便攜式血糖儀設(shè)計

1、Logo,緒論,目錄,1,血糖儀的整體設(shè)計,2,系統(tǒng)硬件電路設(shè)計,3,系統(tǒng)軟件設(shè)計,4,血糖儀的調(diào)適與仿真,5,6,7,造型設(shè)計方案,PCB板制作,總結(jié),8,緒論·選題背景及研究意義,糖尿病(DM，Diabetes Mellitus)是一種常見的慢性非傳染性疾病，是由遺傳和環(huán)境因素相互作用而引起的臨床綜合征(慢性、全身性、代謝性疾病)，是終生性疾病。由人體內(nèi)胰腺分泌胰島素缺乏，或因胰島素功能失調(diào)所至。這種功能失調(diào)導(dǎo)致血中葡萄糖

2、濃度增高，從而危及體內(nèi)諸多系統(tǒng)，特別對血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)影響最大。,Logo,,中國心血管報告公布的數(shù)據(jù)顯示，近20年來，中國糖尿病患病率成倍增長，目前中國約有2000多萬糖尿病患者，耐糖量低減者2000萬，中國已經(jīng)成為全球糖尿病患者人數(shù)第二大國，僅次于印度。據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)計，到2025年,全球成人糖尿病患者人數(shù)將增至3億，而中國糖尿病人數(shù)已居世界第3位，未來50年內(nèi)糖尿病仍是中國一個嚴重的公共衛(wèi)生疾病問題。,Logo,,分析發(fā)現(xiàn)，在

3、人類基因和不良飲食習(xí)慣的影響下，年齡、肥胖癥、糖尿病家族史、高血壓、高血脂癥、低收入、日常體育鍛煉不足已是糖尿病及代謝綜合征主要危險因素，在加強健康普及教育的同時，系統(tǒng)地開發(fā)抗糖尿病新藥和新劑型,積極研發(fā)更先進的醫(yī)療器械來預(yù)防、控制和治療糖尿病及其并發(fā)癥具有積極的意義。,Logo,,血糖濃度是反映病情狀況的一個重要指標(biāo)，經(jīng)常性地進行血糖測量可及時把握病情變化并及早采取治療措施。嚴格控制血糖到接近正常水平，比一般的控制血糖，可使慢性并發(fā)

4、癥減少約2/3。因此，血糖監(jiān)測對于糖尿病患者是非常重要的。使用便攜式血糖儀進行測定并記錄結(jié)果，可了解一日內(nèi)血糖的波動幅度和平均值，及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況，并可作為調(diào)整藥物治療的依據(jù),Logo,,隨著疾病譜、醫(yī)學(xué)模式和醫(yī)療方式的改變，一些適用于社區(qū)、面向家庭的便攜式監(jiān)測和治療裝置將成為市場需求最多的醫(yī)療器械產(chǎn)品。目前我國醫(yī)療方式已經(jīng)開始從單純對疾病的院內(nèi)治療，逐步轉(zhuǎn)向院前預(yù)防、急救，院內(nèi)診斷、治療，院外監(jiān)測、康復(fù)以及日常家庭醫(yī)療保健等

5、多元化、多層次的現(xiàn)代化醫(yī)療保障體系。因此，適于基層社區(qū)醫(yī)生應(yīng)用的，可以面向家庭的便攜式監(jiān)測和治療裝置，將成為市場需求最多的醫(yī)療器械產(chǎn)品,Logo,選題背景及研究意義·小結(jié),未來醫(yī)學(xué)模式將由單純的治療型逐漸向治療與預(yù)防保健相結(jié)合的模式轉(zhuǎn)變，特別是隨著個人健康意識增強，性能良好、使用方便的用于家庭的預(yù)防治療設(shè)備、健康自我檢測設(shè)備將成為家庭中新的“家電”。,Logo,緒論·便攜式血糖儀概述,便攜式血糖儀至今，一共經(jīng)歷了五個

