电气工程学院
数字电子电路课程设计报告书
姓 名： XX 班 级： XXXXXXXXXXXXX 学 号： XXXXXXXX 完成日期： XXXXXXXXXXXX
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目录
设计要求--------------------------------------------------------------------------3
一、整体设计构想--------------------------------------------------------------3
二、仿真软件简要介绍--------------------------------------------------------3
三、系统分模块设计过程-----------------------------------------------------3
1、开关控制指示灯模块---------------------------------------------------------------3 2、编码器与译码器转换模块----------------------------------------------------------4 3、数码管显示模块-------------------------------------------------------------------7 4、蜂鸣器呼叫模块-------------------------------------------------------------------7
四、系统完成电路图-----------------------------------------------------------8
五、课程设计总结--------------------------------------------------------------9
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设计题目 一、整体设计构想 病房呼叫系统 本次数字电子电路课程设计我组选择的题目是病房呼叫系统，要求如下： 1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5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．凡有呼叫发出5秒的呼叫声； 4．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 下面对4个要求进行逐一分析。首先，根据题目要求用5个开关模拟5个病房的呼叫信号，由于1~5优先级依次降低，所以我们使用优先编码器来控制其优先级；其次，要显示病房号码，就要使用数码管以及能将编码器产生的8421码转化为数码管显示格式的译码器；能够发出呼叫声，在仿真中就需要蜂鸣器来实现这个功能；对于存储呼叫信息，由于要使用优先编码器，当同时闭合两个开关时，它会遵循优先级最高的来执行操作，当优先级高的开关断开后，之后的优先级较高的会进行操作，这个过程是自动的，所以不用考虑。 设计过程 二、仿真软件简要介绍 本次课程设计我们主要使用Multisim 10来进行仿真。Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim软件有许多版本，这次我们选择Multisim 10是因为该版本比较普遍，兼容性也较强。 三、系统分模块设计过程 根据课程设计要求，在设计整个系统时我们采取了分模块设计的方法，这样，设计过程清晰，也便于检查其中错误。主要将系统分为：开关控制指示灯模块、编码器与译码器转换模块、数码管显示模块、蜂鸣器呼叫模块。 下面分模块来介绍： 1、开关控制指示灯模块 该模块的仿真图如下图所示，5个开关分别控制5个指示灯的亮与灭，VCC为正极 +5V。将5个开关的键位分别设置为从“1”到“5”，当按下对应数字键后，开关闭合，相应的指示灯亮。
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2、编码器与译码器转换模块 1)为了使各个病房具有优先顺序，我组使用优先编码器来实现此功能，我们使用较为简单的74ls148优先编码器。对于74ls148，有I0~I7八个输入端，A0~A2三个输出端，E0为选通输出端，当所有编码输入为高电平且EI=1时E0为0;GS为扩展端用于扩展编码功能，只要任何一个输入端有低电平信号且EI=1时GS才为0;EI为选通输入端只有在EI=0时编码器才能正常工作。下表为其功能表 输入 EI 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 输出 I4 x 1 x x x 0 1 1 1 1 I5 x 1 x x 0 1 1 1 1 1 I6 x 1 x 0 1 1 1 1 1 1 I7 x 1 0 1 1 1 1 1 1 1 A2 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 GS 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 EO 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 I0 x 1 x x x x x x x 0 I1 x 1 x x x x x x 0 1 I2 x 1 x x x x x 0 1 1 I3 x 1 x x x x 0 1 1 1 4
根据要求，本系统只需要5个输入端，所以选取IO~I4五个输入端，由于I4的优先级最高，所以I4对应病房为1号以此类推，连接后的电路图如下： 2)由于要用数码管来显示号码，所以要使用相应的译码器来翻译74ls148编码器输出的BCD码。我们使用74ls47译码器来进行翻译，74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器， 74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码， 可以直接把数字转换为数码管的显示数字，其功能表如下： 输 入 输 出 显示数字符号 LT(——) RBI(——-) A3 A2 A1 A0 BI(—)/RBO(———) a(—) b(—) c(—) d(—) e(—) f(—) g(—) 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 X 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 1 X 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 1 X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 4 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 5 1 X 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 6 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 8 5
1 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 9 X X X X X X 0 1 1 1 1 1 1 1 熄灭 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 熄灭 0 X X X X X 1 0 0 0 0 0 0 0 8 对于本次课程设计我们仅使用1~5字码，所以仅选用1~5来使用。由功能表得出LT、RBI、BI/RBO三个使能端可给以高电平，使用A、B、C、D分别表示输入端A0、A1、A2、A3，所以按要求可列出74ls148编码器与74ls47之间转换的真值表： 输入 A0 1 0 1 0 A1 1 0 0 1 A2 0 1 1 1 A 1 0 1 0 输出 B 0 1 1 0 C 0 0 0 1 D 0 0 0 0 0 显示数字 1 2 3 4 5 1 1 1 1 0 1 由真值表可以得出如下逻辑表达式： A=(A1+A2) •A0 B=A2•A1’ C=A1•A2 D=0 由逻辑表达式可得电路图如下： 6
3、数码管显示模块 本次课程设计我组使用的是7段共阴数码管，分为abcdefg七段二极管来控制其显示的数字，所以根据74ls47译码器的功能表对该模块的电路设计如下： 4、蜂鸣器呼叫模块 根据要求有开关闭合时，蜂鸣器发出五秒的响声，由于蜂鸣器在仿真中无法看出效果，所以采用指示灯来代替，以便看出效果，为了控制时间，我们使用函数信号发生器和74160计数器来进行控制。 我们考虑到给予灯泡高电平时，并且有五秒的时间，所以采用计数器来给予其高电平。74160是十进制计数器，其QA输出端连接灯泡，上图中的两个数码管在系统中并没有真正的用途，只是用来检测741607
芯片的计数功能。在我们的构想中，计数部分每循环一次就会有五个高电平与五个低电平交替输出，这样灯泡就能闪烁五次，之后使用芯片的置位端来保持一个状态，使循环“停止”，灯泡不亮。但是经过多次的验证之后，发现一片74160组成的“十进制”不能满足“亮暗”要求。为了解决这个问题，我们采用两片74160组成一个“十一进制”的计数部分，当一次“十一进制”结束后，由进位输出给予置位端脉冲，使其停在“11（QA端输出低电平）”这个状态，就是“停止”。函数信号发生器接74160的CLK端，并将其波形调为“方波”，频率调节为“2Hz”，这样就能保证指示灯闪烁的总时间为5秒钟。 四、系统完成电路图 8
五、课程设计总结 本次课程设计我组使用Multisim 10软件来进行仿真模拟，通过实际操作，我组基本完成了课程设计的所有要求，也对Multisim 10软件有了更进一步的了解，也能够更加熟练的使用它，所以这次的课程设计对我来说收益很大。 但同时，通过设计病房呼叫系统，我们也发现了自身的一些不足之处，比如，在设计电路的时候仅考虑要达到功能，而忽略了要使电路更简化；对一些芯片的认识还不够，以至于不能够很好的发挥其功能。所以，以后还要认真学习相关知识，多多充实自己，使自己能够更好地运用所学知识。 成绩评定
分 9
