基于PROTEUS的输、受血一体的血型匹配指示电路设计

摘要：现有的血型匹配电路或功能单一，只具有输血匹配或受血匹配指示功能；或关注器件应用的技术性而忽略了实用性。故设计一种直观、方便操作的输、受血匹配指示电路。主要由数字门电路、模拟开关组成，并通过一按键来切换输、受血状态。本电路在PROTEUS仿真软件中测试成功。

关键词：血型匹配；门电路；模拟开关；仿真

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0181-03

人类基本血型有四种：A、B、AB和O型。输血时输血者的血型与受血者的血型不是简单的可逆关系，而必须符合一定的授受关系，如图1所示。即：（1）O型血可输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；（2）AB型血只能输给AB型的人，但AB血型的人能接受所有血型；（3）A型可输给A型与AB血型的人，但只接受A型血与O型血；（4）B型血可输给B型与AB血型的人，但只接受B型血与O型血。

1 由数据选择器等搭建的血型匹配电路[1-2]

现有的血型匹配电路或只实现了单一的输血或是受血指示功能；或是注重元件应用而实现的匹配电路，常见的设计思路如下：4种血型可以用两个逻辑变量组合表示，假设00代表A型、01代表B型、10代表AB型、11代表O型。那么输血与受血就需要两组两位逻辑变量，是否匹配成功可用一位逻辑变量表示。如此得到如表1的真值表。

在要求用八选一数据选择器（74151）等来实现时，由真值表得到表2所示的卡诺图，因此逻辑式可以表示为：Y=m0D'+m1D'+ m2D+m3D'+m5D十m6+m7

故：D0=D1=D3=D5=D'，D2=D，D4=0，D6=D7=1。

根据74151的功能表，如图2所示，结合上式，可设计出如图3所示的血型匹配指示电路。要判断血型是否匹配，必须要将表1和图3结合起来看。该电路的最大缺陷是不直观，太专业，不懂数字逻辑的人是看不懂的，也没有实用性。

2 输、受血一体式指示电路设计[3-4]

为了解决人人可用的实用性和操作性问题，将输血与受血逻辑分开设计，并用一按键切换选择输血或是受血，所以本电路共有4键代表4种血型作为输入；4个指示灯代表4种血型作为输出，当按下某血型键，它所支持的血型指示灯会亮起。故设计如表3所示的血型匹配表。

2.1 输血、受血逻辑表达式化简

经卡诺图化简后的输血表达式为：

Ya=Ia+Io；Yb=Ib+Io

Yab=Ia+Ib+Iab+Io；Yo=Io

同理可得到受血逻辑表达式：

Ya=Ia+Iab；Yb=Ib+Iab

Yab=Iab；Yo=Ia+Ib+Iab+Io

2.2 Proteus仿真软件简介

电路设计Proteus是英国著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086、Cortex、DSP系列处理器和MSP430等，在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。与流行的电路设计与仿真软件，如multisim等有相似的功能：

（1）原理布图；（2）PCB自动或人工布线；（3）SPICE电路仿真。

PROTEUS具有革命性的特点：

（1）人机可交互的电路仿真。因有丰富的动态可交互的仿真模型，如按键、喇叭、键盘、马达、LED、LCD、数码管、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。（2）仿真处理器及其外围电路。可以仿真8位、16位、32位等常用主流单片机。并支持原码调试，边运行边查看结果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