6、發(fā)展階段第一個階段是水洗式血糖儀，它的操作過程比較復(fù)雜，檢測前首先要在試紙上滴入血樣，一分鐘后把試紙放入水中沖洗，去除血樣中的紅細胞，然后再把試紙放入儀器中測試并得出測試結(jié)果第二個階段是擦血式血糖儀，它不需要用水沖洗試紙，當(dāng)血樣滴入試紙，產(chǎn)生反應(yīng)后將試紙上的血細胞擦去即可進行測試第三個階段是比色法血糖儀，常用的比色法有兩種，即目視比色法和光電比色法，它的優(yōu)點是操作簡單，測量結(jié)果準確第四個階段是電化學(xué)法血糖儀，包括葡萄糖氧化酶電極

7、測量法和葡萄糖脫氫酶電極測量法，它們的共同特點都是將血樣中的葡萄糖同試紙中的酶進行電化學(xué)反應(yīng)，它的測量時間大大縮短，而且測量精度高，目前市場上的血糖儀多采用此種方法。第五個階段是微采血量、多部位采血血糖儀，此種血糖儀顛覆了傳統(tǒng)的僅能手指采血的缺點，它可以在四肢，手掌等多部位進行采血，采血量降低到了0.3微升，這種幾乎不會感覺到疼痛的血糖儀必將在未來成為血糖儀市場上的主流產(chǎn)品。,Logo,血糖儀的發(fā)展,,縱觀血糖儀歷史的五個階段可以發(fā)現(xiàn)

8、，血糖儀正朝著體積越來越小，操作越來越簡單，越來越方便患者，精度越來越高，采血量越來越少方向發(fā)展。據(jù)了解美國雅培公司最新首創(chuàng)了目前世界上最先進的血糖檢測技術(shù)——生物電感應(yīng)技術(shù)，新一代的血糖儀已經(jīng)進入了多功能時代，未來的血糖儀將不僅僅可以測量人體血糖，它還將可以測量人體血酮、血壓、尿酸等。,Logo,血糖儀發(fā)展小結(jié),緒論·便攜式血糖儀的分類,一、按工作原理分類從工作原理上便攜式血糖儀分為兩種，一種是光電型，一種是電極型。光

9、電血糖儀有一個光電頭，但探測頭暴露在空氣里，很容易受到污染，影響測試結(jié)果，使用壽命比較短，一般在兩年之內(nèi)是比較準確的，兩年后需要定期做校準；電極型的測試原理比較科學(xué)，電極口內(nèi)藏，可以避免污染，并且測試的精讀比較高，正常使用的情況下，不需要校準，壽命長。,Logo,,二、按測糖方式分類目前市場上常見的血糖儀按照測糖技術(shù)可以分為電化學(xué)法測試和光反射技術(shù)測試兩大類。前者是酶與葡萄糖反應(yīng)產(chǎn)生的電子再運用電流記數(shù)設(shè)施，讀取電子的數(shù)量，再轉(zhuǎn)化成

10、葡萄糖濃度讀數(shù)。后者是通過酶與葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)生的中間（帶顏色物質(zhì)），運用檢測器檢測試紙反射面的反射光的強度，將這些反射光的強度轉(zhuǎn)化成葡萄糖濃度。,Logo,,三、按采血方式分類現(xiàn)在多數(shù)血糖儀都是破損型的，就是需要采血來測定血糖值。采血型的便攜式血糖儀從采血方式上有兩種，一種是滴血式（也叫抹血式），一種是吸血試。滴血式的血糖儀一般采血量比較大，疼痛感很強，患者比較痛苦。這一類型的血糖儀采血量要掌握好，如果采血偏多，會影響測試結(jié)果，如

