控制电路由CPU、CD4049、LCD、光源、键盘等器件组成,如图5所示。
CPU采用TI公司的高端处理器MSP430F149,是超低功耗、高性能的16位嵌入式处理器,采用先进的RISC结构,工作于32MHz[4];利用定时器0控制P1.3引脚产生周期为10kHz的方波,去控制光源;由于MSP430F149内部集成有60KB可编程Flash,可擦写10 000次,因此不需扩展程序存储器,大大节省了电路板的制作面积,提高了集成度;显示部分由122×32图形点阵式液晶EW12A03GLY组成,液晶的读写引脚E1、E2、A0分别由CPU的P2.0、P2.1、P2.2控制;VLED、VLSS为液晶屏提供背光电压;由于MSP430F149内部集成了高精度12位A/D转换,因此,不需要另外增加A/D芯片。差动放大的输出经滤波后接至MSP430F149的P6.0/A0引脚进行A/D转换。
2.3 光电转换和放大电路的设计
根据理论分析,将血糖浓度的测量转化成测量光强比,经光电转换后,又转换成测量电流比。因此,需采用对数放大和差动放大后,才能得到电流比。选用TI公司的LOG114放大器,内部集成有两路对数放大器与两个独立的差动放大器以及一个2.5V的内部基准电压,可以满足检测需要。该放大器专用于检测光纤线缆输出的光电二极管信号,不需外加电路。支持8个数量级的动态范围100pA~10mA,且具有高速率、高精度的性能,从而避免了由分立元件构成的电路所带来的二次误差,非常适合光控制系统。其电路如图6所示。两路光信号分别从1、3脚,4、5脚输入,放大倍数可以通过调节R1/R2的比值来调整,输出电压与输入电流关系为:
3 软件设计
软件结构主要由主程序、中断子程序及显示程序等模块组成,程序流程如图7所示。
基本流程是:按下启动键,系统在P1.3产生10kHz的脉冲去控制光源,使光源发出同频率、同强度、且波长分别为635nm、700nm的脉冲;MSP430F149通过ACTL(2-4)选择通道A0进行A/D转换,当转换完毕后,EOC信号变高,并对中断标志位ADIFG置位激活中断;在中断程序中将ADC产生的12位结果ADAT(低12位有效)进行存储,采样10次后,停止采样和脉冲发送。分析采样数据,如果测量值超出预设的警戒值则声音报警提示,同时将测量结果显示在LCD上,并返回主程序继续等待下一次测量中断。
4 试验结果
应用此系统采集两次进餐之间的血样,采样数据如表1所示,利用MATLAB对测量结果与Prestige血糖仪检测的结果进行拟合比较,如图8所示。
实验结果表明:此系统测量结果较好地反映了血糖浓度,具有检测功耗小、便携等优点,糖尿病患者可方便地在家中实现自我监护。
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