糖尿病是一種常見嚴(yán)重危害人類健康的慢性疾病，近年來的發(fā)病人數(shù)逐年上升，患者必須定時進(jìn)行血糖監(jiān)測，才能控制病情并有針對性的治療。血糖儀已經(jīng)成為一種常見的家庭醫(yī)療器械，市面上大多數(shù)的血糖儀價格和精度難以兼得。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，一款功能強(qiáng)大而價格便宜的血糖儀應(yīng)運(yùn)而生，本文將介紹一款采用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

　　血糖值的檢測方法采用的是生物電化學(xué)方法，其原理：血糖測試條插入血糖儀后，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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電子或微電流，

　　電子數(shù)量或者微電流的強(qiáng)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，并根據(jù)電流值和血糖濃度的關(guān)系，反算出相應(yīng)的濃度。為了測量精確的電流值，往往需要強(qiáng)大的模擬信號調(diào)理電路。如圖1：

　　由圖1看出，普通血糖儀的模擬電路要求：1.至少2個以上低偏移、低溫度系數(shù)、低偏置電流的運(yùn)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血糖儀方案描述

　　PIC24 CTMU血糖測試方法

　　模擬信號調(diào)理電路無需外加，只需MCU內(nèi)部集成的CTMU單元和高精度來ADC完成。如下圖2：

　　該方案也是基于血糖測量的電化學(xué)原理，但其實(shí)現(xiàn)方法顛覆了以往血糖的測試方法。本設(shè)計(jì)介紹了的是一款單芯片設(shè)計(jì)方案，以Microchip最新的 PIC24F”GC”系列MCU為核心，外圍電路設(shè)計(jì)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。如下圖3是血糖儀的硬件框圖：

　　具體原理：當(dāng)測試條上滴入血樣，血液中的葡萄糖與測試條上的酶發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電荷Q，而電荷與血糖濃度呈線性關(guān)系，所以，只需測出紙條上的電荷量就可以知道血糖的濃度。這里與大多數(shù)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(nèi)部提供，主要包括：高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、可編程的恒流源、數(shù)字處理器和存儲器、高精度定時器、參考電壓源等。如下圖4是測量電荷MCU內(nèi)部邏輯圖：

　　圖 3可以看出，外圍電路很簡單，只需一個血糖測試座和一個顯示屏。該設(shè)計(jì)中，主控XIN芯片選用了Microchip的新推出的PIC24FJ”GC”系列 MCU，該系列芯片具有強(qiáng)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(yùn)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。另外該芯片還集成LCD驅(qū)動、支持USB OTG、RTCC等模塊，F(xiàn)lash從64kb-128kb，RAM 8kb，采用改進(jìn)型哈佛架構(gòu)，最高運(yùn)行速度可達(dá)16MIPS（32MHz時），集成17位x17位單周期硬件乘法器等等。這些資源完全滿足一個高精度低功耗低成本的血糖儀設(shè)計(jì)需求。