基于51系列單片機的血糖儀解決方案

　　血糖測量的電生物化學(xué)原理是當施加一定電壓于經(jīng)酶反應后的血液產(chǎn)生的電流會(huì )隨著(zhù)血液中的血糖濃度的增加而增加。通過(guò)精確測量出這些微弱電流，并根據電流值和血糖濃度的關(guān)系，反算出相應的濃度。所以，確定這個(gè)關(guān)系是問(wèn)題的核心。但其關(guān)系復雜，受多方面因素影響。電壓強度、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，然后采用曲線(xiàn)擬合或插值等數據處理方式來(lái)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(lái)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定性來(lái)測量工作電極的電極電勢。工作電極和輔助電極構成一個(gè)通電的體系，用來(lái)測量工作電極通過(guò)的電流。利用三電極測量體系，來(lái)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不同場(chǎng)合的應用，另外提供了mmol/L，mg/dl，g/l三種常見(jiàn)測量單位的自由切換并自動(dòng)轉換。該三個(gè)單位之間的轉換關(guān)系如下：

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

　　針對不同國家地區的不同要求，血糖儀可以采用以上任意一種單位來(lái)顯示測量結果，轉換的方式采取使用特殊的代碼校正條來(lái)實(shí)現。

　　(1)單片機及內部硬件資源的充分利用。Silicon labs C8051F410單片機內部集成了豐富的外圍模擬設備，使用戶(hù)可以充分利用其豐富的硬件資源。C8051F410單片機的邏輯功能圖如圖2所示。利用其中12位的A/D轉換器用來(lái)做小信號測量，小信號電流經(jīng)過(guò)電流采樣電路最終轉換為電壓由該A/D采樣，然后以既定的轉換程序計算出濃度顯示在液晶板上。利用12位的D/A轉換器可以輸出精確穩定的參比電壓用于三電極電化學(xué)測量過(guò)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(guò)改變D/A 值來(lái)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定，有效提高測量精度。

圖2 C8051F410邏輯功能圖