五路呼叫器课程设计
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病人呼喊器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解病人呼喊器的基本工作原理,掌握其电路组成及功能。
2. 学生能描述病人呼喊器在医疗领域的应用,了解其在提高病人生活质量方面的作用。
3. 学生了解相关电子元件的基本知识,如按钮、蜂鸣器、电池等。
技能目标:1. 学生能够独立完成病人呼喊器的组装与调试,提高动手实践能力。
2. 学生通过实际操作,培养观察问题、分析问题、解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学知识,对病人呼喊器进行简单的故障排查和维修。
情感态度价值观目标:1. 学生在学习过程中,培养对电子技术的兴趣,激发创新精神。
2. 学生了解病人呼喊器在现实生活中的重要性,增强关爱他人、服务社会的责任感。
3. 学生通过合作学习,培养团队协作精神,提高沟通表达能力。
课程性质:本课程为电子技术实践课,结合理论知识与动手操作,培养学生的实际应用能力。
学生特点:六年级学生具有一定的电子技术基础,好奇心强,喜欢动手实践,但注意力容易分散。
教学要求:教师需注意引导学生关注病人呼喊器的实际应用,激发学生学习兴趣,提高课堂参与度。
同时,注重培养学生的动手能力、观察力和解决问题的能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,给予每个学生充分的指导和支持。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 病人呼喊器的基本原理- 介绍病人呼喊器的工作原理,如电磁感应、电路闭合等。
- 分析病人呼喊器各部分电路的功能,如电源、信号输入、放大、输出等。
2. 电子元件的认识与应用- 介绍常用电子元件,如按钮、蜂鸣器、电池、电阻、电容等。
- 演示电子元件在病人呼喊器中的应用,使学生了解其作用。
3. 病人呼喊器的组装与调试- 制定详细的组装步骤,指导学生按顺序进行组装。
- 教授调试方法,培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力。
4. 故障排查与维修- 分析常见的病人呼喊器故障,教授排查方法。
- 指导学生进行简单的维修,提高学生的动手能力。
五路呼叫器一、课程设计题目及要求1、该抢答器可供5名选手参加,编号1~5,分别用s1~s5控制,并设置系统清零和抢答器控制开关S,该开关有裁判控制2、抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来,同时蜂鸣器发出间歇式声响,主持人清零后,声音停止。
3、抢答先后的分辨率为5毫秒。
4、当S开关被按下时抢答电路清零,散开后继续抢答,输入抢答信号由开关s0~s5实现。
5、有抢答信号输入(开关s1~s5中的任意一个开关被按下)时,指示灯依旧“保持”第一个开关按下是所对应的状态不变。
二、基本原理与组成框图图1是总体方框图。
其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到“清零”状态,抢答器处于禁止抢答状态,编号显示器灭灯;主持人将开关拨到“开始”状态,宣布“开始”抢答器开始工作。
扬声器给出声响提示。
选手开始抢答,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后,禁止二次抢答。
如再次抢答必须由主持人在此操作“清零”和“开始”状态开关。
2、电路选用优先编码器74LS148和锁存器来完成。
该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示器电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
(1)当主持人开关拨到“清零”端时,由74LS148功能表如图:选择I —1 ~I —6一次为编号1~6选手的按钮S ——为选通输入端,只有在S ——=0时的条件下编码器才能正常工作。
设计双向开关,在“清除”端74LS148不工作,即无论选手们怎么按键都不起作用,在“开始”端,S ——=0使74LS148工作,这时Y ——E —X —=0,但是为了禁止其他选手按键不起作用,通过逻辑电路,使Y ——E —X —为输入,输出为高电平,反馈给“S ——”端,这样就使74LS148芯片停止工作。
