基于C8051F系列單片機(jī)的血糖儀解決方案

血糖測量的電生物化學(xué)原理是當(dāng)施加一定電壓于經(jīng)酶反應(yīng)后的血液產(chǎn)生的電流會(huì)隨著血液中的血糖濃度的增加而增加。通過精確測量出這些微弱電流，并根據(jù)電流值和血糖濃度的關(guān)系，反算出相應(yīng)的濃度。所以，確定這個(gè)關(guān)系是問題的核心。但其關(guān)系復(fù)雜，受多方面因素影響。電壓強(qiáng)度、所使用的試條以及檢測的血液量都會(huì)對其產(chǎn)生影響。理論上需要在所有濃度點(diǎn)上大量實(shí)驗(yàn)才能確定最終的關(guān)系。在實(shí)際操作中，只需在選擇若干重要濃度點(diǎn)做大量實(shí)驗(yàn)，然后采用曲線擬合或插值等數(shù)據(jù)處理方式來確定其與電流值之間的關(guān)系。

　　血糖測量通常采用電化學(xué)分析中的三電極體系。三電極體系是相對于傳統(tǒng)的兩電極體系而言，包括，工作電極(WE)，參比電極(RE)和對電極 (CE)。參比電極用來定點(diǎn)位零點(diǎn)，電流流經(jīng)工作電極和對電極工作電極和參比電極構(gòu)成一個(gè)不通或基本少通電的體系，利用參比電極電位的穩(wěn)定性來測量工作電極的電極電勢。工作電極和輔助電極構(gòu)成一個(gè)通電的體系，用來測量工作電極通過的電流。利用三電極測量體系，來同時(shí)研究工作電極的點(diǎn)位和電流的關(guān)系。如圖1 所示。

圖1 三電極工作原理

　　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(dòng)轉(zhuǎn)換。該三個(gè)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(hào)測量，小信號(hào)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(jì)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。

圖2 C8051F410邏輯功能圖