CN213302230U - 一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，该检测仪的主控芯片分别与弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路连接，液晶显示电路与液晶显示屏连接，所述试条插入检测电路与试条插入接口连接，所述按键电路与对应按键连接，所述报警电路与报警器连接。解决了便携式血糖检测仪开发的问题，提出一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，以STM32F103VCT6单片机为主控芯片，利用设备可检测人体血糖浓度值，并显示在液晶显示屏或手机上，通过微信小程序还将数据储存到云端，实现对糖尿病患者血糖数据的动态监测和历史数据查询。

Description

一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，属于电子信息技术领域。

背景技术

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病，长期患病可能导致身体组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害，造成功能障碍。根据国际糖尿病联合会数据，2019年我国糖尿病患者超过1.16亿人，接近总人口数量的1/10，患者人数遥居世界第一。糖尿病已成为继心血管和肿瘤之后的第三大非传染性疾病。糖尿病的防治不容忽视，而动态监测人体血糖指标是防治糖尿病的重要措施。

医用血糖检测仪以国外品牌为主，包括罗氏、强生、欧姆龙等，国内生产厂家主要有鱼跃医疗等。由于血糖仪需要对患者进行消毒、采血，对测量过程有严格要求，价格也较高，一般很少有家庭购买。随着嵌入式技术的发展，便携式血糖检测仪成为血糖检测的热点之一。糖尿病患者大部分都是老年人，血糖检测仪采用网络化、智能化设计，既可方便老年人使用、查看检查结果，同时也便于医生或亲人在远程掌握患者的血糖变化，给患者提供必要的健康咨询，确定诊疗方案，保护患者身体健康。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述背景技术中提到的便携式血糖检测仪开发问题，提出一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，以STM32F103VCT6单片机为主控芯片，利用设备可检测人体血糖浓度值，并显示在液晶显示屏或手机上，通过微信小程序还将数据储存到云端，实现对糖尿病患者血糖数据的动态监测和历史数据查询。

本实用新型提出一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，包括主控芯片、弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路，所述主控芯片分别与弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路连接，液晶显示电路与液晶显示屏连接，所述试条插入检测电路与试条插入接口连接，所述按键电路与对应按键连接，所述报警电路与报警器连接。

优选地，所述主控芯片为STM32F103VCT6单片机。

优选地，所述弱电流检测电路采用MCP6002I低功耗运算放大器，弱电流从运算放大器的输入端输入，单片机的ADC采集输出端的电压信号，将微弱的电流信号转化为能精确测量的电压信号。

优选地，所述液晶显示屏采用1.8寸TFT液晶屏，主控芯片通过SPI协议与液晶显示屏通信。

优选地，所述无线通讯电路采用基于Bluetooth Specification V4.0 BLE蓝牙协议的HC-08蓝牙串口通信模块，主控芯片通过串口与蓝牙模块通讯连接。

本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的有益效果为：

本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，基于生物传感器技术、STM32F103VCT6单片机和HC-08蓝牙模块，设计并实现了一种支持无线通讯的智能型血糖检测仪，通过手机上的微信小程序便捷、准确地监测血糖变化，实现了对糖尿病人群的血糖动态、实时监测，保护人们健康，为糖尿病等疾病预警、诊断提供科学、方便的技术手段。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的硬件连接示意图；

图2为本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的弱电流检测电路的连接示意图；

图3为本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的液晶显示电路的连接示意图；

图4为本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的试条插入检测电路的连接示意图，其中最左面的方框为试条插入接口，1234分别表示试条插入检测电路的1234号脚；

图5为本实用新型所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪的电压值与血糖浓度的关系。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-5说明本实施方式。本实施方式所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，包括主控芯片、弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路，所述主控芯片分别与弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路连接，液晶显示电路与液晶显示屏连接，所述试条插入检测电路与试条插入接口连接，所述按键电路与对应按键连接，所述报警电路与报警器连接。所述主控芯片为STM32F103VCT6单片机。

所述一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪包括试条插入接口、按键和液晶显示屏，所述壳体上设置有液晶显示屏、按键和试条插入接口。

所述智能型血糖检测仪的检测原理为：采用电极型电化学法，即使用一次性的葡萄糖氧化酶印刷电极(血糖试条)作为传感器，将被测血样滴在血糖试条上，电极上固定有氧化酶促使血样中的葡萄糖与氧分子发生氧化还原反应，产生自由电子，在葡萄糖氧化酶电极两端加上恒定电压，回路中产生uA级别电流。血糖浓度与电流的关系是近似的线性关系，确定该关系即可通过检测到的电流大小来确定血糖浓度的大小。

一、系统硬件设计

所述智能型血糖检测仪以STM32F103VCT6单片机为主控芯片，设计实现了一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪。设备硬件包括主控芯片、弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路等，软件包括嵌入式系统程序和微信小程序。利用设备可检测人体血糖浓度值，并显示在液晶显示屏或手机上。通过微信小程序还将数据储存到云端，实现对糖尿病患者血糖数据的动态监测和历史数据查询。

硬件方案如图1所示，采用STM32F103VCT6作为主控芯片，设计了弱电流检测电路、蓝牙电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、报警电路等电路，实现血糖检测、屏幕显示、蓝牙连接等功能。

