PLC病房呼叫系统设计
课程设计(论文)
基于S7-200PLC的病房呼叫系统设计BASED S7-200PLC HOSPITAL ROOM CALL
SYSTEM DESIGN
学生姓名李金堂
学院名称信电学院
学号20120502113
班级12自动化
专业名称电气工程及其自动化
指导教师曹言敬
2015年7月2日
摘要
信息时代的医院管理已经从传统的人管理模式，向智能化、电子化、网络化的高科技管理模式的方向迅猛发展。“PLC病床紧急呼叫系统”可以实现对医院病房的智能化管理，可实现呼叫、求救报警、信息储存、显示等等功能。患者在住院期间，可能会在任意时间请求医生或护士进行诊断或护理。临床求助呼叫是传送临床信息的重要手段，病床呼叫系统是患者向值班医生或护士发出紧急呼叫的工具，要将患者的请求快速传送给值班医生或护士，并在护士站的监控中心留下准确完整的记录，提高医院和病室护理。
为了丰富病床呼叫系统的控制方式，在满足病房与护士站实时通信同时，能够方便地了解各病区的情况，实现医院对全院的病房科学化管理。采用可编程控制器替代单片机作为核心控制件，设计实现新型智能病床呼叫系统。实验结果表明，用可编程控制器构成的病床呼叫智能系统结构更简单，更易于推广。
本设计采用S7-200系列PLC实现控制系统的设计，并通过MCGS组态软件仿真与实
物模拟实验，验证了设计方案的可行性。
关键词PLC；病房呼叫系统；梯形图；S7-200；MCGS仿真
目录
1 绪论 (1)
1.1 PLC简介 (1)
1.1.1 PLC的诞生 (1)
1.1.2 PLC的发展史 (1)
1.1.3 PLC的发展趋势 (2)
1.2 PLC的工作原理 (3)
1.2.1 PLC的主要组成部分 (3)
1.2.2 P LC的扫描过程 (4)
1.2.3 PLC执行程序的过程及特点 (4)
2 系统硬件设计 (7)
2.1 设计要求 (7)
2.2 任务流程描述 (7)
2.3 PLC机型选择 (8)
2.3.1 PLC选型原则 (8)
2.3.2 PLC技术参数 (8)
2.3.3 PLC端口功能分配与接线原理图 (9)
3 系统程序设计 (11)
3.1 PLC控制系统梯形图程序设计 (11)
3.1.1 经验设计法 (11)
3.1.2 顺序控制设计法与顺序功能图 (11)
3.2 梯形图程序设计 (12)
4 系统调试 (13)
4.1 MCGS组态软件仿真 (13)
4.1.1 MCGS组态软件简介 (13)
4.1.2 仿真试验过程及结果 (13)
4.2 实物联机模拟 (15)
4.3 设计结论 (15)
5结论 (16)
参考文献 (17)
附录 (18)
附录1 (18)
附录2 (18)
1绪论
1.1 PLC简介
可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC （Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器[1]。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。
1.1.1 PLC的诞生
随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。
编程控制器最先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件：（1）编程简单，可在现场修改程序；
（2）维护方便，最好是插件式；
（3）可靠性高于继电器控制柜；
（4）体积小于继电器控制柜；
（5）可将数据直接送入管理计算机；
（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；
（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）；
（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；
（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；
（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。
条件提出后，立即引起了开发热潮。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。被取名为可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器[1,2]。
1.1.2 PLC的发展史
随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入
输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称PC 相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上百年历史，它是用弱电信号控制强电系统的控制方法，在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除困难，花费时间长，严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，改造工期长、费用高，以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC 克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC 是由微处理器、存储器和外围器件组成，所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。
我国从1974年也开始研制可编程序控制器，1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域，并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理，具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。
1.1.3 PLC的发展趋势
随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。
（1）、在产品规模方面，向两极发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。
（2）、向通信网络化发展
PLC 网络控制是当前控制系统和PLC 技术发展的潮流。PLC 与PLC 之间的联网通信、PLC 与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC 制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC 的联网能力。各PLC 制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC 已成为集散控制系统（DCS ）不可缺少的组成部分。
（3）、向模块化、智能化发展
为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC 厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O 模块、温度控制模块和专门用于检测PLC 外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC 的应用范围，还提高了系统的可靠性。
（4）、编程语言和编程工具的多样化和标准化
多种编程语言的并存、互补与发展是PLC 软件进步的一种趋势。 PLC 厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC 的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。
1.2 PLC 的工作原理