11、果采血量不夠，操作失敗則會浪費試紙，這種血糖儀多為光電式的。,Logo,緒論·血糖檢測技術(shù),血糖檢測儀自1968年由國外研究人員Tom Clemens發(fā)明至今，已經(jīng)歷了有創(chuàng)、無創(chuàng)、連續(xù)動態(tài)檢測的階段，并向檢測治療一體化的方向發(fā)展。隨著血糖檢測儀性能的不斷改進，其準確性大大提高，其中連續(xù)動態(tài)血糖檢測儀可以更好地指導(dǎo)臨床用藥，必將大幅提高糖尿病的治療效果。血糖傳統(tǒng)檢測方法是從體內(nèi)抽取血液進行生化分析，這屬于有創(chuàng)檢測，不僅給病人帶

12、來痛苦，而且容易造成各種體液傳染性疾病傳播。近年來出現(xiàn)的無創(chuàng)檢測技術(shù)及連續(xù)監(jiān)測技術(shù)進行血糖濃度檢測的新技術(shù)，這種方法改變了傳統(tǒng)檢測方法的弊端，使用方便。,Logo,血糖微創(chuàng)檢測,血糖檢測從有創(chuàng)到微創(chuàng)的發(fā)展過程，也是血漿糖測定到毛細血管全血糖測定的發(fā)展，目前大多使用葡萄糖生物傳感器來檢測血糖濃度，按工作原理可分為電化學(xué)型、壓電型、熱電型、光學(xué)型等，其中電化學(xué)型是血糖檢測的主流。,Logo,,1962年，Clark就提出了葡萄糖生物傳感器的

13、原理，他們預(yù)示用一薄層葡萄糖氧化酶(GOD)覆蓋在氧電極表面，通過氧電極檢測溶液中溶解氧的消耗量可以間接測定葡萄糖的含量。1968年Updike和Hikcs根據(jù)此原理成功地制成了第一支葡萄糖生物傳感器。從此以后，基于酶電極的電流型生物傳感器得到了迅速的發(fā)展。,Logo,電化學(xué)型檢測原理,,根據(jù)生物電化學(xué)原理設(shè)計的便攜式血糖儀是采用一次性使用的葡萄糖氧化酶印刷電極(即血糖試條)作為傳感器，將被測血樣滴在試條上，電極上的氧化酶促使血樣中的

14、葡萄糖與氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)，相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式為：葡萄糖+O2+H2O=葡萄糖酸+H2O2,Logo,,,該反應(yīng)所產(chǎn)生的電子被導(dǎo)電介質(zhì)轉(zhuǎn)移給電極，電極在恒定的工作電壓(0．5V)作用下便產(chǎn)生電流。經(jīng)過一段時間后，酶電極的電流值的大小與血樣中葡萄糖濃度呈一定的線性關(guān)系，通過檢測電流變化與葡萄糖濃度的這個線性關(guān)系達到檢測血糖濃度的目的。簡單地說就是“施加一定電壓于經(jīng)酶反應(yīng)后的血液產(chǎn)生的電流會隨著血液中的血糖濃度的增加而增加"。通過精

15、確測量出這些微弱電流，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。,Logo,,值得注意的是：即使是某一濃度的血糖在試條產(chǎn)生的電流也會隨著時間的變化而變化，一般會隨著時間的增加而增加并逐漸趨向穩(wěn)定；而對于不同的濃度的血糖來說，在同一個時間點上，電流也隨著濃度的增加而增加。所以，在權(quán)衡時間和穩(wěn)定性后，確定某個時間點上的電流值和血糖濃度之間的關(guān)系是問題的核心。,Logo,,血糖是通過試條上的酶轉(zhuǎn)換為能導(dǎo)電的物質(zhì)并在其上施加一定的電壓來產(chǎn)

16、生相應(yīng)的電流，然后設(shè)備檢測出這個電流值，再通過相應(yīng)的計算公式反算成血糖值。電流值與血糖濃度并非成簡單的線性關(guān)系，而是受多方面因素影響的復(fù)雜關(guān)系。電流值檢測的精確與否直接影響測量結(jié)果，所加的用于產(chǎn)生電流的電壓大小、所使用的試紙條及用于檢測的血液量的多寡都會對其產(chǎn)生影響，過多和過少的血量都會影響檢測結(jié)果。因此，需要在大量的實驗下，才能得出比較準確的關(guān)系。,Logo,血糖無創(chuàng)檢測,無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)是在不損傷皮膚的條件下測量出人體血液中血糖濃

