MSP430電路圖集錦：創新設計思維

　　MSP430系列單片機是美國德州儀器開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應用需求，將多個不同功能的模擬電路、數字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片機”解決方案。該系列單片機多應用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。下面一起來看看基于MSP430的設計電路圖集錦。

　　1、采用MSP430單片機的可穿戴式血糖儀電路

　　介紹了一種便攜式血糖儀的設計。該設計主要從低功耗及精確性的角度出發，以MSP430系列單片機為核心，葡萄糖氧化酶電極為測試傳感器，較快地測試出血糖濃度。此外，所設計的血糖儀還具有儲存功能，有助于用戶查看血糖濃度歷史值和變化趨勢。

　　血糖測試電路：在酶電極兩端滴入血液后，會產生自由電子。由于電極兩端存在激勵電壓，就會有定向電流流過電極。該激勵電壓是由ADC模塊提供的1.5V穩壓通過電阻分壓而產生的，大約在300mV左右，它能產生μA級別的定向電流。由于A/D轉換模塊測量的是電壓，所以需要將該定向電流轉換成電壓，并且進行一定的放大。本系統采用圖2所示的電路來實現電流到電壓的轉換和放大。運算放大器LM358的反相端連接血糖試紙上的 酶電極，當有血液滴入時，該電極與地之間為等效電阻Rx，流過該電阻的電流正比于血液中的血糖濃度值。

　　MSP430的A/D模塊輸出1.5V的穩壓通過R2 和R3分壓，產生300mV的激勵電壓，該電壓通過運放的正端加到電極兩端。R4起到反饋放大的作用，它將運放的輸出范圍限定在A/D模塊的轉換范圍內。在PCB板布線時，由于運放輸出和MSP430的ADC模塊輸入I/O口之間的走線比較長，為了確保測量值的準確，需要對測試電壓進行濾波，C21就是用來起濾波作用的，以減少走線過長所引入的外來干擾對血糖測試的影響。而運放直接接電容負載容易引起輸出震蕩，R14的作用就是隔離運放和電容。由于電阻 R14上會有電流流過，這樣電阻兩端就有壓降存在，電壓信號會受此影響而變化，為了不影響血糖測試的精度，R14 的值不能取得過大。跟據經驗值取50Ω。

　　溫度檢測電路：由于血糖測試是利用生物電化學反應，而影響該反應的重要因素是溫度。在不同的溫度下，葡萄糖氧化酶的活性不同。即使是相同血糖濃度的血液，采用相同的激勵電壓，在不同溫度下，由葡萄糖氧化酶氧化產生的電流大小也不同。所以需要根據溫度進行補償以獲得正確的血糖濃度值。當溫度過高或過低時，葡萄糖氧化酶就會完全失去活性，此時血糖儀需要給出報警，提示用戶儀表不能在該溫度下進行操作，避免得出錯誤的檢測值。溫度測試電路如圖3所示。

　　圖中，R9是熱敏電阻ET833，該電阻具有負溫度特性。 R10是阻值為83k Ω的高精電阻。R9上 端接的是由MSP430的A/D轉換模塊輸出的1.5V穩壓，由 于該1.5V穩壓也是 A/D轉換模塊的參考電壓，因此這種接法能夠消除A/D參考電壓抖動所引起的轉換誤差。血糖儀正常工作時，通過測得P6.1端口的電壓，計算出熱敏電阻 R9的大小，然后根據ET833的特型曲線，推算出溫度值，以進行溫度補償。

　　數據存儲電路：為了方便用戶能隨時查看血糖的變化情況，本血糖儀具有存儲血糖值的功能。用戶不僅能查詢每次測量的歷史值，還能夠查詢最近28d內的血糖值的變化趨勢，根據血糖變化趨勢，制定正確的用藥方式，達到控制血糖濃度的目的。

　　本系統最多能夠存儲1000個歷史數據，每個歷史數據需要8B來保存，數據包含血糖值濃度及測試日期這兩個信息，這樣就需要8000B的存儲空間。 24LC64是微芯公司出產的一片E2 PROM芯片，能夠存儲8KB，因此選取一塊24LC64芯片即足夠。E2 PROM和單片機之間的具體接線方式如圖所示，P4.0～P4.3都是MSP430的數字I/O口。P4.1是寫保護引腳，用來避免由于外部干擾或者程序出錯對EPROM的誤寫操作。P4.2和P4.3是24LC64和MSP430進行通信的連接口。P4.0用于對24LC64供電，利用I/O口對該芯片供電的目的是為了降低系統運行時的整體功耗，此外，還節省了電子開關，降低了成本，有利于布線。

　　2、基于MSP430便攜式心率測量系統電路

　　HRV測量系統與常見的健身設備心率測量系統相似。測量心率的常用技術有兩種：一種基于心電圖 （EKG），另一種則基于光脈沖拾波器（如同在脈搏血氧計系統中那樣）。EKG是最常用的技術，因為它在任何情況下都能夠為配戴者提供可靠的性能，不管用戶處在何種狀態（例如：搖動或休息）都不受影響。這種系統需要將電極連接至用戶的胸部或手臂。EKG易于開發且能連續工作，主要是因為EKG信號的幅度通常為1 mV。借助新式低成本電子器件，對該過程的操控已變得的相當簡單。在現用的EKG型心率測量設備中，胸帶運動手表是一個很好的例子。簡單地說，心率變異性分析就是記錄心率并計算其隨時間的變化趨勢。就個體而言，在身體完全放松的狀態下HRV幾乎或完全沒有。

?　　該電路可輕松擴展以執行HRV測量。計算HRV的另一種方法是采用常常和脈搏血氧計一起使用的技術來測量心率。圖4為基于脈搏血氧計技術的光脈沖拾波器系。

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