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概 述

本文檔描述了基于杭州晶華微電子股份有限公司SD82F466芯片研發(fā)的HCT(Hematocrit)血糖儀方案。HCT是指壓積紅細(xì)胞在血液中所占容積的比值，它反映紅細(xì)胞和血漿的比例。血糖儀是利用電化學(xué)法分別測量血液和反應(yīng)酶產(chǎn)生的直流電流值、交流阻抗和相角，利用測量值計算準(zhǔn)確的血糖濃度。

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工作原理

晶華微HCT血糖儀是以SD82F466為主控SoC，該SoC對于生化電化阻抗分析精度較高，搭配HCT血糖儀方案評估平臺(AP) 、HCT血糖儀開發(fā)板(含測量試紙)使用，AP可直接下達(dá)命令給SoC進(jìn)行校準(zhǔn)和測試；測試完成后SoC將測試數(shù)據(jù)上傳至AP，AP將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的阻抗、相角并在AP上直接顯示出來。

HCT血糖儀利用電化學(xué)法測量原理，在高精度直流激勵電壓下，通過測量血液和反應(yīng)酶產(chǎn)生的電流推算血液中葡萄糖溶度；根據(jù)在不同交流頻率和峰峰值激勵下測量出來的血液交流阻抗和相角值，計算HCT值。因為電化學(xué)反應(yīng)程度和溫度有較大關(guān)系，所以血糖儀開發(fā)板外部增加NTC測溫電路用來測量溫度校準(zhǔn)。

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SD82F466的HCT血糖儀應(yīng)用開發(fā)方案

本文將重點介紹基于晶華微SD82F466芯片的HCT血糖儀應(yīng)用。原理如圖1所示，包括電源電路、HCT血糖測量電路(包含直流測量電路和交流測量電路)、溫度校準(zhǔn)電路、LCD驅(qū)動電路、RTC電路、蜂鳴器驅(qū)動電路、背光驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)傳輸電路和按鍵。多路ADC通道用于采集電壓ADC值，進(jìn)而得出血液與反應(yīng)酶產(chǎn)生的交流阻抗和相角。1組UART用于通信，2 路ADC用于溫度檢測校準(zhǔn)電路，2個I/O用于按鍵電路。

圖1 HCT血糖儀方案框圖

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SD82F466的HCT血糖儀原理圖

圖2 HCT血糖儀原理圖

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SD82F466芯片性能特點

SD82F466是由杭州晶華微推出的帶HCT功能的血糖儀SoC芯片，內(nèi)置高精度的生化電化阻抗測量模塊，滿足血糖儀方案測量精度要求，有以下特點：

ADC

1個高精度ADC，ENOB=19.3bits@15sps(Gain=16，F(xiàn)SR=±2.4V) ，模擬offset與Gain可調(diào)。

存儲器

128k Bytes FLASH，8k Bytes SRAM。

系統(tǒng)時鐘

內(nèi)置32MHz高頻RC振蕩器和32.768kHz低頻RC振蕩器，無需外部時鐘。

LCD驅(qū)動

帶LCD驅(qū)動模塊，支持4COM x 48SEG、6COM x 46SEG、8COM x 44SEG液晶驅(qū)動電路；驅(qū)動電壓可選2.7V~5.2V (0.1V step)，驅(qū)動A/B型波形可選。

電源管理系統(tǒng)

內(nèi)置低壓檢測電路。 內(nèi)置傳感器激勵輸出，輸出電壓可選，2.1V/2.4V/2.7V/3.0V/3.3V/3.6V/3.9V/4.2V/4.5V/VDD。

通信

內(nèi)置2路UART通信接口、1路I2C通信接口、1路SPI通信接口。

溫度傳感器

內(nèi)置硅溫度傳感器，可以單點校正，支持自動正反測。

OP

內(nèi)置4個軌到軌運放OP1/2/3/4，失調(diào)可校準(zhǔn)。

DAC

內(nèi)置2個12bits DAC。

正弦波發(fā)生器

內(nèi)置正弦波輸出，輸出頻率1kHz~200kHz可選，支持自定義波形。

低功耗

典型工作電流：400μA/MIPS@3.3V，休眠電流1μA，待機(jī)狀態(tài)下加RTC典型值2μA。

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HCT血糖儀方案評估平臺

HCT血糖儀方案評估平臺可通過AP上的按鈕來下發(fā)命令給SoC，用來調(diào)節(jié)SoC內(nèi)部配置參數(shù)，實時觀測直流電流、交流阻抗和相角的數(shù)據(jù)變化，且可將測試結(jié)果通過Excel表格形式導(dǎo)出， AP界面示意圖如下：

圖3 HCT血糖儀方案評估平臺(AP)

圖4 直流測量數(shù)據(jù)顯示窗口示意圖

圖5 交流阻抗相角測量數(shù)據(jù)顯示窗口示意圖

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總結(jié)

本文介紹的晶華微SD82F466 SoC 芯片方案，充分利用其豐富的內(nèi)置硬件資源，可滿足血糖儀高精度測量需求，搭配自主研發(fā)的搭配HCT血糖儀方案評估平臺，用戶可以通過AP平臺實時觀測測量數(shù)據(jù)變化，測試結(jié)果可通過Excel表格形式導(dǎo)出，更加便捷、直觀地評估HCT和血糖測量精度規(guī)格。