17、度的新方法。它能解除糖尿病患者經(jīng)?；炈枰尼槾倘⊙耐纯啵苊獠《就ㄟ^血液傳染的危險。同時它能有效地提高對血糖監(jiān)測的水平，降低患者的危險。,Logo,,一、采用光學(xué)方法測量血糖，這是近年國際上熱門的研究課題，目的是為糖尿病患者研制出無創(chuàng)、方便、連續(xù)實時監(jiān)測血糖濃度的便攜式監(jiān)測儀。但到目前為止，還沒有正式用于臨床的無創(chuàng)血糖檢測儀。,Logo,無創(chuàng)檢測分類,,二、采用唾液測量法測量血糖。經(jīng)醫(yī)務(wù)專家們通過大量的實驗研究，證明血糖濃度與

18、唾液中所含的淀粉酶成正比，所以，可以通過測量人體口腔中唾液含淀粉酶的多寡間接地知道血糖的高低。此種方法，可以避免病人因消毒不嚴而引起的細菌感染；另一方面，由于是無創(chuàng)探測，無痛苦，可以讓所有病人都能接受。這種探測方法的成功，除了要求研究高靈敏度、高特異性的試紙外，還應(yīng)該研究高靈敏度、和高線性度的檢測裝置。,Logo,,現(xiàn)有處于試驗階段的便攜式血糖儀，它通過發(fā)光二極管發(fā)出一定波長的光，照射在用唾液特殊處理的試紙上，再經(jīng)線性度和穩(wěn)定度很好的

19、光敏二極管接收試紙反射的光，然后經(jīng)一系列處理后，送入顯示器顯示血糖濃度的相對高低。此儀器目前存在的問題是用唾液檢測人體血糖濃度的相對變化荃本呈線性，穩(wěn)定度和靈敏度較高，操作使用方便。但是從試驗數(shù)據(jù)看出結(jié)果有一定的離散性，這可能是主要由于某些元件造成的，儀器要用于臨床還需要進一步的改進。這方面的工作仍在繼續(xù)。,Logo,血糖動態(tài)監(jiān)測,由于生化分析法和快速血糖儀這種有創(chuàng)或微創(chuàng)技術(shù)不能連續(xù)動態(tài)檢測患者的血糖而得不到更接近真實情況。因此，動態(tài)

20、血糖監(jiān)測系統(tǒng)(CGMS)應(yīng)運而生。動態(tài)光譜法可消除個體差異和測量條件對光譜檢測的影響。,Logo,,有研究認為，由于動脈的脈動現(xiàn)象，血管中血流量呈周期性變化，血液是不透明液體，光在血液中的穿透性要比在組織穿透小幾十倍，因此脈搏的變化可以引起近紅外光譜吸光度的變化，所以通過動態(tài)光譜記錄動脈充盈至最大與動脈收縮至最小時的吸光度值，可以消除個體差異和測量條件對光譜測量的影響，校正模型預(yù)測能力，提高光譜檢測的精度,Logo,優(yōu)勢所在,,動態(tài)血糖

21、檢測系統(tǒng)是由醫(yī)療人員操作，可以監(jiān)測患者3天的血糖變化，使醫(yī)生全面了解患者血糖波動類型和走勢的裝置。一般的動態(tài)血糖檢測系統(tǒng)包括探頭、信息記錄器、信息提取器和軟件系統(tǒng)。但是，目前，這種血糖檢測儀在技術(shù)上還不成熟，仍需利用靜脈抽血式血糖儀加以校正。,Logo,缺點所在,便攜式血糖儀概述·小結(jié),有創(chuàng)技術(shù)和無創(chuàng)技術(shù)各有優(yōu)劣，在一個較長的階段，兩種技術(shù)將取長補短，共同發(fā)展，但糖尿病的確診必須以靜脈血樣分析得出的血糖值作為標(biāo)準，無創(chuàng)和連續(xù)動

