基于C8051F系列單片機(jī)的血糖儀解決方案

　　方案描述

　　該血糖儀提供多種操作模式以適應(yīng)不同場合的應(yīng)用，另外提供了mmol/L，mg/dl，g/l三種常見測量單位的自由切換并自動轉(zhuǎn)換。該三個單位之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

　　1mmol/L=18 mg/dL??? 1mmol/L=0.18 g/L? 1 mg/dL=0.01 g/L

　　針對不同國家地區(qū)的不同要求，血糖儀可以采用以上任意一種單位來顯示測量結(jié)果，轉(zhuǎn)換的方式采取使用特殊的代碼校正條來實(shí)現(xiàn)。

　　(1)單片機(jī)及內(nèi)部硬件資源的充分利用。Silicon labs C8051F410單片機(jī)內(nèi)部集成了豐富的外圍模擬設(shè)備，使用戶可以充分利用其豐富的硬件資源。C8051F410單片機(jī)的邏輯功能圖如圖2所示。利用其中12位的A/D轉(zhuǎn)換器用來做小信號測量，小信號電流經(jīng)過電流采樣電路最終轉(zhuǎn)換為電壓由該A/D采樣，然后以既定的轉(zhuǎn)換程序計算出濃度顯示在液晶板上。利用12位的D/A轉(zhuǎn)換器可以輸出精確穩(wěn)定的參比電壓用于三電極電化學(xué)測量過程，由于D/A的輸出可以由程序編程任意改變，因此可以很方便的通過改變D/A值來改變參比電壓與工作電壓之間的壓差，而且可以12位的精度保證了壓差的穩(wěn)定，有效提高測量精度。

　　溫度傳感器用于采集溫度信號，做溫度補(bǔ)償[4]。因為血糖試劑在溫度過高或過低的情況下都會出現(xiàn)測量偏差的問題，因此在測量過程中通過該溫度傳感器采集環(huán)境溫度，在試劑要求的溫度范圍之外該參數(shù)就可以用來作為溫度補(bǔ)償。

　　內(nèi)部具有32/16kB的Flash存儲器可用于存儲測量數(shù)據(jù)。2kB的集成RAM作為測量數(shù)據(jù)的緩沖。血糖儀需要將每次測量數(shù)據(jù)及日期記錄在非易失性存儲介質(zhì)中，通常采用Flash存儲器，但Flash存儲器普遍存在重寫速度慢的問題，因此，利用這2kB的RAM做緩沖，在有電源的情況下用于記錄數(shù)據(jù)，在每次血糖儀關(guān)機(jī)的時候再將數(shù)據(jù)寫入Flash中，間接提高血糖儀測量效率。

　　(2)電源設(shè)計采用兩節(jié)普通堿性AAA電池，利用RT9701和RT9266組成高效升壓電路升壓到3.3V作為整個血糖儀的供電。在整個儀器的供電電路結(jié)構(gòu)上，設(shè)計電源開關(guān)電路，當(dāng)關(guān)機(jī)時除了MCU和實(shí)時時鐘可以直接通過電池供電以外，其他電路的電源被全部切斷，然后使MCU和實(shí)時時鐘進(jìn)入休眠或節(jié)電狀態(tài)，可以大大節(jié)省待機(jī)的耗電，延長電池的使用時間。MCU的喚醒通過中斷實(shí)現(xiàn)，當(dāng)開關(guān)按鍵按下時產(chǎn)生一個按鍵中斷，由此喚醒MCU并為其他電路接通電源，血糖儀重新進(jìn)入工作狀態(tài)。

　　(3)實(shí)時時鐘設(shè)計，采用s-3530A實(shí)時時鐘芯片[5]。該實(shí)時時鐘具有高精度低功耗的特點(diǎn)，工作晶振頻率32K，并設(shè)有節(jié)電模式，可以在血糖儀不工作的時候使其進(jìn)入節(jié)電模式，節(jié)省電池電量。采用I2C總線與單片機(jī)連接，有效節(jié)省單片機(jī)I/O口線。自動計算閏年，并且以BCD碼格式表示年月日時間數(shù)據(jù)，為MCU的讀寫提供很大方便。

　　(4)不同用戶模式設(shè)計。終端客戶只需要進(jìn)行血糖測試及測試的歷史記錄，而調(diào)試人員需要知道測量的電流值以檢測該儀器的質(zhì)量，因此，本方案特意設(shè)計兩種操作模式分別提供給終端用戶及生產(chǎn)過程中的調(diào)試人員使用，只需要簡單實(shí)用一根特殊的測試條就可以讓該儀器計入超級用戶模式，該模式提供了測試電流的顯示界面，在該界面下，調(diào)試人員可以以標(biāo)準(zhǔn)電阻代替試劑來測試儀器的性能。而一般的終端用戶則只能在正常用戶模式下使用，這樣儀器的生產(chǎn)測試和最終的銷售可以使用同一個程序，為生產(chǎn)帶來很大的方便，也為該產(chǎn)品的維修帶來方便。