务书上的要求，结合题目目的，在Multisim10上选择相应元器件。

将各个模块连接起来。检查各个部分连接是否正确和连接段是否连接好。

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符合。如若不符，则需要将其逐个解决，知道所有问题解决完成。

首先触发一个病人信号，看是否产生声、光报警，即：蜂鸣器声音响，数码显示管是否显示对应病人的编码，直到完成此功能。

调试触发多个病人信号，观察是否产生声、光报警等功能。并且数码管显示优先级别的数字。

将最高级别的按键断开，观察是否进入下一个优先级别的系统编号。

d、当断开所有的病床呼叫信号后，系统将恢复到自动待机状态：指示灯和数码管全部熄灭，555计时器复位。

  3、仿真结果

  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。当开关5触发时，数码管都会显示1，且蜂鸣器发出声响，指示灯发亮。如图:

图5-2仿真结果图

6、 所用元器件一览表

元件	个数		元件	个数
74LS148N	1个		触点开关	8个
74LS48D	1个		数码管	1个
74LS04	3个		DCD_BARGRAPH	1个
LM555CM	1个		蜂鸣器	1个
5K欧电阻	1个		10K欧电阻排	1个
3K欧电阻	1个		180欧电阻排	1个
10uF电容	1个
10nF电容	1个

总结与体会

通过本次毕业设计，在设计之前我根据系统设计的要求，先对每个模块都仔细的设计分析，再对每个模块进行整合，得到整体的系统的电路图，本次毕设设计可以总结为以下的几点收获：

这次毕业设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个设计过程中，都离不开对数字电路课程知识的加强掌握。在开始设计初，我将数字电子技术基础实验教程相关部分仔仔细细复习了，并且自学了一些元件的使用，这样深入的了解，让我对系设计的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。

毕业设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这次毕业设计虽然没有实际操作制作实物，但通过仿真，大大扩展了我们的思维，提高了用理论知识解决实际问题的能力，最关键的是发现问题、思考问题、解决问题的方法。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。

本次设计中基本电路我用了一片74LS148、一片74LS48、七段数码管、蜂鸣器、若干与门，非门，与非门，555定时器等。是目前我想出的用最少的器件，最简单的布线来实现所要求的功能。

从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。进一步熟悉了MMultisim软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用仿真来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。

总而言之，好好利用了本次毕业设计的机会，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。