1.2.1 PLC 的主要组成部分
CPU 模块：
输入信号输入模块
CPU 模块
输出模块执行机构
编程器
可编程控制器
图1-1 PLC 的主要组成部分
CPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。在PLC 控制系统中，CPU 模块相当于人的大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据[3]。
I/O 模块：
输入(Input)模块和输出（Output ）模块统称I/O 模块，是联系外部现场和CPU 模块的桥梁。输入模块主要用来接受和采集输入信号，输入信号包括两类：一类是从按钮，选择开关，接近开关，光电开关等来的开关量输入信号；另一类就是由电位器，测速发电机等提
供的连续变化的模拟量信号。
PLC通过输出模块控制接触器、电磁阀等执行机构，另外也可以驱动指示灯、数字显示装置等。
CPU模块的工作电压一般是5V，而其输入/输出信号电压一般较高，如DC24V和
AC220V。为防止外部引入的尖峰电压和干扰噪声损坏CPU模块，影响其正常工作，在I/O 模块中，用光电耦合器、可控硅，小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
1.2.2 PLC的扫描过程
PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时响应随时变化的输入信号，用户程序不是执行了一次，而是反复不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环中，PLC还要完成内部处理，通讯处理等工作，一次循环可分为5个阶段。
内部处理通信服务输入处理程序执行输出处理
STOP
RUN
图1-2 PLC扫描过程图
在内部处理阶段，进行PLC自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。
在通信服务阶段，PLC与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。
当PLC处于停止（STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行（RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。
PLC的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了保障。当PLC 扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用，而且还可通过CPU 内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于CPU内部故障使程序执行进入死循环。
1.2.3 PLC执行程序的过程及特点
1. 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。
2. 程序执行阶段
在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，其内容会随程序执行的过程而变化。
3. 输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映像寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。
图1-3 PLC扫描周期
因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。
在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。
对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/
输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。
而对于大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。
从上述分析可知，当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入／输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。
2系统硬件设计
2.1 设计要求
（1）当某个病床发出救助信号（按下呼叫按钮）后，护士站的蜂鸣器发出短促音，与呼叫信号对应的指示灯闪烁（闪烁频率自定）。
（2）当医护人员听到呼叫后，可按下呼叫响应按钮，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在20s后停止显示。
（3）如果同时或者在一段时间内有多个呼叫信号，护士站的蜂鸣器仍发出短促音，与这些呼叫信号对应的那些指示灯均闪烁，医护人员按下呼叫响应按钮后，蜂鸣器停止工作，呼叫指示灯在20s后停止显示。
（4）房间数和床位数可自行设置。
（5）用MCGS软件模拟系统的实际运行状态。
2.2 任务流程描述
假设一个护士站管理2间病房，每间病房有3张病床，每张病床都配有一个紧急呼叫按钮通过呼叫器与护士站实现远距离呼叫。当有按钮按下，护士站蜂鸣器HA发出警报，同时每张病床对应的指示灯HL开始周期1S闪烁。当护士站值班人员按下响应按钮，蜂鸣器立即停止工作，同时指示灯20S之后停止工作。任务的流程可以简单地用图2-1表示：
开始
按钮按下
对应指示灯闪烁、蜂鸣器报警
响应按钮按下、停止报警
延时20S
对应指示灯灭
图2-1 系统工作流程图
2.3 PLC机型选择
选择合适的机型是PLC控制系统硬件配置的关键问题。目前，生产PLC的厂家很多，如西门子、三菱、松下、欧姆龙、罗克韦尔、ABB等。
2.3.1 PLC选型原则
PLC机型选择的基本原则是，在功能，，满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。具体应考虑以下几方面的要求：
1、性能与任务相适应
选择的PLC性能应能满足设计任务的要求。同时，性能最好不要过剩，以免造成硬件资源浪费，同时增加成本。
2、PLC的处理速度应满足实时控制的要求
PLC工作时从输入信号到输出控制存在着滞后现象，在选择PLC时应当考虑任务对实时性的要求，在实时性要求比较高的生产现场，不允许有较大的滞后时间。
3、PLC机型尽可能统一
在设计时应当考虑到设备今后的运行维护，为了减少编程和维修的工作量同时为了方便采购和管理，选择的PLC机型应尽可能统一。
4、指令系统
因为目前各个厂家生产的PLC所采用的指令系统不完全相同，所以在选择PLC机型时应从以下几个方面考虑：
1）指令系统的总语句数。
2）指令系统种类。
3）指令系统的表达方式。
4）应用软件的程序结构。
根据以上PLC选择原则并结合设计要求以及任务流程，本设计选用西门子S7-200系列CPU224型PLC。
2.3.2 PLC技术参数
S7-200系统CPU224型PLC的主要技术参数见下表：
表2-1 S7-200 CPU224PLC主要技术参数表
指标S7-200 CPU224
电源电压/V DC 24V，AC 100~230V
环境温度、湿度0~55o C，5~95%
数据存储器/B 8192
本机数字量I/O 14入/10出
数字量I/O映像区128入/128出
续表2-1
模拟量I/O映像区32入/32出
扩展模块数量7
定时器/计数器256/256
供电能力DC5V 660
2.3.3 PLC端口功能分配与接线原理图
2.3.3.1 PLC端口功能分配
PLC端口功能的分配与电气连接件下表：
表2-2 PLC端口功能表
序号PLC地址电气符号功能
1 I0.0 SB1 1号病床按钮
2 I0.1 SB2 2号病床按钮
3 I0.2 SB3 3号病床按钮
4 I0.3 SB4 4号病床按钮
5 I0.4 SB5 5号病床按钮
6 I0.5 SB6 6号病床按钮