22、態(tài)式血糖檢測儀的準確性必須定期檢測校正。有創(chuàng)或微創(chuàng)血糖檢測技術(shù)發(fā)展比較成熟，盡管近年來無創(chuàng)和連續(xù)動態(tài)式血糖檢測技術(shù)發(fā)展很快，但仍有待繼續(xù)研究提高。采用無線電波和微波技術(shù)測量葡萄糖含量也在進行研究。相信隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，血糖檢測技術(shù)將向快速、準確、簡便方向提高。,Logo,緒論·傳感器類型,1967 年Updik 和Hicks 首次研制出以鉑電極為基體的葡萄糖氧化酶(GOD) 電極，用于定量檢測血清中的葡萄糖含量。該方

23、法中葡萄糖氧化酶固定在透析膜和氧穿透膜中間，形成一個“三明治”的結(jié)構(gòu)，再將此結(jié)構(gòu)附著在鉑電極的表面。在施加一定電位的條件下，通過檢測氧氣的減少量來確定葡萄糖的含量。由于大氣中氧氣分壓的變化，會導(dǎo)致溶液中溶解氧濃度的變化，從而影響測定的準確性。采用過氧化氫電極作為基礎(chǔ)電極，其優(yōu)點是葡萄糖濃度與產(chǎn)生的H2O2 有當(dāng)量關(guān)系，不受血液中氧濃度變化的影響。,Logo,經(jīng)典葡萄糖酶電極,,在葡萄糖氧化酶電極中引入化學(xué)介體(chemical medi

24、ator) 取代O2PH2O2 ，作用是把葡萄糖氧化酶氧化，使之再生后循環(huán)使用，而電子傳遞介體本身被還原，又在電極上被氧化。利用電子傳遞介體后，既不涉及O2也不涉及H2O2 ，而是利用具有較低氧化電位的傳遞介體在電極上產(chǎn)生的氧化電流，在測定葡萄糖時，可以避免其他電活性物質(zhì)的干擾，提高了測定的靈敏度和準確性。,Logo,介體葡萄糖酶電極,,第三代生物傳感器就是在無媒介體存在下，利用酶與電極間的直接電子傳遞設(shè)計制作葡萄糖傳感器。與經(jīng)典酶電極

25、和介體酶電極相比，既不需要氧分子，也不需要化學(xué)介體分子作為電機受體，通常也不需要固定化載體，而是將酶共價鍵合到化學(xué)修飾電極上，或?qū)⒚腹潭ǖ蕉嗫纂娋酆衔镄揎楇姌O上，使酶氧化還原活性中心與電極接近，直接電子傳遞就能夠相對容易地進行，從而使電極的響應(yīng)速度更快、靈敏度更高，真正實現(xiàn)酶的專一和高效催化,Logo,直接葡萄糖酶電極,血糖儀的整體設(shè)計·總體方案,本系統(tǒng)的設(shè)計，采用酶電極法對血糖進行采集。在葡萄糖氧化酶電極兩端加0.5V的電壓

26、，這個電壓要保持恒定，不能隨葡萄糖濃度的變化而變化。,Logo,,當(dāng)?shù)稳胙獦又?，血液中的葡萄糖在氧化酶的作用下與氧反應(yīng)產(chǎn)生微電流信號，由于此信號非常小，不便于測量，所以通過硬件電路將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，該電壓信號通過放大器進行放大和硬件濾波處理，再通過A／D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為可以被CPU處理的數(shù)字信號，輸入單片機并對其進行軟件濾波，進而對讀取的數(shù)據(jù)進行處理、轉(zhuǎn)換，換算成血糖含量數(shù)據(jù)，結(jié)果通過LCD顯示出來,Logo,,其中，濾波的目