当主持人拨到“开始”端,控制电路同上继续工作。
安徽科技大学数字电子技术课程设计题目: 病房呼叫系统**: **专业: 电子科学与技术班级: 112学号: **********指导教师:2013年06月15日安徽科技大学理学院病房呼叫系统一课程设计题目与实习目的课程设计题目:病房呼叫系统实习目的:1.掌握数字电路课程所学的理论知识以及数字电子技术在生活中的应用。
2.熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。
3.进一步深化对电子技术的了解,强化实际动手操作能力以及发现问题解决问题的方法。
4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5.数电课程实验是大学中为我们提供的一次动手实践的机会,增强实际动手操作与研发的能力。
二任务和要求要求:1.用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号,5号优先级最高;1~5优先级依次升高;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(附加)。
三总体方案的选择病房呼叫系统整体思路为:●LED指示灯显示病房模块●数码管优先显示重病房模块●蜂鸣器报警5秒模块首先由病人按下呼叫器开关,即逻辑数据开关,(1)进入第一模块,通过LED指示灯显示病人呼叫的病房,(2)进入第二模块,传输到一个编码器进行编码,我这里选用的是74LS148,8线—3线优先编码器,其低电平为有效输入;然后再进行译码输出,我选用的是74LS48,为共阴极7段译码/驱动器,74LS148输出为反码输出,遂在74LS48前加上反向器进行输入;再用共阴极七段数码管进行输出。
(3)进入第三模块,通过一个与非门对信号进行处理,连接周期T为10秒,占空比为50%的方波发生器与信号一同通过与门,控制输出信号可以持续5秒,使蜂鸣器呼叫5秒。
流程图如下:与非门蜂鸣器与门四单元电路的设计1.设计所使用的元件及工具:(1)L ED指示灯模块LED显示灯----------------------------------------- 5个;保护电阻R=500Ω------------------------------------5个;(2)数码管显示模块编码器74LS148D-------------------------------------1个;反相器74LS04D--------------------------------------3个;译码器74LS48D--------------------------------------1个;(3)蜂鸣器呼叫模块与非门74LS30D -------------------------------------1个;方波发生器 ---------------------------------------1个;与门7408D -----------------------------------------1个;蜂鸣器 --------------------------------------------1个;另外:逻辑双掷开关5个;电源VCC、接地GND、导线若干。
病人呼喊器电子课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解病人呼喊器的功能、工作原理及其在医疗领域的应用。
2. 学生掌握电子电路的基本知识,如电路图的识别、电子元件的功能等。
3. 学生了解并能运用编程软件进行简单的程序编写,实现病人呼喊器的基本功能。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识设计并制作一个简单的病人呼喊器电路。
2. 学生通过实践操作,提高动手能力,培养解决实际问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作,提高沟通协调能力和团队协作精神。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子科技的兴趣,激发创新意识,树立科技改变生活的观念。
2. 学生认识到病人呼喊器在医疗领域的作用,增强关爱他人、关注社会健康的责任感。
