基于C8051F系列單片機(jī)的血糖儀電路原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用

本文主要探討基于C8051F系列單片機(jī)的血糖儀電路原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析，并同時(shí)提供仿制開發(fā)、調(diào)試生產(chǎn)的完整解決方案。
血糖測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)量工作電極的電極電勢(shì)。工作電極和輔助電極構(gòu)成一個(gè)通電的體系，用來測(cè)量工作電極通過的電流。利用三電極測(cè)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(chǎng)合的應(yīng)用，另外提供了mmol/L，mg/dl，g/l三種常見測(cè)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(duì)不同國(guó)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量精度。

圖2 C8051F410邏輯功能圖
溫度傳感器用于采集溫度信號(hào)，做溫度補(bǔ)償[4]。因?yàn)檠窃噭┰跍囟冗^高或過低的情況下都會(huì)出現(xiàn)測(cè)量偏差的問題，因此在測(cè)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。