27、的是去除干擾信號(主要是來自電源和各種因素產(chǎn)生的系統(tǒng)噪聲)，使得測試更加精確。一般來說，血糖測量至少有如圖所示的這些過程組成。,Logo,血糖儀的整體設(shè)計·主要器件介紹,設(shè)計中實現(xiàn)信號的有效傳輸和放大采用的是低功耗,低功率的運算放大器LM324。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而

28、消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。,Logo,LM324,,設(shè)計中采用的核心器件是AT89C51。它具有4k 字節(jié)FLASH閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。,Logo,AT89C51,,設(shè)計中實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換采用的是八位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808。它是一種單片CMOS器件，包括8位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、8通道多路

29、轉(zhuǎn)換器和與微處理器兼容的控制邏輯8通道多路轉(zhuǎn)換器，能直接連通8個單端模擬信號中任何一個。,Logo,ADC0808,,設(shè)計中系統(tǒng)的輸出模塊采用的是液晶顯示器LM016L，它具有可以直接顯示圖形、體積小、重量輕、功耗低等特點，適用于便攜式儀器的設(shè)計。,Logo,LM016L,系統(tǒng)硬件電路設(shè)計·信號前置通道設(shè)計,所謂微弱信號(本設(shè)計中弱電流范圍0~20µA)，不光指信號本身的幅值很小，更強調(diào)信號被噪聲所淹沒。血液與血糖

30、酶反應(yīng)產(chǎn)生的電流是極其微弱的，通常為幾微安到幾十微安。由于MCU上A/D轉(zhuǎn)換的是電壓信號，而我們所要確定的是電流信號。因此在放大電流信號的同時，還需要將它轉(zhuǎn)換為等效的電壓信號。另外，為了節(jié)電以及配合實際的試條的要求，血糖儀需要對檢測電極加電與否進行控制。,Logo,弱電流信號的檢測設(shè)計,,AT89C51介紹采用的是單片機芯片是AT89C51。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Prog

31、rammable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。,Logo,以單片機AT89C51為例的控制電路設(shè)計,,Logo,,單片機基本系統(tǒng)即單片機正常工作不可缺少的部分，進行設(shè)計都要在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行。它包括振蕩電路，復(fù)位電路和電源。,Logo,關(guān)于單片機最小應(yīng)用系統(tǒng),,TAL1，XTAL2為外接晶振的兩個引腳。接入晶振時，還要接人兩個瓷片電容C1，C2，晶振頻率1

32、2 MHz。,Logo,外接晶振,,上電復(fù)位正常后，PC值才為0000H，即指向R0M 的0000H單元。此外，專用寄存器SFR中的SP為O7H，即指向片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(片內(nèi)RAM)07H單元，P0～P3值為0FFH，其余的專用寄存器值大多為00H。復(fù)位電路有開機自動復(fù)位和手動復(fù)位。,Logo,復(fù)位與復(fù)位電路,,ADC0808介紹ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以

33、根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。,Logo,,LCD液晶顯示簡介,Logo,,一、引腳功能說明LCD采用標(biāo)準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄

34、存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。,Lo

35、go,,二、液晶顯示器的顯示原理:點陣圖形式液晶由M×N個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條

36、短亮線，長度為8個點；當(dāng)（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。,Logo,軟件總體設(shè)計,軟件部分是根據(jù)硬件電路的功能模塊而實現(xiàn)的，設(shè)計了主程序和幾個子程序模塊。測試流程主要由采樣、清屏、寫代碼、寫地址、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)、滿屏顯

37、示、數(shù)據(jù)顯示、延時、數(shù)據(jù)存儲等過程組成，整個系統(tǒng)程序都是采用結(jié)構(gòu)化方式進行設(shè)計的。血糖儀的相關(guān)子程序包括：A／D轉(zhuǎn)換子程序、血糖值顯示子程序、液晶顯示子程序等。這種通過軟件方法來優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計思想不僅簡化了儀器硬件結(jié)構(gòu)，而且降低了儀器功耗、成本和體積。,Logo,Logo,,Logo,軟件設(shè)計·血糖值顯示及報警程序設(shè)計,血糖儀的調(diào)試與仿真·問題及解決辦法,在硬件設(shè)計和調(diào)試過程中，有些器件的選擇很盲目，例如最初在選擇