3. 学生通过课程学习,培养勇于探索、勤于思考的学习态度,提高自我效能感。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论知识与实际操作,注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:学生为八年级学生,具备一定的物理知识和电子元件基础,对新鲜事物充满好奇心,喜欢动手实践。
教学要求:教师需结合学生特点,采用任务驱动法、分组合作法等教学方法,引导学生主动参与课堂,培养其创新思维和实际操作能力。
通过课程目标的设定,使学生在学习过程中能够明确学习成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 病人呼喊器的功能介绍与工作原理分析:介绍病人呼喊器在医疗场景中的应用,分析其工作原理,使学生理解电子技术在医疗设备中的重要性。
相关教材章节:第二章 电子技术在医疗设备中的应用2. 电子电路基础知识:讲解电路图识别、电子元件功能及电路连接方法,为学生设计病人呼喊器电路打下基础。
相关教材章节:第三章 电子元件及其功能、第四章 电路图识别与电路连接3. 编程软件应用:教授学生使用编程软件进行简单程序编写,实现对病人呼喊器功能的设计。
相关教材章节:第五章 编程软件的使用、第六章 简单程序设计4. 病人呼喊器电路设计与制作:指导学生运用所学知识设计并制作病人呼喊器电路,提高学生动手实践能力。
课程设计课程名称电子技术综合设计与实践题目名称五路呼叫器设计学生学院自动化学院专业班级物联网工程学号学生姓名指导教师2016 年 6 月 26 日广东工业大学课程设计任务书题目名称五路呼叫器学生学院自动化学院专业班级物联网工程3班姓名肖丽珠学号50一、课程设计的内容设计一个五路呼叫器。
二、课程设计的要求与数据设计要求包括:1. 五个按键模拟五个呼叫源;2. 当有一个按键按下时,由数码管显示呼叫源号码;3. 当有多个呼叫同时发生时,用指示灯指明多个呼叫源在同时呼叫,并按优先级顺序由数码管显示多个呼叫源号码。
1号呼叫源优先级最高,按顺序5号呼叫源优先级最低。
三、课程设计应完成的工作1、解读五路呼叫器所需实现的功能,制定功能框图;2、查找合适的芯片;3、根据题目要求设计电路;4、上机使用QuartusII画图、分配管脚、模拟仿真、下载等,调试电路(需配合DE2板操作,在实验室进行);5、完成实验要求,向任课老师答辩;6、按要求撰写课程设计报告,包含必要的文件和文档。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1.<<数字电子技术基础>> (第五版) 主编:阎石高等教育出版社2.<<现代电子技术实践课程指导>> 主编:谢云易波刘冰茹王春茹3.<<数字逻辑>>(第四版)主编:欧阳星明华中科技大学出版社发出任务书日期: 2012 年 11月 12 日指导教师签名:计划完成日期: 2012 年 11 月 12 日基层教学单位责任人签章:主管院长签章:摘要本实验是设计一个五路呼叫器。
首先输入信号,输入的信号和用5个D触发器接成的移位寄存器通过与非门形成选通信号接到优先编码器74148上,74148再连接上七段显示译码器7448完成数字的显示功能。
本实验还照顾到多个信号同时呼叫时的显示功能,当多个信号同时呼叫时,通过优先编码器,优先级高的输入信号优先编码显示,优先级低的随后显示,而且高低不断循环显示,中间要通过移位寄存器扫描和信号的选通,而在本实验中1号呼叫源优先级最高,按顺序5号呼叫源优先级最低。
课程设计任务书课程名称电子线路课程设计课程设计题目医院病房呼叫器的设计课程设计的容及要求:一、设计说明与技术指标1.用1~4个开关模拟4个病房的呼叫输入信号,1号优先级最高;1~4优先级依次降低;2.用数码管显示呼叫信号的;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。
二、设计要求1.在选择器件时,应考虑成本。
2.根据技术指标,通过分析计算确定电路和元器件参数。
3.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规化)。
三、实验要求1.根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路,用multisim软件仿真。
