基于51系列單片機(jī)的血糖儀解決方案

　　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。

　　內(nèi)部具有32/16kB的Flash存儲(chǔ)器可用于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。2kB的集成RAM作為測(cè)量數(shù)據(jù)的緩沖。血糖儀需要將每次測(cè)量數(shù)據(jù)及日期記錄在非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)中，通常采用Flash存儲(chǔ)器，但Flash存儲(chǔ)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(shí)候再將數(shù)據(jù)寫入Flash中，間接提高血糖儀測(cè)量效率。

　　(2)電源設(shè)計(jì)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(gè)血糖儀的供電。在整個(gè)儀器的供電電路結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)電源開關(guān)電路，當(dāng)關(guān)機(jī)時(shí)除了MCU和實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(zhǎng)電池的使用時(shí)間。MCU的喚醒通過中斷實(shí)現(xiàn)，當(dāng)開關(guān)按鍵按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)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(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)，采用s-3530A實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片[5]。該實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)計(jì)算閏年，并且以BCD碼格式表示年月日時(shí)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(jì)。終端客戶只需要進(jìn)行血糖測(cè)試及測(cè)試的歷史記錄，而調(diào)試人員需要知道測(cè)量的電流值以檢測(cè)該儀器的質(zhì)量，因此，本方案特意設(shè)計(jì)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(jiǎn)單實(shí)用一根特殊的測(cè)試條就可以讓該儀器計(jì)入超級(jí)用戶模式，該模式提供了測(cè)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(cè)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(cè)試和最終的銷售可以使用同一個(gè)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。

　　(5)血糖儀的代碼校正。血糖儀沒更換一批試劑就需要進(jìn)行代碼校正，所謂代碼校正實(shí)際上就是向血糖儀輸入新的一組擬合曲線的參數(shù)，該參數(shù)會(huì)被事先燒寫在代碼校正條上，校正代碼條如圖3。其中特征代碼實(shí)際就是擬合曲線的參數(shù)的整合成一個(gè)特殊的代碼形式。圖4是試劑條，由專業(yè)生物醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)調(diào)配，因?yàn)槊颗噭l的調(diào)配不可能一致，因此每次的擬合曲線參數(shù)也不一樣，該參數(shù)由該機(jī)構(gòu)提供，并燒寫相應(yīng)的校正代碼條隨試劑交付終端用戶使用。用戶每次購買一批新試劑的時(shí)候必須先通過代碼校正條修改血糖儀的參數(shù)。代碼校正條的設(shè)計(jì)采用和試劑條同樣的接口，因此只需要像使用試劑條一樣直接插入血糖儀的檢測(cè)端口，就可以方便地將新參數(shù)輸入到血糖儀。

圖3 校正代碼條

圖4 試劑

　(6)基于上一點(diǎn)的要求，血糖儀的端口既要可以正確讀取試劑條，又要可以讀取校正代碼條，因此該端口是兩個(gè)功能的復(fù)合端口。因此電路上設(shè)計(jì)了巧妙的電路轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)用以在根據(jù)插入的介質(zhì)自動(dòng)判斷是試劑條還是代碼校正條并正確讀取。

　　(7)特殊代碼校正條的設(shè)計(jì)。由于本方案設(shè)計(jì)了單位自動(dòng)轉(zhuǎn)換，一般用戶模式和超級(jí)用戶模式等功能，這些功能的實(shí)現(xiàn)都依靠特殊代碼校正條來實(shí)現(xiàn)，原理就是選取幾個(gè)特殊代碼，燒寫在代碼校正條中，利用血糖儀可以自動(dòng)讀取代碼校正條來設(shè)置參數(shù)的功能，當(dāng)讀到代碼時(shí)先判斷是否特殊代碼，如果是就進(jìn)行相應(yīng)的操作，否則就進(jìn)入新參數(shù)設(shè)置，如圖7。特殊代碼包括如下內(nèi)容，轉(zhuǎn)換單位的代碼，切換工作模式的代碼，清除內(nèi)存的代碼等。