7 I0.6 SB7 护士站响应按钮
8 Q0.0 HL1 1号病床指示灯
9 Q0.1 HL2 2号病床指示灯
10 Q0.2 HL3 3号病床指示灯
11 Q0.3 HL4 4号病床指示灯
12 Q0.4 HL5 5号病床指示灯
13 Q0.5 HL6 6号病床指示灯
15 Q0.6 HA 蜂鸣器
2.3.3.2 PLC的I/O接线图
本设计的接线原理图如下：
图2-2 PLC接线原理图
3系统程序设计
3.1 PLC控制系统梯形图程序设计
应用程序设计过程中，应正确选择能反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控制，应正确处理各执行电器、各编程原件之间的互相制约、互相配合的关系，即联锁关系。应用程序的设计方法有多种，常用的有经验设计法、顺序功能图法等。
3.1.1 经验设计法
某些简单的开关量控制系统可以沿用继电器-接触器控制系统的设计方法来设计梯形
图程序，即在某些典型电路的基础上，根据被控对象的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地进行调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和辅助触点，最后才能得到一个较为满意的结果。
这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大关系，所以这种设计方法称为经验设计法，一般用于逻辑关系比较简单的梯形图程序设计。
这种方法对于一些比较简单程序的设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求比较高。如果用来设计复杂系统梯形图程序，则存在以下问题：
1、考虑不周、设计麻烦、设计周期长
2、梯形图的可读性差、系统维护困难
3.1.2 顺序控制设计法与顺序功能图
3.1.2.1 顺序功能图
顺序功能图（Sequence Function Chart，SFC）是IEC标准规定的用于顺序控制的标准
化语言。顺序功能图用以全面描述控制系统的控制过程、功能和特性，而不涉及系统所采用的具体技术，这是一种通用的技术语言，可供进一步设计和不同专业的人员进行技术交流使用。顺序功能图以功能为主线，表达准确、条理清晰、规范、简洁，是设计PLC顺序
控制程序的重要工具。
顺序功能图主要由步、有向连线、转换和转换条件及动作（或命令）组成。
顺序功能图有以下几种基本结构：
1、单序列结构
2、选择序列结构
3、并行序列结构
3.1.2.2 顺序功能图法
顺序功能图法首先根据系统的工艺流程设计顺序功能图，然后再依据顺序功能图设计
顺序控制程序。在顺序功能图中，实现转换时使前级步的活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重叠。这使系统中大量复杂的联锁关系在步的转换中得以解决。
而对于每步的程序段，只需处理极其简单的逻辑关系。因而这种编程方法简单易学、规律性强，设计的控制程序结构清晰、可读性好，程序的调试、运行也很方便，可以极大地提高工作效率。
3.2 梯形图程序设计
根据3.1中内容，被设计选用顺序功能图法设计控制程序。
根据设计要求、S7-200系列PLC的特性以及顺序功能图法的步骤，得到顺序功能图如下图：
M0.0
M0.1灯亮 T38 M1.1灯灭 T39M0.2灯亮 T40
M1.2灯灭 T41
M0.4灯亮 T44
M1.4灯灭 T45
M0.3灯亮 T42
M1.3灯灭 T43
M0.5灯亮 T46
M1.5灯灭 T47
M0.6灯亮 T48
M1.6灯灭 T49
M2.1
M2.0警报停 T37
灯灭
启动
I0.0I0.2
I0.1I0.3I0.4I0.5 T38T40T42T44T46T48 T39T41T43T45T47T49
I0.6
T37
初始状态
图3-1 病床呼叫系统顺序功能图
由图3-1可以很方便的编写出系统的梯形图程序。系统完整的梯形图程序见附录。部分梯形图程序如下：
4系统调试
PLC的系统调试是检查、优化PLC控制系统硬件和软件设计，提高控制系统可靠性的重要步骤。为了防止调试过程中可能出现的问题，确保调试工作的顺利进行，系统调试应在完成控制可靠性试验、实际运行试验等规定的步骤进行。
在调试阶段，一些均应满足控制要求，确保系统安全、可靠运行为最高准则，它是检验硬件、软件设计正确的唯一标准，任何影响系统安全性与可靠性的设计，都必须予以修改，绝不能遗留事故隐患，以免导致严重后果。
仿真验证与实物模拟是工程中最常用的两种验证方法。
4.1 MCGS组态软件仿真
在使用MCGS软件仿真前，我们可以先了解一下MCGS的特点，这有利于加深我们队系统仿真的认识。
4.1.1 MCGS组态软件简介
MCGS（Monitor and Control System）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。同时与同类产品相比，MCGS软件有以下几个显著特点：
1、全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。
2、庞大的标准图形库，完备的绘图工具以及丰富的多媒体支持。
3、可运行于多种操作系统，兼容性好。
4、支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外，独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，是硬件设备与软件系统能很好地配合。
4.1.2 仿真试验过程及结果
在仿真前要配置MCGS组态软件，配置过程如图4-1和图4-2：
图4-1 MCGS组态软件通信串口部分配置图
通过编写MCGS上位机程序进行仿真，仿真结果如下：
图4-3 MCGS组态软件仿真前面板
通过调试仿真，程序在可在MCGS组态软件上可靠运行。
4.2 实物联机模拟
将S7-200PLC的I/O接口与试验台上实物进行连接，模拟真实医院中的病房呼叫系统，验证设计方案的电气特性是否满足设计要求。实物连接如下：
图4-4 病床呼叫系统实物模拟连接图
经过实物联机模拟，程序可以可靠运行。
4.3 设计结论
通过仿真试验与实物试验，设计方案是可行的。
5结论
通过本次课程设计，使我加深了对S7-200PLC梯形图、指令表、外部接线图的理解，以及对MCGS组态软件的使用与使用过程中应该注意的问题。还有经过在网上查找资料以及到图书馆学习，也使我更好的理解和认识了关于PLC设计原理和实际中的应用过程。而且我学到了很多书本上面学不到的知识，加深了我对书本知识掌握的程度，增强了我们独立思考、主动查阅资料的能力，明白光有课本的知识是远远不够的，只有通过实践，才能更完善的了解并掌握所学知识，同时提高了综合运用知识的能力，巩固和扩展知识领域、培养自己的严谨的科学态度和独立工作的能力。
这次的课程设计得到了曹言敬老师的细心指导，如果没有老师的指导，本次课程设计很难完成，曹言敬老师严谨细致的教学态度潜移默化地感染了我，使我能够端正态度，独立认真地完成本次课程设计。还要感谢实验室老师细心地为我们准备的实验器材。
同时也要感谢朱佳鑫等同学的帮助，通过与他们的讨论，我迅速加深了对S7-200PLC 的理解，以及PLC系统设计应该要注意的地方。
参考文献
[1]龚仲华.S7-200系列PLC应用技术[M]．北京:人民邮电出版社,2011:1-4.
[2]廖常初主编.S7-200PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]黄永红主编.电气控制与PLC应用技术[M] 北京:机械工业出版社,2014:200-204.
[4] 王淑梅.基于PLC的病房智能呼叫系统研究与设计[D].南京:南京理工大学硕士论文,2014.
[5]李红萍.工控组态技术及应用—MCGS[M].西安:西安电子科技大学出版社,2013.
[6] 王兰英.MCGS组态软件在PLC实验教学中的应用[J].物理实验,2012,32(11):
[7] 刘力. 组态软件在PLC实验系统中的应用[J]. 实验室研究与探索. 2014.
