基于C8051F系列單片機的血糖儀電路原理設計與應用

本文主要探討基于C8051F系列單片機的血糖儀電路原理設計與應用分析，并同時提供仿制開發、調試生產的完整解決方案。
血糖測量通常采用電化學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)。參比電極用來定點位零點，電流流經工作電極和對電極工作電極和參比電極構成一個不通或基本少通電的體系，利用參比電極電位的穩定性來測量工作電極的電極電勢。工作電極和輔助電極構成一個通電的體系，用來測量工作電極通過的電流。利用三電極測量體系，來同時研究工作電極的點位和電流的關系。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合的應用，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轉換。該三個單位之間的轉換關系如下：
　　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顯示測量結果，轉換的方式采取使用特殊的代碼校正條來實現。
(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轉換器用來做小信號測量，小信號電流經過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定，有效提高測量精度。

圖2 C8051F410邏輯功能圖
溫度傳感器用于采集溫度信號，做溫度補償[4]。因為血糖試劑在溫度過高或過低的情況下都會出現測量偏差的問題，因此在測量過程中通過該溫度傳感器采集環境溫度，在試劑要求的溫度范圍之外該參數就可以用來作為溫度補償。