基于MSP430系列單片機(jī)設(shè)計(jì)多功能血糖儀
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對(duì)于便攜式設(shè)備，電池壽命至關(guān)重要；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量降低功耗，使系統(tǒng)盡可能長(zhǎng)時(shí)間停留在低功耗狀態(tài)。因此，考慮設(shè)備在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候自動(dòng)關(guān)機(jī)。這里采用了一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器大于0時(shí)，系統(tǒng)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)定時(shí)器倒數(shù)到0時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。這個(gè)定時(shí)器是由單片機(jī)中的Basic Timer實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)軟件對(duì)Basic Timer控制寄存器進(jìn)行設(shè)置，將信號(hào)源設(shè)為輔助時(shí)鐘，大小為32KHz，并進(jìn)行256分頻，再對(duì)中斷定時(shí)間隔控制位進(jìn)行設(shè)置，使得中斷每秒進(jìn)行一次，并且每次到來(lái)時(shí)都對(duì)定時(shí)器減1，這樣就實(shí)現(xiàn)了定時(shí)器每秒減1的功能。具體操作是這樣：開(kāi)機(jī)時(shí)，對(duì)定時(shí)器初始化一個(gè)大于0的值，比如30，并且在每按一次有效鍵時(shí)，系統(tǒng)重新初始化這個(gè)值。因此，當(dāng)沒(méi)有按任何有效鍵時(shí)，30秒后就會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)省電目的。
系統(tǒng)也具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，它的實(shí)現(xiàn)方式與上述的定時(shí)器類似。只是將“每秒減1”改為“每秒加1”；具體操作：每次中斷時(shí)都對(duì)秒變量進(jìn)行加1，當(dāng)秒變量的值變?yōu)?0時(shí)，就對(duì)分鐘變量加1，而秒變量又重新從0開(kāi)始計(jì)數(shù)；同樣，當(dāng)分鐘變量累加到60時(shí)，就對(duì)小時(shí)變量加一，而自身又從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。依次類推，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日期功能。
為滿足個(gè)性化需要，還增加了時(shí)鐘和單位設(shè)置、平均值和溫度顯示等功能。這里就不再贅述了。下面主要介紹一下測(cè)量模塊。首先，初始化各個(gè)端口以及ADC寄存器；然后等待滴血。當(dāng)檢測(cè)到足量血時(shí)，斷電并等待若干秒，使之與試條上的酶充分反應(yīng)。隨后加電并在一秒后迅速讀取。圖5是與本血糖儀配套使用的試條在不同濃度的血糖與酶反應(yīng)若干秒后再加電產(chǎn)生的電流的變化曲線。由圖不難看出，加電后一秒曲線就較為平穩(wěn)，這也是本設(shè)計(jì)采用“加電一秒”后即可讀取的原因。
計(jì)算公式
這部分無(wú)疑是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。表1是使用本設(shè)計(jì)的樣機(jī)測(cè)得的部分?jǐn)?shù)據(jù)。由表中的數(shù)據(jù)不難看出，血糖儀和血糖試條的測(cè)量重復(fù)性較好――CV3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7.5%的要求。
表1 部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
濃度（mg/dl）
電流（µA）50100200300400
13.0036.75213.10116.86119.836
23.0286.67812.36817.13019.621
32.9186.80013.27216.76420.366
42.8936.91013.02817.17920.622
53.0647.08113.61417.57420.341
62.8817.10613.21117.26420.268
73.0756.70312.90517.62819.645
82.9056.84913.15017.02920.158
92.9917.13013.23317.08120.024
102.9017.24012.96416.83820.952
均值2.96596.924913.084617.134820.1833
均方差0.07460.20010.32000.29240.4218
CV（%）2.51532.88962.44561.70652.0898
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三次曲線擬合，就可以得到血糖值和電流值之間的關(guān)系曲線圖。圖6是原始數(shù)據(jù)分段曲線和擬合曲線的對(duì)比圖。容易看出兩條曲線很吻合；因此在實(shí)際操作中可以用一個(gè)公式代替分段函數(shù)。這里的曲線公式為：
其中，X是電流值，單位µA，Y是對(duì)應(yīng)的血糖值，單位為mg/dl。在實(shí)際驗(yàn)證過(guò)程中，上述公式具有良好的精度。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173847.htm
圖5 數(shù)據(jù)分段曲線和擬合曲線的對(duì)比圖
結(jié)語(yǔ)
此款血糖儀采用MSP430F435作為其核心控制單元，它具有12位A/D轉(zhuǎn)換；采樣精度達(dá)到1/4096。除了基本功能外，系統(tǒng)還增加了鬧鈴提示和串口通信功能，使用戶不僅可以定時(shí)測(cè)量，而且還可以通過(guò)串口將測(cè)量結(jié)果保存到PC，再通過(guò)相應(yīng)的軟件，對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理。本文總結(jié)的公式經(jīng)臨床證明具有良好的精度。此外，中文字符界面也極大地方便了用戶使用。
評(píng)論