医院病房呼叫器的设计_绝对经典
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2002-8 4. 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。当开关断开时，即74LS30输出为低电平，所以NE555芯片没有被触发，其out输出端为低电平，报警器没有报警，也就是病房没有病人呼叫，一切正常。开关闭合后，将经过存储的信号送入优先编码器74HC148，根据优先编码器的优先选择功能选出优先级最高的呼叫信号，再通过译码器74LS48译码，最后通过数码管显示报警的病房，然后医生会及时的根据报警情况去查看病人。此方案的论证流程图如图2.1。 图1 病房呼叫系统电路的原理框图 三、单元电路设计 1、指示灯显示模块
基于89s51单片机的无线病房呼叫系统设计大学毕设论文
基于89S51单片机的无线病房呼叫系统软件设计 第1章单片机与 AT89S51芯片概述 1.1单片机简介 单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）,又称为微控制器（Micro controller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着片上系统方向发展。 单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。 1.2AT89S51介绍 如图1-1为AT89S51引脚图 图1-1 AT89S51引脚图
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供性价比高的解决方案。 AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 （1）主要功能特性： ? 兼容MCS-51指? 令系统 ? 4k可反复? 擦写(>1000次)ISP Flash ROM ? 32个双向I/O口 ? 4.5-5.5V工作电压 ? 2个16位可编程定时/计数器 ? 时钟频率0-33MHz ? 全双工UART串行中断口线 ? 128x8bit内部RAM ? 2个外部中断源 ? 低功耗空闲和省电模式 ? 中断唤醒省电模式 ? 3级加密位 ? 看门狗（WDT）电路
病房呼叫系统设计
毕业设计（论文） 题目：病房呼叫系统设计 院 (系)：机电工程系 专业：电气自动化技术 姓名：马兆龙 学号： 58020220100138 指导教师：刘静 二〇一三年一月十六日
毕业设计（论文）任务书
毕业设计(论文)进度计划表
毕业设计(论文)中期检查记录表
病房呼叫系统是病人请求值班医生或护士进行诊断、护理的紧急呼叫工具，它主要用于协助医院病员在病床上方便地呼叫医务人员，可将病人的请求快速传送给值班医生或护士，是提高医院和病房护理水平的必备设备之一。医院的竞争越来越激烈，商业医院的生存是第一位的，提升档次和服务质量迫在眉睫，陪护问题一直是医患矛盾的主体，也是长期困扰卫生系统服务质量的大问题，使用病房呼叫系统，方便病人更快找到医生，以节约病人的宝贵时间。 系统是基于51系列的单片机设计的病床呼叫系统。该系统以AT89C51单片机为核心辅以矩阵键盘、LED显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的能够实现病人和医护人员之间信息的传递。每个病人要呼叫可以按键，同时会有蜂鸣器响，不同的数码管显示床位号，相应的指示灯亮。这里主要矩阵键盘输入信号，这是编程的关键。 在该设计中每个病房都有一个按键，当患者有需要时，按下按键，此时值班室的显示屏可显示此患者的床位号，多人使用时可实现循环显示，医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。此系统能够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统。 关键词：AT89C51 矩阵键盘 LED 病床呼叫
Ward call system is the patient's request to the doctor on duty or nurse emergency call tools for diagnosis, care, and it is mainly used to assist the hospital patient in the bed easily call the medical staff, the patient's request can be quickly sent to the duty doctor or nurse is to improve one of the essential equipment of hospital and ward level of care.Increasingly fierce competition in the hospital, commercial hospital survival is the first to enhance the grade and quality of service is imminent,accompany the issue has been the main body of the patient conflict, but also long-troubled health system quality of service issues, using the ward call system more convenient for patients to find a doctor to save the valuable time of the patient. The system is a ward call system based on the 51 series micro-chip design. The sy-stem uses AT89C51 micro-controller as the core, supplemented by matrix keyboard, LED dot matrix display of a simple circuit and some analog and digital circuits to achieve the transfer of information between patients and health care. In this design,each ward has a button, when patients in need, press the button, the display of the duty room to display the number of beds in this patient, people use to achieve circular display, press the medical staff "response" to cancel the current call. This system can provide a low cost, high efficiency, easy operation and easy installation and maintenance system for the hospital. KEY WORD ：AT89C51 matrix keyboard LED ward call
病房呼叫系统设计报告
病房呼叫系统设计报告 一、设计要求 (2) 二、设计的具体实现 (2) 1、系统概述 (2) 2、单元电路设计与分析 (4) 2.1 5秒呼叫模块 (4) 2.2 呼叫显示模块 (6) 2.3 优先显示模块 (7)