38、電阻時由于PROTEUS中電阻類型很多，隨意的選擇并不能實現(xiàn)所要達到的功能,還由于沒有考慮到芯片的特性,引腳布局和實際不符，模塊的搭配不理想等，以至于在仿真的過程中總是提示錯誤不能運行，通過尋找合適的器件解決了出現(xiàn)的問題。,Logo,PCB板制作,一．去耦。每個功能型的重要部件的電源接入端跨接一個100 μF 的電解電容；每個集成電路芯片旁邊放置一個0.01 pF 的鉭電容作為去耦電容。ROM 、 RAM 存儲器件的電源線和地線之間直接

39、接入去禍電容。每10片左右的集成電路要加一片充放電電容 (鉭電容) ，或稱為蓄放電容，可以有效地抑制高頻噪聲。以上的元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短。,Logo,,二．正確接地。設(shè)想的電路是數(shù)字模擬混合的電路，存在著各種“地”。有生物電信號地、模擬地、數(shù)字地、機殼地 ( 屏蔽地)。模擬地部分采用串連并聯(lián)綜合一點接地，數(shù)字地采用多點接地。數(shù)字地和模擬地在一點相接。不同性質(zhì)的接地線：低電平的模擬地、數(shù)字地以及大功率驅(qū)動電路的地分開，在電源

40、接入處一點相連。,Logo,,三．正確選用元件，主要是選擇了抗干擾能力強的和精度高的器件，采用能增強抗干擾能力的電路和措施。四．加寬電源、地線寬度。地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號線，通常信號線寬為：0 .2 ~0 .3 mm ，最細寬度可達 0.05~0.07 mm ，電源線為1.2~2.5 mm。對數(shù)字電路的PCB 可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路，即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用。,Logo,,五．時鐘產(chǎn)生器盡量靠近到

41、用該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接，時鐘線盡量短。時鐘下使用大面積覆銅。石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線。六．用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。,Logo,,七．盡量縮短信號引線的長度，并盡量加粗信號引線的長度，以減小信號的衰減。 無用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源地的端都要接，不要懸空。以減少外界干擾和噪聲對芯片的影響。八．印制板盡量使用45°折

42、線而不用90°折線布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。九．印制板按頻率和電流開關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件要距離再遠些。弱信號電路，低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。任何信號都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區(qū)盡量小。,Logo,造型設(shè)計方案,,Logo,,,,,Logo,,,Logo,,設(shè)計中除了基本的測量血糖濃度的功能外，系統(tǒng)還增加了報警系統(tǒng)，使用戶不僅可以定時測量，而且還可以及時的了解病情，采取相應(yīng)措施。綜上所述，設(shè)

43、計的儀器具有以下特點：攜帶、使用方便：采用酶電極法原理簡化了血糖檢測的繁瑣程序；報警系統(tǒng)的加入使得用戶可以方便的了解自己的血糖狀況，進而及時采取有效措施控制病情。,Logo,,[1] Diabetes Atlas，(third edition)[EB／OL]．International Diabetes Federation，2007[2]劉娟，王尚奇，簡水生．血糖濃度檢測技術(shù)的最新進展[J]．激光生物學(xué)報，2005，14(5)：39

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49、總結(jié),本設(shè)計針對目前世界上人們都關(guān)注的并且在當(dāng)今比較熱門的糖尿病病人的血糖測試問題做了一次綜合的嘗試——設(shè)計一種簡單、適用的血糖儀。目前，無論是國外還是國內(nèi)，血糖儀的設(shè)計己經(jīng)取得了不錯的成果，通過查閱不同的資料和信息，對血糖儀的測試原理有了一定的了解，進而對整個血糖儀設(shè)計有了基本完整的構(gòu)想。,Logo,,[17]楊寧,胡學(xué)軍單片機與控制技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005:255～370[18]范立南,李雪飛,尹授遠.單

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