2.进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1. 童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础.[M]:高等教育,2006年2. 阎石,数字电子技术(第五版).[M]:高等教育,2005.3. 孝彬《555集成电路实用电路集》高等教育2002-84. 王刚《TTL集成电路应用》机械工业2000-10五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表:指导教师签字:年月日一、概述本设计的主要目的是实现一个当医院病房发生紧急情况时,病房之中又有多个病人需要护理的一个优先级别的电路。
用于医院病房需要呼叫具有优先级别的呼叫系统。
当有病人进行呼叫时,系统会自动先处理具有优先级别的病房的编号,同时产生光信号和5秒钟的声音信号。
使用该系统,不仅能够提高医生的工作效率,便于医生及时了解病人的实际状况,还能够让病人的需要及时得到满足。
二、方案论证根据设计要求,将此设计分为几个模块来设计,分别为:指示灯显示模块,优先显示模块,报警模块。
首先用四个开关来代替四个病房的呼叫按钮,四个二极管灯代表四个病房,当开关闭合后,对应的病房的灯发光,然后利用与非门74LS30的功能,当其输出为高电平时,就会使NE555芯片产生脉冲信号,然后使NE555芯片的out输出端产生高电平,促使报警器报警,根据NE555芯片的外接电阻和电容的大小,可调整报警器的报警时间。
五位抢答器课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解五位抢答器的电路原理,掌握其设计与制作的基本步骤。
2. 学生能够描述数字电路基础知识,如逻辑门、触发器等,并运用到五位抢答器的设计中。
3. 学生了解电子元件的功能和符号,如电阻、电容、二极管、三极管等。
技能目标:1. 学生能够独立完成五位抢答器的电路图设计,并进行电路搭建和调试。
2. 学生能够运用所学知识解决实际电路问题,具备基本的电子制作能力。
3. 学生通过实践操作,提高动手能力、团队协作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子技术的兴趣和热情,激发创新意识和实践精神。
2. 学生在团队合作中学会尊重他人、倾听意见,培养良好的沟通能力和团队精神。
3. 学生认识到科技发展对生活的影响,增强环保意识和责任感。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论教学和动手操作,旨在提高学生的电子制作能力和实践技能。
学生特点:五年级学生具有一定的逻辑思维能力和动手能力,对新鲜事物充满好奇心,喜欢探索和实践。
教学要求:教师应注重理论与实践相结合,引导学生主动参与,关注学生的个体差异,鼓励学生提问、思考和讨论,确保每个学生都能在课程中收获知识和技能。
通过分解课程目标为具体的学习成果,便于教学设计和评估,使学生在课程结束后能够达到预期效果。
二、教学内容1. 电路基础知识:逻辑门、触发器、计数器原理,重点讲解与五位抢答器相关的内容。
教材章节:第二章 数字电路基础2. 电子元件介绍:电阻、电容、二极管、三极管等元件的功能、符号及应用。
教材章节:第三章 电子元件3. 五位抢答器电路设计:电路原理、设计步骤、电路图绘制。
教材章节:第四章 数字电路设计4. 电路搭建与调试:学生分组进行电路搭建,学会使用万用表、示波器等工具进行调试。
教材章节:第五章 电路搭建与调试5. 实践操作:学生动手制作五位抢答器,巩固所学知识,提高实践能力。
教材章节:第六章 实践操作6. 知识拓展:介绍电子技术在生活中的应用,激发学生学习兴趣。
目录第一章技术指标1.1 课题及要求1. 2 功能描述1.3 提高要求第二章整体方案设计2.1 整体方案结构方框图2.2 整体方案原理第三章单元电路设计3.1 主控制电路设计3.2 显示电路设计3.3 病房门口指示灯电路设计3.4 护士值班室报警电路设计3.5 整体电路3.6 整机原件清单第四章测试与调整4.1 主控制电路的测试与调整4.2 显示电路的测试与调整4-3 病房门口指示灯电路测的试与调整4.4 护士值班室报警电路的测试与调整4.5 整体电路测试第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 问题及改进5.3心得体会附录参考文献第一章技术指标1.1课题及要求某医院有七个病室,每个房间都装有呼叫按钮,同时在护士室有相应的显示电路,即能看到是哪个病室呼叫。
现要求:一号病室的呼叫优先权最高,七号最低,使用74LS148及其它门电路设计满足上述要求的组合逻辑电路。
有病人呼叫时蜂鸣器响起,显示单元电路显示病房间号。