一、设计要求 此设计是用于医院病人的紧急呼叫，其设计要求如下： 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5秒呼救声，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，按下清零键，系统按优先等级先后显示其他病人编号。 二、设计的具体实现 1.系统概述 本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼叫时，产生声光提示，并显示病人编号；然后根据病人病情进行优先级别设置，当有多人呼叫时，病情严重优先；医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，清除已处理的最高级别的呼叫信号，系统按优先级别显示其他呼叫病人的编号。由呼叫信号的锁存，CD4532优先编码，由744511译码显示和逻辑控制清除几部分构成，其核心在CD4532优先编码器。 方案：病房呼叫系统的逻辑门电路如图1.1所示。它由模拟开关、优先编码器、锁存器、数码管、逻辑门、信号灯、单稳态触发器、蜂鸣器组成。模拟病房号通过优先编码器显示优先级最高的病床号。并且通过锁存器储存起来，按R键将清除已处理的信号。 病房呼叫系统的逻辑方框图
由上述图文说明可看出此方案能够对最优先级别的呼叫信号进行处理，编码和译码，最后显示出来。在完成最优先级呼叫信号的处理之后，可以通过医护人员手动复位，从而对其他信号的处理。 工作原理：用D锁存器锁存，再用一个8线-3线优先编码器4532对病房号编码，再用译码器4511译出最高级的病房号。当有病房号呼叫时，通过译码器和逻辑门触发（由555构成的单稳触发器）从而控制蜂鸣器发出5秒钟的呼叫声。呼叫信号控制晶闸管从而控制病房报警灯的关亮。若有多个病房同时呼叫，待医护人员处置好最高级的病房后，由人工将系统的复位（手动）。 工作流程图
病房呼叫系统设计
《病房呼叫系统EDA》 设计报告 题目：病房呼叫系统设计 学院：电子信息与电气工程学院专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号：
目录 一、设计要求 (2) 二、病房呼叫系统设计背景及其研究意义 (2) 三、设计思路 (2) 四、基本原理 (3) 五、设计内容及步骤 (3) 六、对设计的体会与感想 (9) 七、参考文献 (10)
病房呼叫系统设计 一、设计要求 1、用1~6个开关模拟6个病房的呼叫输入信号,1号优先级最高;1~6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;有多个信号呼叫时,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、病房呼叫系统设计背景及其研究意义 随着科学技术的发展，越来越多的科技设备应用到生活的方方面面，其中在医疗领域尤其多。病房呼叫系统这个设计就是应用于医院的一个简单的系统模型，其目的是为了方便医护人员更好地照顾病人，提高工作效率。病房呼叫系统的优先编码设置可以让相对更需要救助的病人第一时间得到救助，其蜂鸣器和数码管、等设置可以直观的提醒医护人员是否有病房呼叫及呼叫的病房号。 医院，在当代生活中已是必不可少，它在人们的生活中越来越扮演着重要角色，医院让我们的生活更加安心。医院的医学技术与科技设备齐全是人们生活健康的保障，而病房呼叫系统在医院病房更加必不可少，它关系的病人的安危，完善的病房呼叫系统让病人更加安心。 三、设计思路 本次课程设计的题目是病房呼叫系统，有六个病房，分别编号为1、2、3、4、5、6，其优先级依次降低。即当一号病房有信号输出的时候，即使其他病房有信号输出系统也不会响应。当二号病房有信号
无线病房呼叫系统现状与前景
无线病房呼叫系统现状与前景 1 无线病房呼叫系统现状 随着人们对医疗设施及服务要求的提高，为解决护理站护士到病室内进行治疗护理时，听不到其他病室患者呼叫的蜂呜声，而造成危急患者得不到及时抢救的问题。医用无线呼叫系统，通过无线信号发射模块发出呼叫信号传输至信息处理中心，处理后发送至大屏幕显示板，显示呼叫病房、床号，同时发出音乐提示音，使医护人员及时、准确得到病患者呼叫信号并迅速处理；同时，当病人寻呼护士站一定时间没有响应时，系统将自动寻呼医生或者护士，并引入呼叫监督系统，从而保证患者的及时治疗，提高医院的治疗水平及管理水平，并具有广泛推广性。 传统的病房呼叫系统采用的都是有线传输，很难做到隐蔽和美观，而且布线复杂，布线费用较高，易出故障，安装维护都不方便，抗电气干扰能力也不强，目前医院使用的病房呼叫系统多为有线呼叫系统。本文介绍的无线呼叫系统没有上述缺点, 安装方便, 成本低, 使用简单。在人们生活水平的日益提高，特别是健康，在人们生活中的地位越来越重要的前提下，人生病时对治疗的服务要求也今非昔比，现代化的医疗设施是医院必不可少的硬件设备，医护人员与患者之间的联系也不应再是传统的方式，因此呼叫系统应运而生。 病房呼叫系统是在为提高医院管理水平和服务水平的辅助设施，该系统需要24小时连续工作，要求故障率要低，性能要稳定，质量要可靠，目前国内厂家“亚华”牌呼叫做的很不错，具有静电保护和雷电保护。 2 无线病房呼叫系统前景 呼叫系统是医院的必备设备，为方便患者和医护人员的及时联系，提高医疗服务质量，起着极其重要的作用。传统有线呼叫系统具有施工繁琐、检修困难、施工成本高且移动不灵活等缺点，特别是那些在走廊上的加床，根本无法实现呼叫功能。此外，有线系统没有移动接收呼叫信息的功能，对于紧急事件，可能因处理不及时而使很多病人丧失了抢救的良机，导致医疗纠纷，所以局限性很大。随着医院医疗条件的不断提高，越来越多的医院采用无线呼叫系统，它不仅施工和维护简便、呼叫操作简单，而且医护人员可随时随地接收病人的呼叫信息，及时处理各种突发事件，减少医患摩擦在医疗纠纷发生以后，可以提供客观依据。呼叫信息、应答记录的可查阅性还为医院对纪律涣散、擅自脱岗的医护人员的处分提供客观依据，便于医院的人员管理。当病患需要帮助时，按下床头无线呼叫器（或卫生间无线呼叫器），此时呼叫器内的无线信号发射模块发出呼叫信号到信息处理中心，信息处理中心处理后将信号发送至走廊大屏幕显示板，显示该病患的所在病床号（或病房号），同时护理站主控面板上的喇叭发出声音，LED 闪
病房呼叫系统-课程设计
I 数字电路课程设计题目：病房呼叫系统设计 院系：工学院电气与电子工程系 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 烟台南山学院教务处 二〇一七年六月
病房呼叫系统设计 摘要 随着现在医疗机构的发展，病房呼叫系统成为每个医院必须的设备。本次设计完成的是病房呼叫系统。该设备含有优先级，监控设备放置在医生值班时内，当病床有请求呼叫时指示灯进行提醒，并显示几号床位。而当多个请求同时呼叫时，优先级高的病床会显示，并且蜂鸣器连接的计算机扬声器会发声本设计主要四个模块：呼叫模块、优先选择模块、译码显示模块。其中运用了74HC148来实现优先选择模块的主要功能 关键词病房呼叫系统优先级模块
Ward call system design Abstract With the development of medical institutions, the ward call system becomes a necessary device for every hospital.This design completes the ward call system. The device has a priority, the monitoring device is placed in the doctor's watch, and when the bed has a request call, the light is alerted and a number of beds are displayed. And when multiple requests are called at the same time, a high-priority bed will be displayed, and a computer speaker connected to the buzzer will speak. The main four modules of this design: call module, priority selection module, decoder display module. It USES 74HC148 to implement the main function of the preference module. Keywords Ward call systempriority modules
