技术分享 | 晶华微SD82F466 HCT血糖仪方案-深圳宏兴微电子有限公司

技术分享 | 晶华微SD82F466 HCT血糖仪方案

2024-04-26

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概述

本文档描述了基于杭州晶华微电子股份有限公司SD82F466芯片研发的HCT(Hematocrit)血糖仪方案。HCT是指压积红细胞在血液中所占容积的比值，它反映红细胞和血浆的比例。血糖仪是利用电化学法分别测量血液和反应酶产生的直流电流值、交流阻抗和相角，利用测量值计算准确的血糖浓度。

工作原理

晶华微HCT血糖仪是以SD82F466为主控SoC，该SoC对于生化电化阻抗分析精度较高，搭配HCT血糖仪方案评估平台(AP) 、HCT血糖仪开发板(含测量试纸)使用，AP可直接下达命令给SoC进行校准和测试；测试完成后SoC将测试数据上传至AP，AP将数据转换为对应的阻抗、相角并在AP上直接显示出来。

HCT血糖仪利用电化学法测量原理，在高精度直流激励电压下，通过测量血液和反应酶产生的电流推算血液中葡萄糖溶度；根据在不同交流频率和峰峰值激励下测量出来的血液交流阻抗和相角值，计算HCT值。因为电化学反应程度和温度有较大关系，所以血糖仪开发板外部增加NTC测温电路用来测量温度校准。

SD82F466的HCT血糖仪应用开发方案

本文将重点介绍基于晶华微SD82F466芯片的HCT血糖仪应用。原理如图1所示，包括电源电路、HCT血糖测量电路(包含直流测量电路和交流测量电路)、温度校准电路、LCD驱动电路、RTC电路、蜂鸣器驱动电路、背光驱动电路、数据传输电路和按键。多路ADC通道用于采集电压ADC值，进而得出血液与反应酶产生的交流阻抗和相角。1组UART用于通信，2 路ADC用于温度检测校准电路，2个I/O用于按键电路。

图1 HCT血糖仪方案框图

SD82F466的HCT血糖仪原理图

图2 HCT血糖仪原理图

SD82F466芯片性能特点

SD82F466是由杭州晶华微推出的带HCT功能的血糖仪SoC芯片，内置高精度的生化电化阻抗测量模块，满足血糖仪方案测量精度要求，有以下特点：

🔹 ADC

1个高精度ADC，ENOB=19.3bits@15sps(Gain=16，FSR=±2.4V) ，模拟offset与Gain可调。

🔹 存储器

128k Bytes FLASH，8k Bytes SRAM。

🔹 系统时钟

内置32MHz高频RC振荡器和32.768kHz低频RC振荡器，无需外部时钟。

🔹 LCD驱动

带LCD驱动模块，支持4COM x 48SEG、6COM x 46SEG、8COM x 44SEG液晶驱动电路；驱动电压可选2.7V~5.2V (0.1V step)，驱动A/B型波形可选。

🔹 电源管理系统

内置低压检测电路。

内置传感器激励输出，输出电压可选，2.1V/2.4V/2.7V/3.0V/3.3V/3.6V/3.9V/4.2V/4.5V/VDD。

🔹 通信

内置2路UART通信接口、1路I²C通信接口、1路SPI通信接口。

🔹 温度传感器

内置硅温度传感器，可以单点校正，支持自动正反测。

🔹 OP

内置4个轨到轨运放OP1/2/3/4，失调可校准。

🔹 DAC

内置2个12bits DAC。

🔹 正弦波发生器

内置正弦波输出，输出频率1kHz~200kHz可选，支持自定义波形。

🔹 低功耗

典型工作电流：400μA/MIPS@3.3V，休眠电流1μA，待机状态下加RTC典型值2μA。

HCT血糖仪方案评估平台

HCT血糖仪方案评估平台可通过AP上的按钮来下发命令给SoC，用来调节SoC内部配置参数，实时观测直流电流、交流阻抗和相角的数据变化，且可将测试结果通过Excel表格形式导出， AP界面示意图如下：

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图3 HCT血糖仪方案评估平台(AP)

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图4 直流测量数据显示窗口示意图

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图5 交流阻抗相角测量数据显示窗口示意图

总结

本文介绍的晶华微SD82F466 SoC 芯片方案，充分利用其丰富的内置硬件资源，可满足血糖仪高精度测量需求，搭配自主研发的搭配HCT血糖仪方案评估平台，用户可以通过AP平台实时观测测量数据变化，测试结果可通过Excel表格形式导出，更加便捷、直观地评估HCT和血糖测量精度规格。