1.2功能描述:1、呼叫功能:七个病室每个病室都装有一个呼叫按钮,当病室有需要时,可以通过呼叫按钮进行呼叫2、显示功能:在护士值班室内有相应的显示电路,可以看到是哪个病室在呼叫及相应病房门口LED指示灯亮起并闪烁,蜂鸣器响起。
3、优先权:七个病室呼叫具有优先权,其中一号病室优先权最高,七号病室优先权最低。
只要有一号病室呼叫时,不管其他六个病室是否呼叫,显示电路均显示一号病室;一号病室不呼叫时,只要有二号病室呼叫,不管其他病室是否呼叫,显示电路均显示二号病室……依次类推。
优先权的功能是由74LS148芯片实现的。
4、LED指示灯的闪烁及蜂鸣器的响起由555定时器组成的多谐震荡器控制第二章整体方案设计2.1 整体方案结构方框图2.2 整体方案原理1、检测病房信号通过病房开关控制输入高低电频从而使后续电路产生相关信号。
2、编码译码电路通过开关J9—J3的开与关控制振荡电路LED的闪烁,也控制74LS148的输入进而控制其输出,但74LS148有优先编码功能(当一号病房的按钮按下时,无论其它病房的按钮是否按下,护士值班室的数码显示“1”,即“1”号病房的优先级别最高,其它病房的级别依次递减)74LS148的输出控制74LS48的输入,由74LS48的输出控制其显示电路的相关功能。
课程设计——医院住院病人呼喊器电子技术课程设计报告医院住院病人“呼喊”器学院:机械与电子工程年级专业:机械电子工程专业*** 班学号: *********姓名: **指导教师:郭文川完成时间: 2011.1.10成绩:中国陕西杨凌医院住院病人“呼喊”器摘要为了让医院能够最好的为病人服务,减少医护人员的巡查次数和工作量,医院住院病人呼喊器十分必要的。
应用本设计可使病人及时通知医生,并使医生能够通过显示器和报警声很快的知道求助病人的确切床位,从而及时抢救。
以555构成的单稳触发器为核心,用5秒呼叫模块,优先编码显示模块,呼叫显示模块来设计的病房呼叫系统。
该系统具有优先级,造价低廉,能确保呼叫信息不流失,终端数码管显示呼叫地址,声音报警等功能。
关键词:呼喊器;555定时器;优先编码显示Room Call SystemAbstractIn order to let the hospital can best service to patients and reduce the search times and medical personnel, hospital patient cry workload is very necessary. Use this design can make patient promptly notify the doctor, and make the doctor can pass a display and alarm sound immediately that help the patient's exact beds, thus timely rescue. The design, in order to form a single stable flip-flop 555 as the core, with a 5 second call module, priority code display module, the call display module is used to be hospital patient cry workload. The system has priority, low cost, to ensure that the call information is not lost, terminal digital display call address, voice alarm and other functions.Keyword:Pager;Flip-flop 555; Priority code display目录1. 设计任务 (5)1.1 设计目的和意义 (5)1.2 设计要求及任务 (5)2. 系统设计 (6)2.1 总体方案设计 (6)2.1.1 工作原理 (6)2.1.2 系统组成 (6)2.2 各单元模块功能介绍及电路设计 (7)2.2.1 5秒呼叫模块 (7)2.2.2 呼叫显示模块 (10)2.2.3 优先显示模块 (11)2.2.4 所需5V直流稳压电源电路模块 (14)3. 电路仿真及测试 (15)3.1 电路仿真 (15)3.2 系统功能测试 (15)4. 实习总结 (16)参考文献 (18)附录 (19)1. 设计任务1.1 设计目的和意义为了让医院能够最好的为病人服务,减少医护人员的巡查次数和工作量,医院住院病人呼喊器十分必要的。