医院病房呼叫器的设计绝对经典
医院病房呼叫器的设计 绝对经典 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
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 课程设计的内容及要求： 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。 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，电路图规范化）。 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]北京：高等教育出版社，2006年 2. 阎石，数字电子技术（第五版）．[M]北京：高等教育出版社，2005. 3. 陈孝彬《555集成电路实用电路集》高等教育出版社2002-8 4. 王刚《TTL集成电路应用》机械工业出版社 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。当开关断开时，即74LS30输出为低电平，所以NE555芯片没有被触发，其out 输出端为低电平，报警器没有报警，也就是病房没有病人呼叫，一切正常。开关闭合后，将经过存储的信号送入优先编码器74HC148，根据优先编码器的优先选择功能选出优先级最高的呼叫信号，再通过译码器74LS48译码，最后通过数码管显示报警的病房，然后医生会及时的根据报警情况去查看病人。此方案的论证流程图如图2.1。 图 1 病房呼叫系统电路的原理框图 三、单元电路设计
数电课程设计-病房呼叫系统
毕业设计（数电知识实现） 班级：生物工程；姓名：康静；学号07221031 设计题目：病房呼叫系统 一、题目及要求 某医院有一、二、三、四号病室，每个房间装有呼叫按钮，同时在护士值班室内有相应的显示电路，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，四号病室最低，试用74LS148和门电路设计满足上述要求的组合逻辑电路，并要求设计出显示单元电路，即显示病室房间号。 二、功能描述： 1、呼叫功能：四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 3、优先权：四个病室呼叫具有优先权，其中一号病室优先权最高，四号病室优先权最低。只要有一号病室呼叫时，不管其他三个病室是否呼叫，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，不管三号、四号是否呼叫，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。 二、方案设计： 1．总体设计思路（含电路原理框图）：
设计思路： 以四号病室呼叫为例： 当只有四号病室呼叫时，要使显示单元电路显示“4”，则74LS47芯片二进制输入DCBA应为0100，即74LS148芯片输出A2A1A0为100（其中74LS47的D端可以由74LS148的GS端来控制），由74LS148真值表可知，其输入信号01234567应为***01111，即四号病室呼叫按钮应该接在74LS148输入端的“3”管脚。 同理，三号、二号、一号病室呼叫按钮应分别接在74LS148输入端的“4”、“5”、“6”管脚，：“7”输入端应始终接高电平。 而当四个病室都不呼叫时，数码管应不显示数字，此时DCBA为1111，D 由GS控制，即GS、A0、A1、A2都为高电平，要达到这样的要求，须使74LS148的“012”均接高电平。 为保证芯片正常工作，74LS148的E1、GND均接地，74LS47的LT’、BI\RBO’、RBI’接高电平，GND接低电平。 电路的原理框图如下图所示：
数电病房呼叫系统设计
病房呼叫系统设计 某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有呼叫按钮，同时在护士值班室内对应地装有一号、二号、三号、四号4个指示灯。 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有在一、二、三号病室的按钮均未按下而按下四号病室的按钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74LS148和门电路设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个指示灯状态的高、低电平信号。 一、实验目的： （1）、熟悉优先编码器的优先功能及应用。 （2）、掌握译码显示电路设计。 二、实验内容： 试用优先编码器74LS148芯片和必要的门电路设计一个病房呼叫系统。具体要求如下： （1）、共有一、二、三、四号病房，每个房间装有呼叫按钮。（2）、各病室的呼叫优先权不同，其中，一号病室的优先权最高，四号病室最低。 （3）、在护士值班室内有相应的显示电路，能看到当前呼叫病室的房间号。
三、实验原理： 优先编码74LS148的原理图如图1所示，其功能表如图2所示。 74LS00管脚图 74LS148管脚图
74LS148的功能表 四、实验器材： （1）、数字电路实验箱一台（2）、元器件 集成门电路：74LS00等若干 优先编码器74LS148芯片 1片 按键开关 4个 共阴极七段数码管 1位 蜂鸣器或扬声器 1个 LED指示灯 1个 电阻若干 五、求解：
解：输入变量：A1’，A2’，A3’，A4’；0：按下按钮，1：没有按下； 输出变量：Z1，Z2，Z3，Z4；1：灯亮，0：灯不亮； A1＇ A2＇ A3＇ A4＇Y2 Y1 Y0 Y2＇ Y1＇ Y0＇Z1 Z2 Z3 Z4 0 X X X 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 X X 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 X 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 由真值表写出： Z1=Y2＇（Y1＇）＇（Y0＇）＇=Y2＇Y1 Y0 Z2=Y2＇（Y1＇）＇Y0＇=Y2＇Y1 Y0＇ Z3=Y2＇Y1＇（Y0＇)＇=Y2＇Y1＇Y0 Z4=Y2＇Y1＇Y0＇ 据此画出如图所示的电路连接图: 六、注意事项： 接线时要注意各芯片及数码管输入端的位权顺序。
05病房呼叫系统方案
目录 病房呼叫系统 (1) 1系统概述 (1) 2需求分析 (2) 3设计依据与设计原则 (2) 4系统设计说明 (3) 4.1 系统的基本组成 (3) 4.2 系统的基本功能 (3) 4.3 系统点位设置 (4) 5系统主要设备介绍 (5) 5.1 三十路对讲主机（型号：NBW-30） (5) 5.2 三十路病员一览表（型号：NBW-30P） (5) 5.3 嵌入式分机（型号：NBW-A） (6) 5.4 防水报警开关（型号：NBW-AN） (6) 5.5 输液报警器（型号：NBW-G） (6) 5.6 外配电源（型号：NBW-B-05） (7) 5.7 小门灯（型号：NBW-M） (7) 5.8 无线发射机（型号：NBW-T） (7) 5.9 无线接收机（型号：NBW-R） (8)
