糖尿病是一種常見嚴重危害人類健康的慢性疾病，近年來的發病人數逐年上升，患者必須定時進行血糖監測，才能控制病情並有針對性的治療。血糖儀已經成為一種常見的家庭醫療器械，市面上大多數的血糖儀價格和精度難以兼得。隨著電子技術的發展，一款功能強大而價格便宜的血糖儀應運而生，本文將介紹一款採用Microchip PIC24”GC”系列MCU，利用CTMU功能測定血糖濃度的新方法。
血糖儀測試原理
血糖值的檢測方法採用的是生物電化學方法，其原理：血糖測試條插入血糖儀後，在測試條的頂端滴入血樣，血液中的葡萄糖與血糖測試條上的酶發生化學反應，產生電子或微電流，電子數量或者微電流的強弱隨著血液中血糖濃度的增加而增加。普通血糖儀的測試方法，通過精確測量微弱電流的大小，並根據電流值和血糖濃度的關係，反算出相應的濃度。為了測量精確的電流值，往往需要強大的模擬信號調理電路。普通血糖儀的模擬電路要求：1.至少2個以上低偏移、低溫度係數、低偏置電流的運算放大器。2.至少1路12bit以上的ADC，最好是16bit，滿足這2個條件是普通血糖儀的基本要求，但這樣的方案的成本非常高。
PIC24 CTMU血糖測試方法
模擬信號調理電路無需外加，只需MCU內部集成的CTMU單元和高精度來ADC完成。該方案也是基於血糖測量的電化學原理，但其實現方法顛覆了以往血糖的測試方法。本設計介紹了的是一款單晶片設計方案，以Microchip最新的 PIC24F”GC”系列MCU為核心，外圍電路設計簡單，測試條直接與MCU I/O口連接完成一個快速、高精度、低成本、低功耗的血糖測試。具體原理：當測試條上滴入血樣，血液中的葡萄糖與測試條上的酶發生反應產生電荷Q，而電荷與血糖濃度呈線性關係，所以，只需測出紙條上的電荷量就可以知道血糖的濃度。這裡與大多數血糖測試方法稍有不同的是測量電荷量，而不是電流值。測量電荷Q用到模擬裝置，完全由MCU內部提供，主要包括：高精度模數轉換器（ADC）、可編程的恆流源、數字處理器和存儲器、高精度定時器、參考電壓源等。外圍電路很簡單，只需一個血糖測試座和一個顯示屏。該設計中，主控XIN晶片選用了Microchip的新推出的PIC24FJ”GC”系列 MCU，該系列晶片具有強大的高級模擬特性和超低功耗特性。高級模擬資源有16bit Σ-ΔADC、12bit SAR ADC、10bit DAC、充電時間單元（CTMU）、2個運算放大器、比較器、片上Vref等。同時具有超低功耗特性，多種功耗管理模式，深度睡眠3.3V時典型電流40nA，RTCC開啟32kHz，3.3V時典型電流 400nA。另外該晶片還集成LCD驅動、支持USB OTG、RTCC等模塊，Flash從64kb-128kb，RAM 8kb，採用改進型哈佛架構，最高運行速度可達16MIPS（32MHz時），集成17位x17位單周期硬體乘法器等等。這些資源完全滿足一個高精度低功耗低成本的血糖儀設計需求。
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