医院呼叫器怎么课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解医院呼叫器的基本原理,掌握其功能与操作流程。
2. 学生能够了解医院呼叫器在医疗服务中的作用,认识到其在提高医疗服务质量和效率方面的重要性。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,正确操作医院呼叫器,解决实际医疗场景中的问题。
2. 学生能够通过小组合作,分析医院呼叫器的使用情况,提出优化方案,提高解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到科技在医疗服务中的重要作用,增强对科技创新的信心。
2. 学生能够关注医疗服务质量,树立以人为本的服务意识,培养关爱他人、助人为乐的品质。
3. 学生通过学习医院呼叫器的相关知识,激发对医疗设备研发和医疗行业的兴趣,为未来职业生涯规划提供参考。
课程性质:本课程为信息技术与医疗设备相结合的跨学科课程,旨在培养学生的实际操作能力、问题解决能力和科技创新意识。
学生特点:六年级学生具备一定的信息素养和逻辑思维能力,对新鲜事物充满好奇心,善于合作与交流。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,以任务驱动教学,引导学生主动探究,培养其综合运用知识的能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,鼓励学生积极参与,充分展示自己的才能。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果,为后续学习奠定基础。
二、教学内容1. 医院呼叫器的基本原理与功能- 了解医院呼叫器的工作原理- 学习医院呼叫器的主要功能及其在医疗服务中的应用2. 医院呼叫器的操作流程与使用方法- 学习医院呼叫器的操作步骤- 掌握医院呼叫器在不同医疗场景下的使用方法3. 医院呼叫器在医疗服务中的作用及优化方案- 分析医院呼叫器在提高医疗服务质量和效率方面的作用- 探讨医院呼叫器使用过程中存在的问题,提出优化方案4. 实践操作与小组合作- 进行医院呼叫器的实际操作练习,巩固所学知识- 小组合作,分析医院呼叫器使用案例,提出解决方案教学内容安排与进度:第一课时:医院呼叫器的基本原理与功能第二课时:医院呼叫器的操作流程与使用方法第三课时:医院呼叫器在医疗服务中的作用及优化方案第四课时:实践操作与小组合作,总结与反馈教材章节及内容:第一章:信息技术与医疗设备- 第一节:医院呼叫器的基本原理与功能- 第二节:医院呼叫器的操作流程与使用方法第二章:医疗服务中的科技创新- 第一节:医院呼叫器在医疗服务中的作用- 第二节:医院呼叫器优化方案及实践操作教学内容确保科学性和系统性,结合课程目标,注重理论与实践相结合,培养学生实际操作能力和问题解决能力。
测控电路设计专业:测控技术与仪器班级:08050341X姓名:贾占平学号:08050341X301. 设计原理1.1 总的设计思路本电路在总体设计的时候考虑了如下几个方面:(1)呼叫源的输入:设计要求用五个输入键代替呼叫源。
对于DE2板上产生触发脉冲的键,它保持原输入状态只是一瞬间。
但在优先级判别过程中必须不断调用原输入状态,所以必须将输入量保存起来。
使用JK触发器,可以做到在一个触发键上进行“呼叫”和“解除呼叫”两个操作,而且可以随时插入不同优先级别的呼叫信号。
(2)呼叫源的过程处理:在本设计要求中,当同时有多个呼叫源呼叫时,必须按优先顺序,先显示优先级高的呼叫源,后显示优先级低的呼叫源。
这次课程设计中我使用了计数器扫描的方式,从一号呼叫源(优先级最高) 开始,对各个已经保存的输入量依次进行扫描。
当遇到一个高电平,即有呼叫源呼叫时,便对相应的呼叫源进行相应的编码、译码,送到输出端口显示其相应的呼叫号;延时一定时间后,再扫描下一个呼叫源。
如果没有呼叫,跳过该呼叫源,再对下一个呼叫源进行扫描。
所以,在所有呼叫源间的显示不会间隔时间太久,而可以有快速的对应显示。
这样由一号呼叫源到五号呼叫源不断地进行循环扫描,其扫描的个数由计数器进行控制。
即对五个呼叫源都扫描一次后,对计数器清零,进行下一次扫描。
如此不断的循环和显示呼叫源号。
当任何一个呼叫源有输入时,扫描器再次从第一个呼叫源开始扫描,做到优先序扫描。
(3)输出处理:按任务要求和根据DE2板的硬件设置,必须将呼叫源信号编制成对应的BCD码输出。