病房呼叫系统 1系统概述 对讲－医院护理对讲系统（双工、两芯总线制）主要用在：医院、疗养院、敬老院等需要护理对讲的场所。 社会不断的进步。物质生活和精神生活越来越丰富多彩。健康快乐的生活是每一个人的愿望。但疾病一直以来伴随着人类。每个人或多或少的会生病。就要看病、打针、吃药、住院。医院也不断地完善着医护人员医技、服务质量和医疗设备。以服务于大众。提高人们的生活质量。真正做到有病医得起、看得好。创造出一个和谐的社会。 在医疗设备方面。医护对讲系统是医院不可或缺的通信设备。医院护理对讲系统采用两芯总线制系统架构。方便施工。根据不同的机型每条总线可并接30或60台分机。分机之间是平级关系。在总线上发送数字脉冲地址码。以便于被主机识别。主机提供485通信接口。可以连接射频发射机、显示屏、监控统计集线器。医护人员在巡视过程中。可以利用携带的射频接收机接受射频发射机传来的数据。以确定病床呼叫。走廊显示屏提供警示作用。能够显示呼叫分机号码便于医护人员查看。系统每日的通信信息可以通过监控统计集线器接入计算机。进行数据处理。可以表格形式打印。以便管理人员查询。输液报警器是医护对讲系统中的新产品。配合分机使用。输液管夹装在其中。当输液完毕时有“Bi、Bi”报警提示声，输液报警器同时自动阻断输液管。并通过分机向护士站的主机发送输液完毕报警信号。单独使用时，需另配电源。为了医院管理的方便。系统主机提供并接功能。最多可实现四级管理。 医院护理对讲系统电路设计合理、工作稳定、维护率低。是医院理想的通信设备。系统包括有多种容量的对讲主机，如三十路对讲主机、三十路病员一览表、六十路对讲主机、六十路病员一览表，超薄分机、嵌入式分机、防水开关、输液报警器、外配电源、小门灯、点阵双面走廊显示屏、无线发射机、无线接收机、监控统计集线盒、监控统计软件等构成。
医院病房呼叫器的使用注意事项
病房呼叫系统使用方法： 1、分机呼叫主机：按一病房呼叫系统分机床头垂线呼叫按钮。分机上“叫通指示”灯点亮主机发出音乐振铃声，病员一览表相对应的卡片上有灯光闪烁，同时分机也伴有音乐振铃声。数码显示窗口上显示该分机号。在音乐振铃期间，护士摘起主话机即可与病员通话，通话结束，将主话机挂机，系统恢复待机状态。如果直到振铃结束，护士未摘主话机，主机将该分机号存贮，若想再与该分机通话，需按主机呼叫分机操作。 2、主机呼叫分机：摘起主话机按一下欲呼叫的床位对应的小按钮或是在主话机上键入两位分机号，被叫通的分机将发出“嘟”一声提示音表示已接通。如果所拨叫的分机不存在，听筒里将发出“嘀、嘀、嘀、嘀—”的声音作为提示，然后重新给出拨号音，您可以重新拨叫。 3、呼叫存贮与清除：分机呼叫主机而主机无人处理时，主机将该分机号存贮，最多可存贮9个。存贮的分机上“叫通指示”灯点亮。一览表上对应指示灯闪亮，数码显示窗口及走廊显示屏轮翻显示所存贮的内容。第一位数是存贮顺序，数字越大，存贮的越早；后两位为分机号。欲清除存贮的内容方法有以下几个：第一、在待机状态按一下一览表上对应按钮；第二、按一下分机上的清除按钮；第三、主机可以拨叫分机并与其通话。 4、护理级别设定：在待机状态按一下特护设定键，对应指示灯点亮表示已进入设定状态，再按一下特护设定按键，对应指示灯熄灭，系统进入待机状态，并将您设定的床位永久地保存（停电不丢失）。直到您下次重新设定。如果键入一次后1分钟内无新的键入主机将现有设定保存，并恢复到待机状态。 5、话筒统播：摘起主话机按一下“话筒统播”按键（或是在主话机上键入“77”键），对应指示灯点亮，数码窗口显示“77”即可。主要用于下通知，找人等使用。挂机即恢复待机状态。
数 电 基 础 课 程 设 计-病房呼叫系统
总电路图： ? 并且要求当“l”号病房的按钮按下时，无论其他病室的按钮是否按下，护士值 班室的数码显示“1”，即l号病室的优先级别最高，其他病室的级别依次递减， 7号病室最低，当7个病房中有若干个请求呼叫开关合上时，护士值班室的数码 管所显示的号码即为当前相对优先级别最高的病室呼叫的号码，同时在有呼叫的 病房门口的指示灯闪烁。待护士按优先级处理完后，将该病房的呼叫开关打开， 再去处理下一个相对最高优先级的病房的事务。全部处理完毕后，即没有病室呼 叫，此时值班室的数码管熄灭。 例如： （1）闭合开关2，数码管显示“2”，并且蜂呜器SP令计算机上的扬声器发声。
? （2）闭合开关2、4、7，由于病房的优先级从高到低依次为1、2、3、4、5、6、7，所以数码管显示2. 二、设计原理分析:
（2）本设计中采用了8/3优先编码器74LS148N，74LS148N有8个数据端(0---7)，3个数据输出端(A0---A1)，1个使能输入端(EI：低电平有效)，两个输出端(GS、EO)。数据输出端A---C根据输入端的选通变化，分别输出000---111这0---7二进制码，经逻辑组合电路与74LS47D七段译码器／驱动器的数据输入端(A---C)相连，最终实现设计要求的电路功能，电路如图所示。电路中异或门74LS86D 的输出端与74LS47D七段译码器／驱动器的数据输入端的数据端(A、B、C)连接。
X1X2X3X4X5X6X7
优先编码器74ls148功能表> 使能端OE(芯片是否启用)的逻辑方程： OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE 当OE输入IE=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。 当OE输入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。 （3）74LS47译码器原理： 译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻 辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出 低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，表2列出了74LS4 7的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。 表1<74LS47功能表> 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(—)
新型无线病房呼叫系统的设计
新型无线病房呼叫系统的设计 【摘要】本设计是基于单片机AT89C5l和无线传输系统构成的无线多路病床呼叫系统。采用模块设计思想，分为五个主要设计部分：病房按键模块、矩阵键盘模块、数码显示模块、指示灯模块以及呼叫模块。从硬件和软件方面阐述了该控制系统的设计方法，并经过调试和运行使该系统达到预期目标，通过对病区的的数据采集，实现医院医疗人员值班室与病人室之间的通信呼叫联系，是无线网络技术在临床上的大胆应用，具有实用性强、反应敏捷、功能齐全的特点。 【关键词】AT89C51;数码管;呼叫系统;模块设计 一、背景 目前医院使用的多为有线病房呼叫系统，存在成本高、易出故障、难维修、不美观等诸多缺陷，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，并伴有一定的安全隐患。鉴于以上弊端，本系统可以避开技术问题，有效节省材料损耗，同时免去很多不安全隐患，明显减少许多麻烦，节省病人时间，提高医院工作效率。 二、新型无线病房呼叫系统设计的基本要求 实现距离在100m范围内多路无线病床呼叫，并留有扩展空间。该运行系统稳定高效，并有一定的抗干扰能力，能够实现多路呼叫且互不干扰。每个病房有一个按钮，当按下一个按钮时，数码管显示病床号，指示灯闪烁，报警电路报警。当护士按复位键应答，数码显示管显示消失，取消当前呼叫。未按复位键时，再按下另一按钮，数码管显示相应病房号，指示灯闪烁，报警电路报警。 单片机复位时，系统清零。 三、系统总体方案及框图 该无线病房呼叫系统在工作过程中，必须设计一个系统来确认是哪个房间的病人发出的呼叫信号，同时此系统能显示呼叫房间号，并发出报警声。系统框图如下图所示： 图1 系统框图 四、各模块主要电路设计 1、矩阵键盘电路 它由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。矩阵键盘中无按键按下时，行线位于高电平状态;当有键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的
病房呼叫系统说明书
《单片机原理及外围电路》课程论文《基于51单片机的简易病房呼叫系统》 姓名：* * * 学号：502121210*
班级：通信工程16-1
