糖是我们身体必不可少的营养之一。人们摄入谷物、蔬果等，经过消化系统转化为单糖(如葡萄糖等)进入血液，运送到全身细胞，作为能量的来源。当食物消化完毕后，储存的肝糖即成为糖的正常来源，维持血糖的正常浓度。人体的血糖是由一对矛盾的激素调节的：他们就是胰岛素和胰高血糖素，当感受到血液中的血糖低的时候，胰岛的A细胞会分泌胰高血糖素，动员肝脏的储备糖原，释放入血液，导致血糖上升;当感受到血液中的血糖过高的时候胰岛的B细胞会分泌胰岛素，促进血糖变成肝糖原储备或者促进血糖进入组织细胞。
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。如图1:
图1
由图1看出，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。如下图2:
图2
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。本设计介绍了的是一款单芯片设计方案，以MicroChip最新的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。如下图3是血糖仪的硬件框图：
图3
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。如下图4是测量电荷MCU内部逻辑图：
图4
图3可以看出，外围电路很简单，只需一个血糖测试座和一个显示屏。该设计中，主控XIN芯片选用了MICroChip的新推出的 PIC24FJ”GC”系列MCU，该系列芯片具有强大的高级模拟特性和超低功耗特性。高级模拟资源有16bit Σ-ΔADC、12bit SAR ADC、10bit DAC、充电时间单元(CTMU)、2个运算放大器、比较器、片上Vref等。同时具有超低功耗特性，多种功耗管理模式，深度睡眠3.3V时典型电流40nA，RTCC开启32 kHz，3.3V时典型电流400 nA。另外该芯片还集成LCD驱动、支持USB OTG、RTCC等模块，Flash从64kb-128kb，RAM 8kb，采用改进型哈佛架构，最高运行速度可达16 MIPS(32 MHz时)，集成17位x 17位单周期硬件乘法器等等。这些资源完全满足一个高精度低功耗低成本的血糖仪设计需求。
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。具体流程请参考图5：
图5
流程图中，电荷总量Q已经得到，再根据电荷量换算出实际的血糖浓度。理论血糖浓度与电荷量成线性关系，实际需在选择若干重要浓度点做大量实验来确定，然后采用曲线拟合或插值等数据处理方式来确定其与电荷量之间的关系，最终再根据这种关系把电荷量计算成血糖浓度BGL。
下图6是血糖浓度是50mg/dl的血样，在浸泡时间为1S时，检测测试条2端电压(Volts)与时间T的曲线图。
图6
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