基于C8051F系列單片機的血糖儀電路原理設(shè)計與應(yīng)用
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內(nèi)部具有32/16kB的Flash存儲器可用于存儲測量數(shù)據(jù)。2kB的集成RAM作為測量數(shù)據(jù)的緩沖。血糖儀需要將每次測量數(shù)據(jù)及日期記錄在非易失性存儲介質(zhì)中，通常采用Flash存儲器，但Flash存儲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)機的時候再將數(shù)據(jù)寫入Flash中，間接提高血糖儀測量效率。
(2)電源設(shè)計采用兩節(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作為整個血糖儀的供電。在整個儀器的供電電路結(jié)構(gòu)上，設(shè)計電源開關(guān)電路，當(dāng)關(guān)機時除了
MCU和實時時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和實時時鐘進(jìn)入休眠或節(jié)電狀態(tài)，可以大大節(jié)省待機的耗電，延長電池的使用時間。MCU的喚醒通過中斷實現(xiàn)，當(dāng)開關(guān)按鍵按下時產(chǎn)生一個按鍵中斷，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)實時時鐘設(shè)計，采用s-3530A實時時鐘芯片[5]。該實時時鐘具有高精度低功耗的特點，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總線與單片機連接，有效節(jié)省單片機I/O口線。自動計算閏年，并且以BCD碼格式表示年月日時間數(shù)據(jù)，為MCU的讀寫提供很大方便。
(4)不同用戶模式設(shè)計。終端客戶只需要進(jìn)行血糖測試及測試的歷史記錄，而調(diào)試人員需要知道測量的電流值以檢測該儀器的質(zhì)量，因此，本方案特意設(shè)計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，只需要簡單實用一根特殊的測試條就可以讓該儀器計入超級用戶模式，該模式提供了測試電流的顯示界面，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)測試和最終的銷售可以使用同一個程序，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。其中特征代碼實際就是擬合曲線的參數(shù)的整合成一個特殊的代碼形式。圖4是試劑條，由專業(yè)生物醫(yī)學(xué)機構(gòu)調(diào)配，因為每批試劑條的調(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端口，就可以方便地將新參數(shù)輸入到血糖儀。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/199862.htm
圖3 校正代碼條
(6)基于上一點的要求，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，因此該端口是兩個功能的復(fù)合端口。因此電路上設(shè)計了巧妙的電路轉(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。由于本方案設(shè)計了單位自動轉(zhuǎn)換，一般用戶模式和超級用戶模式等功能，這些功能的實現(xiàn)都依靠特殊代碼校正條來實現(xiàn)，原理就是選取幾個特殊代碼，燒寫在代碼校正條中，利用血糖儀可以自動讀取代碼校正條來設(shè)置參數(shù)的功能，當(dāng)讀到代碼時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。
電路實現(xiàn)及人機界面
血糖儀電路結(jié)構(gòu)如圖5。血糖儀采用一塊PDM1621-893的定制液晶模塊作為人機界面，該模塊可以實現(xiàn)諸如實時時鐘，電池電量，測量單位，報警信號，代碼提示等多種顯示，另外結(jié)合對三位七段數(shù)碼顯示的編程可以在多個工作模式下提供盡可能豐富的提示信息。液晶面板結(jié)構(gòu)如圖6。整個血糖儀的操作流程如圖7。
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