摘要：本系统是基于51单片机的简易病床呼叫系统。该系统以80C51单片机为核心，辅以矩阵键盘、LED点阵显示电路和部分简单模拟和数字电路组成的能够实现病人和医护人员之间信息的传递。在该设计中每个病房都有一个按键，当患者有需要时，按下按键，此时值班室的显示屏可显示此患者的床位号，医护人员按下“响应”键取消当前呼叫。此系统能够为医院提供一个成本低、效率高、操作方便和易于安装维护的快捷系统. 关键词：80C51单片机矩阵键盘LED显示呼叫系统 Abstract This system is the patient's request to the doctor on duty or nurse emergency call tool s for diagnosis, care, and it is mainly used to assist the hospital patient in the bed easily call th e medical staff, the patient's request can be quickly sent to the duty doctor or nurse is to impro ve one of the essential equipment of hospital and ward level of care.Increasingly fierce compe tition in the hospital, commercial hospital survival is the first to enhance the grade and quality of service is imminent,accompany the issue has been the main body of the patient conflict, bu t also long-troubled health system quality of service issues, using the ward call system more c onvenient for patients to find a doctor to save the valuable time of the patient. The system is a ward call system based on the 51 series micro-chip design. The sy-stem uses 80C51 micro-controller as the core, supplemented by matrix keyboard, LED dot matrix displa y of a simple circuit and some analog and digital circuits to achieve the transfer of informatio n between patients and health care. In this design,each ward has a button, when patients in need, press the button, the display of t he duty room to display the number of beds in this patient, people use to achieve circular displ ay, press the medical staff "response" to cancel the current call. This system can provide a low cost, high efficiency, easy operation and easy installation and maintenance system for the hos pital. Keywords：80C51 Single-chip word call system matrix keyboard LED display
医院病房呼叫系统设计
《可编程器件》课程设计报告 课题：医院病房呼叫系统设计 班级学号 学生姓名 专业 系别 指导老师 淮阴工学院 电子与电气工程学院 2014年11月
病房呼叫系统设计 一、设计目的 A)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 B）学习复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见的实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 C）进行基本技术技能训练，如基本仪器表的使用，常见元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设技资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等 D)培养学生的创新能力 二、设计要求 此设计是用于医院病人的紧急呼叫，其设计要求如下： 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5秒呼救声，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，按下清零键，系统按优先等级先后显示其他病人编号。 三、设计的具体实现 1.系统概述 本设计的指导思想是设计一个当病人紧急呼叫时，产生声光提示，并显 示病人编号；然后根据病人病情进行优先级别设置，当有多人呼叫时，病情 严重优先；医护人员处理完当前最高级别的呼叫后，清除已处理的最高级别 的呼叫信号，系统按优先级别显示其他呼叫病人的编号。由呼叫信号的锁存，CD4532优先编码，由744511译码显示和逻辑控制清除几部分构成，其核心
在CD4532优先编码器。 方案：病房呼叫系统的逻辑门电路如图1.1所示。它由模拟开关、优先编码器、锁存器、数码管、逻辑门、信号灯、单稳态触发器、蜂鸣器组成。模拟病房号通过优先编码器显示优先级最高的病床号。并且通过锁存器储存起来，按R键将清除已处理的信号。
医院呼叫系统设计方案
医院呼叫系统工程 KINGBELL 技 术 设 计 方 案 上海交大金铃铛电子科技有限公司
2007年3月15日 系统设计方案 设计依据 ?《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94 ?《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-94 ?《建筑电器安装工程质量检验评定标准》GYJ253-88 一、设计范围 ?医用呼叫系统 ?医用设备带 二、设计思想 1、严格按照国家的有关标准、规范进行工程设计，从技术上确保设计图纸符 合国家有关标准、规范的规定，满足贵院提出的各项要求。 2、努力贯彻设计的安全性、可靠性和实用性。在满足安全、可靠的前提下采 用先进技术，同时考虑经济、美观和维修方便等因素，搞好贵院医用传呼系统、设备带的设计。 三、工程概况 项目名称：呼叫系统安装工程 贵院住院楼设计1至11层。6套呼叫主机及11套走廊显示屏，1100 只呼叫分机。 四、终端设备带
医用设备带固定在病房床头上方的墙壁上，用来安装电源插座、呼叫按钮、电源开关、中心供氧及负压吸引等系统的气体阀等设备，另外也可固定其他一些医疗设备，如输液装置、其他报警装置等。 设备带简介 ?薄型设计，厚度为80mm ?单层设计，高度为205mm ?设备带中间面板（装载开关、插座等设备）的高度为105mm ?采用高强度铝合金材质，经整体喷涂处理，外表美观、耐磨、易清洁?气体通道与电线通道分隔设置，安全可靠，符合美国和欧共体关于医疗设备的标准 ?标准长度为1000mm和1200mm，可根据现场实际情况进行调整 ?可根据工程需要，设置中心供氧及负压吸引等气体出口，也可配置空气等出口 ?可选配照明灯（每个床头上配置一只，系philips日光灯系列），照明灯长度600mm ?每段上标配一只电源插座和一只开关，若还需要其它电气设备（如音视频插孔等），可定制 ?气体管道经过100%气密性测试，安全无忧