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國(guó)產(chǎn)芯片方案|血氧儀方案設(shè)計(jì)

Update Time ： 2024-06-06 View ： 1004

血氧儀一般由一個(gè)微處理器、存儲(chǔ)器(EPROM與RAM)、兩個(gè)控制LED的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、對(duì)光電二極管接收的信號(hào)進(jìn)行濾波與放大的器件、將接收信號(hào)數(shù)字化以提供給微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等器件組成，LED與光電二極管放置在與患者指尖或耳垂接觸的小型探針中。其中，脈搏血氧儀一般還包括小型液晶顯示器。

血氧儀主要測(cè)量指標(biāo)分別為脈率、血氧飽和度、灌注指數(shù)（PI）。以小型指夾式血氧儀為例，其原理為：通過(guò)依次驅(qū)動(dòng)一個(gè)紅光LED(660nm)和一個(gè)紅外光LED(910nm)，藍(lán)色線(xiàn)條表示血紅蛋白不帶氧分子的時(shí)候接收管對(duì)還原血紅蛋白感應(yīng)曲線(xiàn)，從曲線(xiàn)圖中可以看下還原血紅蛋白對(duì)660nm紅光的吸收比較強(qiáng),而對(duì)910nm紅外光的吸收長(zhǎng)度比較弱。紅色線(xiàn)條表示血紅蛋白并帶有氧分子的血紅細(xì)胞時(shí)接收管對(duì)氧合血紅蛋白感應(yīng)曲線(xiàn)，從圖中可以看出對(duì)660nm紅光的吸收比較弱，對(duì)910nm紅外光的吸收比較強(qiáng)。

在血氧測(cè)量時(shí)，還原血紅蛋白和有氧合血紅蛋白，通過(guò)檢測(cè)兩種對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收的區(qū)別，所測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)差就是測(cè)量血氧飽和度最基本的數(shù)據(jù)。在血氧測(cè)試中660nm和910nm最常見(jiàn)的兩個(gè)波長(zhǎng)，實(shí)際上要做到更高的精度，除了兩個(gè)波長(zhǎng)以外還要增加，甚至高達(dá)8個(gè)波長(zhǎng)，最主要的原因是人體血紅蛋白除了還原血紅蛋白和氧合血紅蛋白之外，還有其他的血紅蛋白，我們經(jīng)常見(jiàn)的是碳氧血紅蛋白，波長(zhǎng)越多血氧儀精度就越高。

一、血氧儀方案功能介紹

該血氧儀方案采用SIC8833芯片，封裝型號(hào)為QFN32，加上外圍輔助執(zhí)行電路，通過(guò)單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)而成，最終血氧儀能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：

(1)一鍵操作，即刻顯示檢測(cè)結(jié)果

(2)自動(dòng)推出，無(wú)手指狀態(tài)自動(dòng)關(guān)機(jī)

(3)數(shù)據(jù)保存，測(cè)量結(jié)束自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并生產(chǎn)數(shù)據(jù)表記錄

(4)TFT/LCD顯示，測(cè)量結(jié)果清晰可見(jiàn)

二、血氧儀方案SIC8833芯片介紹

SIC8833是一個(gè)帶24bitADC的8位RISC MCU，內(nèi)置8k×16位OTP程序存儲(chǔ)器。

高性能的RISC CPU：

8位單片機(jī)MCU

內(nèi)置8k×16位程序存儲(chǔ)器OTP

488字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（SRAM）

只有43字指令

8級(jí)存儲(chǔ)堆棧

指令周期五檔可選

2MHz/1MHz/500KHz/250KHZ/125KHz，默認(rèn)為500kHz。

外設(shè)特性：

24位雙向I/O口

1路蜂鳴器，可選擇PT2.7或PT2.3輸出

6個(gè)內(nèi)部中斷(ADC、UART、TIMER0、

TIMER2，RTC，LVD)，2個(gè)外部中斷

5個(gè)具有喚醒功能的輸入口

4×16 LCD,7×8 LED

1路輸入全差分24bit Sigma-Delta型ADC

內(nèi)置1/2/4/8/16/32/64/128/256倍PGA

內(nèi)置溫度傳感器

低電壓檢測(cè)（LVD）引腳

1路UART

內(nèi)置比較器

低功耗特性：

MCU工作電流

—正常模式1.5mA 16MHz(工作電壓3V，

指令周期500kHz)

—休眠模式下的電流小于1.5μA

封裝：QFN32