(1)弱电流检测电路

弱电流检测电路原理图如图2所示，采用MCP6002I低功耗运算放大器，弱电流从运算放大器的输入端输入，单片机的ADC采集输出端的电压信号，可将微弱的电流信号转化为能精确测量的电压信号。

(2)液晶显示电路

液晶显示电路如图3所示。显示屏使用1.8寸TFT液晶屏，STM32F103VCT6单片机通过SPI协议与液晶屏通信。液晶屏LED+引脚与MOS管相连，由单片机的PE2脚输出高低电平控制MOS管的通断来控制液晶屏的亮灭。

(3)试条插入检测电路

试条插入检测电路如图4所示。STM32F103VCT6单片机上的PC3端口与试条插入检测电路连接，STM32F103VCT6单片机通过检测其PC3引脚的高低电平来确认试条是否插入。试条未插入时单片机PC3引脚检测到的是高电平。插入试条，试条插入接口的2号脚的3号脚短接，PC3被拉成低电平。

(4)无线通讯

采用基于Bluetooth Specification V4.0 BLE蓝牙协议的HC-08蓝牙串口通信模块。STM32F103VCT6单片机通过串口与蓝牙模块通讯，实现智能型血糖检测仪与智能手机中的微信小程序进行数据收发的功能。

二、系统软件设计

系统软件设计包括智能型血糖检测仪嵌入式系统程序设计和微信小程序设计。智能型血糖检测仪采用STM32为主控芯片，使用ST官方的STM32CubeMx配置软件工程，在Keil5中使用C语言编写与调试程序。程序烧录器采用ST-Link。微信小程序基于微信WEB开发者工具，编程语言为JavaScript、WXML和WXSS。

软件编程采用模块化设计思想，优点是代码结构清晰，便于后期维护与升级。软件模块包括开机自检模块、血液滴入检测模块、血糖检测模块、按键检测模块、蓝牙通讯模块、显示模块。

(1)开机自检模块

单片机循环检测PC3端口电平状态，检测到PC3端口为高电平时，说明试条未插入，将启动标志位boot_flag置为false。检测到PC3端口为低电平时，说明试条插入，将boot_flag标志位置为true。若启动标志位boot_flag为true，则启动系统。

(2)血液滴入检测模块

循环检测boot_flag标志位，若boot_flag标志位为true，则进入血液滴入检测函数。函数中调用HAL_ADC_GetValue()函数接口得到运算放大器输出端电压值，判断电压是否达到阈值。若达到阈值则说明血液滴入，将blood_flag标志位置为true。

(3)血糖检测模块

使用STM32的定时器延时一段固定时间后，运算放大器输出电压值趋于平稳。采集10组电压值进行均值滤波。这样能够减小干扰，提高测量的准确性。滤波处理后的电压值代入由实验数据拟合出的线性关系式求得血糖值。

(4)按键检测模块

通过Key_Read按键检测函数，读取键值。函数中调用了HAL_GPIO_ReadPin()函数接口。利用3个if条件语句，循环检测是否有按键按下，利用key_num变量标记键值。

(5)微信小程序

设备通过HC-08蓝牙和手机进行匹配，建立数据连接。微信小程序中利用API函数，实现对微信蓝牙模块初始化。软件采用JavaScript、HTML两种语言以及CSS样式开发，主要过程是，智能型血糖检测仪对血糖指标进行测量，然后，通过蓝牙将测量数据按照约定的通信协议进行无线传输，发送给微信客户端，程序按照数据格式要求进行处理和显示。

三、实验数据与分析

(1)实验数据

配置9组不同浓度的血糖试液，使用智能型血糖检测仪样机采集电压值，得出电压值与血糖浓度之间的关系，实验数据如表1所示。

表1测试数据

(2)数据分析

实验数据曲线如图5所示，对其进行线性回归计算，得出线性方程式：y＝25.397x-10.673。

四、检测过程

试条插入智能型血糖检测仪后，单片机有休眠和唤醒功能，当试条插入后，就会产生中断，单片机就会执行唤醒功能，用酒精棉对手指消毒，按下采血笔开关进行采血，将血液滴在血糖试条上，等待5s后即可出测量结果，测试结果中GLU是血糖浓度，单位是mmol/L，同时通过HC-08蓝牙模块，将测量结果发送到手机微信小程序中，历史数据存储在云平台上，可进行历史记录查询等。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，其特征在于，包括主控芯片、弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路，所述主控芯片分别与弱电流检测电路、无线通讯电路、液晶显示电路、按键电路、电源电路、试条插入检测电路和报警电路连接，所述液晶显示电路与液晶显示屏连接，所述试条插入检测电路与试条插入接口连接，所述按键电路与对应按键连接，所述报警电路与报警器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，其特征在于，所述主控芯片为STM32F103VCT6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，其特征在于，所述弱电流检测电路采用MCP6002I低功耗运算放大器，弱电流从运算放大器的输入端输入，主控芯片的ADC采集输出端的电压信号，将微弱的电流信号转化为能精确测量的电压信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，其特征在于，所述液晶显示屏采用1.8寸TFT液晶屏，主控芯片通过SPI协议与液晶显示屏通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的智能型血糖检测仪，其特征在于，所述无线通讯电路采用基于Bluetooth Specification V4.0 BLE蓝牙协议的HC-08蓝牙串口通信模块，主控芯片通过串口与蓝牙模块通讯连接。

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