导言
糖尿病是一种常见严重危害人类健康的缓慢疾病，近年来的发患者数逐年上升，患者有必要守时进行血糖监测，才干操控病况并有针对性的医治。血糖仪现已成为一种常见的家庭医疗器械，市面上大多数的血糖仪价格和精度难以兼得。跟着电子技能的开展，一款功用强壮而价格便宜的血糖仪应运而生，本文将介绍一款选用Microchip PIC24”GC”系列MCU，使用CTMU功用测定血糖浓度的新办法。
血糖仪测验原理
血糖值的检测办法选用的是生物电化学办法，其原理：血糖测验条刺进血糖仪后，在测验条的顶端滴入血样，血液中的葡萄糖与血糖测验条上的酶发生化学反响，发生电子或微电流，
电子数量或许微电流的强弱跟着血液中血糖浓度的添加而添加。
一般血糖仪的测验办法
经过准确丈量弱小电流的巨细，并依据电流值和血糖浓度的联系，反算出相应的浓度。为了丈量准确的电流值，往往需求强壮的模仿信号调度电路。如图1：
由图1看出，一般血糖仪的模仿电路要求：1.至少2个以上低偏移、低温度系数、低偏置电流的运算放大器。2.至少1路12bit以上的ADC，最好是16bit，满意这2个条件是一般血糖仪的基本要求，但这样的计划的本钱十分高。
PIC24 CTMU血糖仪计划描绘
PIC24 CTMU血糖测验办法
模仿信号调度电路无需外加，只需MCU内部集成的CTMU单元和高精度来ADC完结。如下图2：
该计划也是依据血糖丈量的电化学原理，但其完结办法推翻了以往血糖的测验办法。本规划介绍了的是一款单芯片规划计划，以Microchip最新的PIC24F”GC”系列MCU为中心，外围电路规划简略，测验条直接与MCU I/O口衔接完结一个快速、高精度、低本钱、低功耗的血糖测验。如下图3是血糖仪的硬件框图：
详细原理：当测验条上滴入血样，血液中的葡萄糖与测验条上的酶发生反响发生电荷Q，而电荷与血糖浓度呈线性联系，所以，只需测出纸条上的电荷量就能够知道血糖的浓度。这儿与大多数血糖测验办法稍有不同的是丈量电荷量，而不是电流值。丈量电荷Q用到模仿设备，彻底由MCU内部供给，首要包含：高精度模数转换器(ADC)、可编程的恒流源、数字处理器和存储器、高精度守时器、参阅电压源等。如下图4是丈量电荷MCU内部逻辑图：
图3能够看出，外围电路很简略，只需一个血糖测验座和一个显现屏。该规划中，主控XIN芯片选用了Microchip的新推出的PIC24FJ”GC”系列MCU，该系列芯片具有强壮的高档模仿特性和超低功耗特性。高档模仿资源有16bit Σ-ΔADC、12bit SAR ADC、10bit DAC、充电时刻单元(CTMU)、2个运算放大器、比较器、片上Vref等。一起具有超低功耗特性，多种功耗管理模式，深度睡觉3.3V时典型电流40nA，RTCC敞开32kHz，3.3V时典型电流400nA。别的该芯片还集成LCD驱动、支撑USB OTG、RTCC等模块，Flash从64kb-128kb，RAM 8kb，选用改进型哈佛架构，最高运转速度可达16MIPS(32MHz时)，集成17位x17位单周期硬件乘法器等等。这些资源彻底满意一个高精度低功耗低本钱的血糖仪规划需求。
PIC24 CTMU测血糖办法及流程
如图3，恒流源由MCU内部的CTMU供给，测验条与恒流源经过开关衔接，开关由MCU内部操控，正常情况下开关处于闭合状况。当血糖测验条上未滴入血样时，测验条出现很高的电阻，测验条相当于一个无穷大的电阻与一个电压源并联。当测验条上滴入血样，血样与化学酶发生反响，这时经过ADC检测测验条2端的电压，当电压发生由高到低的骤变时，MCU内部断开电流源与测验条的衔接开关，等候一段时刻(浸泡时刻)，等候血样与酶充沛反响到达电荷安稳，浸泡时刻到了，发动守时器计时，一起康复恒流源与测验条的衔接，持续监督血液测验条的电压，当检测到电压有明显添加时，中止守时器计时，丈量的时刻即为电荷移除需求的时刻，血样中总的电荷量依据公式Q=I*t(其间I是恒流源的设定值，T是守时器测得的时刻)，再经处理器MCU计算出电荷量Q值。详细流程请参阅图5：
流程图中，电荷总量Q现已得到，再依据电荷量换算出实践的血糖浓度。理论血糖浓度与电荷量成线性联系，实践需在挑选若干重要浓度点做很多试验来确认，然后选用曲线拟合或插值等数据处理方式来确认其与电荷量之间的联系，终究再依据这种联系把电荷量计算成血糖浓度BGL。
下图6是血糖浓度是50mg/dl的血样，在浸泡时刻为1s时，检测测验条2端电压(Volts)与时刻T的曲线图。
血糖仪经过LCD显现当时的血糖浓度信息，每次丈量的血糖浓度数据一起存放在片内Flash存储器中，具有掉电维护功用，无需外部EEPROM。一起片上集成USB，能够与上位机PC进行通讯，将收集的血糖浓度信息传输给PC，便于管理患者的健康状况。关于便携式血糖仪，一般选用电池供电，电池的寿数至关重要，所以对血糖仪的全体功耗要求更为严厉。本规划选用的PIC24”GC”系列MCU，具有国际纳瓦技能的超低功耗工艺，能够大大下降产品的功耗.一起片上集成的LCD Driver能够直接驱动LCD屏，也能够帮客户大大节约本钱。
结束语
本规划选用Microchip公司新推出的P%&&&&&%24”GC”系列产品，使用片上强壮的高精度模仿电路来丈量血糖，无需外置高精度ADC和运放，使得产品电路大大简化，功能愈加安稳，外形愈加细巧。别的,也充沛使用到MCU的超低功耗特性，下降了产品功耗。总的来说，该规划用较少的外围器材完结了精准的血糖丈量，下降了客户本钱，一起延长了产品寿数。因而，该计划是小体积、低功耗、使用灵敏、可靠性高、便携式高精度血糖仪的最佳挑选。