输出的BCD码经DE2板的硬件设置,实现译码和显示。
1.2 输入信号的处理由于DE2实验板上的触发脉冲按键产生的触发信号只是一瞬间,而在优先级判别和多输入判别的过程中需要多次调用源输入状态,所以需要一个具有锁存功能的的电路将输入信号保存起来。
在设计初始,考虑使用SR锁存器,但是考虑到改电路系统对输入信号要具有单独撤销的功能,所以改用了JK触发器,使用IC芯片74112(输入端功能有附图)。
74112是双下降沿JK 触发器,兼有异步预置和清除的功能。
时钟输入高电平时语序J 、K 以及数据输入。
JK FLIP -FLOP S 1K 1J 1P RN1CLK 1CLRN 2K 2J 2P RN 2CLK2CLRN1QN 2Q 1Q 2QN74112inst49(图1)在本次设计中,将PRN ,J ,K 均置高电平,使74112处于触发态。
而保留CLRN 连接总开关ON/OFF 作为总体清零(复位)的输入端。
关于输入信号的处理的总体电路如下:图21.3 多输入源判断电路本次设计中要求当有多个呼叫同时发生时,用指示灯(红色LED)指明多个呼叫源在同时呼叫。
所以,需要设计一个多输入源判断电路。
由于共有五个输入源,为简化逻辑表达式,将逻辑要求表述为:当没有或只有一个输入源为高电平时,输出(CO )为低电平。
真值表如下:0 1 × × × 1 0 1 0 × × × 010 0 × × × 不 稳 定 1 1 ↓ 0 0 Q0 Q0’ 1 1 ↓ 1 0 1 0 11 ↓ 0 1 0 11 1 ↓ 1 1 触 发 111××Q0Q0’In_1 In_2 In_3 In_4 In_5 CO0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 00 0 0 1 0 00 0 1 0 0 00 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0其余情况 1逻辑表达式:CO=ABCDE+A’BCDE+AB’CDE+ABC’DE+ABCD’E+ABCDE’多输入源逻辑组合电路如下:图31.4 计数扫描电路将4位十进制同步计数器(异步清零)74161结成五进制计数电路,同时使用3线-8线译码器74138,将二进制数转换为五个不同的输出信号。
利用计数器对时钟脉冲信号进行计数,然后译码器进行译码,产生每周期五个扫描信号,分别对五个信号输入源进行循环扫描。
图4当多输入源时,对呼叫源进行扫描;当只有一个输入源时,对呼叫源进行长时间无闪烁显示,。
这就要求设计一个选通电路,对多呼叫源时扫描,单呼叫源不扫描。
同时利用了多输入源判断电路的输出CO值。
图5如图中所示,左边的长条框中的电路是多呼叫源时选通,进行扫描,单呼叫源时则全部置零输出;中间的长条框中的电路是单呼叫源时选通,长时间显示,多呼叫时则全部置零输出。
右边的长条框中,采用或非门(结合74148为低电平输入有效),使显示电路无论呼叫源的多少,都能够对呼叫源进行显示。
1.5 数字显示电路在这部分电路中,采用741488线-3线编码器进行编码。
由于在扫描电路中,计数器是从0开始计数的,但是数码管显示要求以1~5的形式显示,所以在编码电路中,五条线从1端接起,到5端,使编码器编出001~101的二进制代码,通过7446进行显示器译码,最终输出到数码管的a~f7个管脚。
图61.6 优先序电路在前面的分块电路中,并没有实现优先序扫描,即当有新呼叫源插入时,系统随即按优先序从呼叫源1依次往呼叫源5扫描。
本次设计在五路呼叫源输入端接入一个5输入端并门(考虑到DE2板上的触发脉冲键按下时是低电平),当有呼叫源插入时或退出时,均经过并门产生一个低电平。
由于74161带有异步清零的功能,将并门的输出接到清零端CLRN,计数器从0重新开始计数(即扫描电路从0开始扫描),巧妙地实现了优先序扫描。
1.7 分频电路DE2实验板上的时钟频率为50MHz,如果直接采用该信号进行计数扫描,人眼无法辨别所显示的数字,所以将必须对50MHz时钟信号进行分频,是频率达到人眼能够分辨的数量级,同时数字显示的间隔时间也合适,本次设计最终采用的时钟信号为3Hz左右。
为实现分频,本次设计中采用了lpm_counter模块,将其设置成224进制,同时带有进位输出。