2.3 输、受血电路的Proteus仿真设计

为了用一个电路把输、受血关系都表达出来，所以根据输受血关系表达式，把它综合成

一个可选择的表达式，通过二选一开关分别选通是输血功能电路还是受血功能电路，如表4分析。

由表4可知：

A型血的输、受血表达式中共有输入项是Ia，选择项是Io、 Iab，选Io表示输血，选Iab表示受血。

B型血的输、受血表达式中共有输入项是Ib，选择项是Io、 Iab，选Io表示输血，选Iab表示受血。

AB型血的输、受血表达式中共有输入项是Iab，选择项是0、Ya+Yb，选Ya+Yb表示输血，选0表示受血。

O型血的输、受血表达式中共有输入项是Io，选择项是0、Ya+Yb，选0表示输血，选Ya+Yb表示受血。

所以在一个电路中设置一个四路单刀双掷开关进行输、受血的选择，就可实现用一个电路表示输血匹配或是受血匹配。打开PROTEUS软件，按图4左侧所示元件名找出所需元件，搭建出如图4右侧所示的或式输、受血匹配指示电路。因PROTEUS中没有四路单刀双掷开关仿真模型，故以两组双刀双掷开关替代。并设置开关的属性为gang=1，两组开关实现同步动作。

2.4 电路仿真测试

如图4所示，两组开关置于上方表示输血，各按键单独按下，如按A键，“A”=1，则A灯和AB灯亮，表示A可给A及AB型的人输血；按B键，“B”=1，则如B灯和AB灯亮，表示B可给B及AB型的人输血；按AB键，“AB”=1，则只有AB灯亮， 表示AB只能给AB型的人输血；按O键，“O”=1，则A、B、AB、O，4灯全亮，表示O可给4种血型人输血。由此说明輸血关系表达正确。两组开关置于下方表示受血，各按键单独按下，如按A键，“A”=1，则A灯和O灯亮，表示A型接受A和O型的血；按B键，“B”=1，则如B灯和O灯亮，表示B可接受B和O型的血；按AB键，“AB”=1，四灯全亮，表示AB可接受所有血型；按O键，“O”=1，则只有O全亮，表示O只能接受O型血。由此说明输、受血关系表达正确，一目了解。注意，各按钮不可同时置1。endprint

2.5 四路单刀双掷模拟开关选择[5-7]

2.5.1 CH440开关

图4中的双掷开关使用不方便。所以重新选取4路单刀双掷开关，如CH44X系列等，CH440：4单刀双掷低阻模拟开关； CH442：2单刀双掷低阻模拟开关；CH443：1单刀双掷低阻模拟开关； CH444：2单刀四掷低阻模拟开关；CH441提供4通道相互独立的模拟开关，兼容74HC4066引脚。它们有如下特性：（1）CH440和CH444提供全局使能引脚，多通道模拟开关统一使能、統一切换。（2）支持5V电源电压、3.3V电源电压以及3V电源电压，低静态功耗。（3）低导通电阻，Ron典型值为5Ω。高带宽，Bw典型值为570MHz。（4）切换快速，Ton/Toff典型值小于5nS。所以本血型匹配电路中选择1块CH440，或2块CH442或4块CH443。

2.5.2 由多路选择开关搭建4路单刀双掷开关

因PROTEUS中没有CH440等仿真模型，可用3路的2选一模拟开关74X4053搭建，如图5所示，将图中的各接线端接入图4同名标号处，取代图4中两组双刀双掷开关。仿真测试如前，证明设计正确。

3 结语

应用基本的数字元件搭建了输、受血一体的血型匹配指示电路，巧妙利用输、受血表达式重新构造了或式选择的输、受血一体的表达式。并利用现有的元件搭建出了4路单刀双掷开关，有效解决了电路的易操作性、直观性和实用性问题。本电路在PROTEUS软件中成功测试。说明电路设计正确，PROTEUS是便捷高效直观的电路仿真分析工作。

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[7]Fairchild.MM74HC4053_datasheet.http：//www.ic37.com/FAIRCHILD/MM74HC4053_datasheet_325097/.2017-05-01.

Abstract：There are two deficiencies in the existing blood matching circuit， one is single indicating function which blood transfusion matching or blood receiving matching； the other is only concerned with the technical application of the device and ignores the practicality. So designed an intuitive， convenient operation blood matching instructions circuit. Mainly consists of digital gate circuit， analog switch and through a button to switch the state of the transmission or receiving. This circuit is successfully tested in PROTEUS simulation software.

Key Words：blood matching；gate circuit；analog switch；simulationendprint