糖尿病是一种常见严重危害人类健康的慢性疾病，近年来的发病人数逐年上升，患者必须定时进行血糖监测，才能控制病情并有针对性的治疗。血糖仪已经成为一种常见的家庭医疗器械，市面上大多数的血糖仪价格和精度难以兼得。随着电子技术的发展，一款功能强大而价格便宜的血糖仪应运而生，本文将介绍一款采用Microchip PIC24“GC”系列MCU，利用CTMU功能测定血糖浓度的新方法。

血糖仪测试原理

血糖值的检测方法采用的是生物电化学方法，其原理：血糖测试条插入血糖仪后，在测试条的顶端滴入血样，血液中的葡萄糖与血糖测试条上的酶发生化学反应，产生电子或微电流，电子数量或者微电流的强弱随着血液中血糖浓度的增加而增加。

普通血糖仪的测试方法

通过精确测量微弱电流的大小，并根据电流值和血糖浓度的关系，反算出相应的浓度。为了测量精确的电流值，往往需要强大的模拟信号调理电路。

普通血糖仪的模拟电路要求：1.至少2个以上低偏移、低温度系数、低偏置电流的运算放大器。2.至少1路12bit 以上的ADC，最好是16 bit，满足这2个条件是普通血糖仪的基本要求，但这样的方案的成本非常高。

PIC24 CTMU血糖仪方案描述

PIC24 CTMU血糖测试方法

模拟信号调理电路无需外加，只需MCU内部集成的CTMU单元和高精度来ADC完成。

该方案也是基于血糖测量的电化学原理，但其实现方法颠覆了以往血糖的测试方法。本设计介绍的是一款单芯片设计方案，以Microchip全新的PIC24F“GC” 系列MCU为核心，外围电路设计简单，测试条直接与MCU I/O口连接完成一个快速、高精度、低成本、低功耗的血糖测试。

具体原理：当测试条上滴入血样，血液中的葡萄糖与测试条上的酶发生反应产生电荷Q，而电荷与血糖浓度呈线性关系，所以，只需测出纸条上的电荷量就可以知道血糖的浓度。这里与大多数血糖测试方法稍有不同的是测量电荷量，而不是电流值。测量电荷Q用到模拟装置，完全由MCU内部提供，主要包括：高精度模数转换器（ADC)、可编程的恒流源、数字处理器和存储器、高精度定时器、参考电压源等。

PIC24 CTMU测血糖方法及流程

如图3，恒流源由MCU内部的CTMU提供，测试条与恒流源通过开关连接，开关由MCU内部控制，正常情况下开关处于闭合状态。当血糖测试条上未滴入血样时，测试条呈现很高的电阻，测试条相当于一个无穷大的电阻与一个电压源并联。当测试条上滴入血样，血样与化学酶发生反应，这时通过ADC检测测试条2端的电压，当电压产生由高到低的突变时，MCU内部断开电流源与测试条的连接开关，等待一段时间（浸泡时间），等待血样与酶充分反应达到电荷稳定，浸泡时间到了，启动定时器计时，同时恢复恒流源与测试条的连接，继续监视血液测试条的电压，当检测到电压有明显增加时，停止定时器计时，测量的时间即为电荷移除需要的时间，血样中总的电荷量根据公式Q=I*t（其中 I是恒流源的设定值，T是定时器测得的时间），再经处理器MCU计算出电荷量Q值

血糖仪通过LCD显示当前的血糖浓度信息，每次测量的血糖浓度数据同时存放在片内Flash存储器中，具有掉电保护功能，无需外部EEPROM。同时片上集成USB，可以与上位机PC进行通讯，将采集的血糖浓度信息传输给PC，便于管理病人的健康状况。对于便携式血糖仪，一般采用电池供电，电池的寿命至关重要，所以对血糖仪的整体功耗要求更为严格。本设计采用的PIC24“GC”系列MCU，拥有世界纳瓦技术的低功耗工艺，可以大大降低产品的功耗。同时片上集成的LCD Driver可以直接驱动LCD屏，也可以帮客户大大节省成本。

结束语

本设计采用Microchip公司新推出的PIC24“GC”系列产品，利用片上强大的高精度模拟电路来测量血糖，无需外置高精度ADC和运放，使得产品电路大大简化，性能更加稳定，外形更加小巧。另外,也充分利用到MCU的超低功耗特性，降低了产品功耗。总的来说，该设计用较少的外围器件完成了精准的血糖测量，降低了客户成本，同时延长了产品寿命。因此，该方案是小体积、低功耗、应用灵活、可靠性高、便携式高精度血糖仪的完美选择。