I N 3I N 2I N 1I N 5I N 4O U TA N D 5i n s t 625输入端并门 u p c o u nc l o c kq [23..0c o u tl p m _c o u n t ei n s t 1lpm_counter分频器lpm_counter 自动产生的VHDL 语言代码如下:LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY lpm; USE lpm.all;ENTITY lpm_counter1 IS PORT ( clock : IN STD_LOGIC ; cout: OUT STD_LOGIC ;q: OUT STD_LOGIC_VECTOR (23 DOWNTO 0));END lpm_counter1;ARCHITECTURE SYN OF lpm_counter1 ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC ;SIGNAL sub_wire1 : STD_LOGIC_VECTOR (23 DOWNTO 0);COMPONENT lpm_counter GENERIC ( lpm_direction : STRING; lpm_port_updown : STRING; lpm_type : STRING;lpm_width: NATURAL);PORT (clock : IN STD_LOGIC ;cout : OUT STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (23 DOWNTO 0));END COMPONENT;BEGINcout <= sub_wire0;q <= sub_wire1(23 DOWNTO 0);lpm_counter_component : lpm_counterGENERIC MAP (lpm_direction => "UP",lpm_port_updown => "PORT_UNUSED",lpm_type => "LPM_COUNTER",lpm_width => 24)PORT MAP (clock => clock,cout => sub_wire0,q => sub_wire1);END SYN;2.设计步骤2.1 模拟仿真使用可编程逻辑器件和QUARTUS II软件,用原理图输入方法,进行编译,仿真。
2.1.1 熟悉QuartusII的使用STEP 1(启动QUARTUS II 7.2)1 在文件菜单下,选择新建工程,向导对话框出现,按“下一步”。
2 设定相关文件路径、文件名等。
图73 选择“下一步”,进入到第二页。
4 由于所有的文件共享同一个名字,此时不需要添加其他的文件,选择“下一步”。
5 设定器件,器件系列选用Cyclone II,封装选用FGBA,引脚数选672,速度级别选用“6”,在器件列表中选择EP2C35F672C6,选择“下一步”。
图86 选择“下一步”,然后在出现概述的页面,就选择“完成”。
工程就建好了。
STEP 2 设计输入1 建立文件File→New,选择Block Diagram/Schematic File.2 保存文件File→Save as,同时选中Add file to Current project.3 用图形编辑器输入设计的四个步骤:导入逻辑门电路符号、导入输入/输出符号、用线连接节点、编译电路。
4 编译电路,使用processing→start compilation菜单与运行编译器。
若编译成功通过,则出现compilation report窗口;若编译过程出现错误,则编译自动终止,并在消息框中显示错误信息。
STEP 3 分配引脚在DE2平台上,FPGA与外部的连线是确定的,要让电路能在DE2上运行,必须为设计分配引脚。
方法:在.qsf文件中导入引脚设置,用菜单命令Assignment→Import Assignment.为方便使用,节点名最好改成“DE2_pin_assignments.csv”文件中定义的方式。
STEP 4 编程下载1 菜单命令Tools→Programmer打开编程窗口2 若没有显示硬件,则单击Hardware Setup,打开硬件设置窗口。
3 双击USB Blaster,然后单击close,完成硬件设置。
4 添加下载文件,找到.sof,选中program/configure.5单击start 按钮,开始编程,编程结束后,可按设计方案运行。
2.1.2 电路原理图按照以上的设计原理,应用QUARTUS II软件用原理图输入法得到五路呼叫器的设计电路图如下:电路原理图左半部分电路原理图右半部分图92.2 仿真结果分析对编译完成之后的设计进行仿真,先设置具有一定实际意义的输入。