基于单片机及实现的脉博血氧仪系统解决方案
脉搏血氧仪（如图1所示）通过测量手指氧合血和去氧血对红外和红色光吸收的变化，无创地监测心率和血氧饱和度。正常情况下，健康人的血氧饱和度在95%到100%范围内。使用像图1所示的血氧仪测量血氧饱和度有助于监测我们的健康状况，而这正变得越来越流行。
图1 指夹式脉搏血氧仪
ti提供了基于msp430fr235x单片机及其内部集成的4x智能模拟组合（sac）实现的单芯片脉博血氧仪系统解决方案。智能模拟组合（sac）是ti msp430fr235x特有的外设，可由用户软件配置成不同应用模式，用于输入或输出路径的模拟信号调理。具体的应用模式如图2所示：
图 2 智能模拟组合（sac）框图和模式
系统框图如图3所示：
图3 脉搏血氧仪系统框图示例
msp430fr2355单片机作为方案的主控mcu，可为脉搏血氧仪系统提供以下功能和特性：
msp430fr2355单芯片方案，有效省去外部运放和dac，降低系统复杂度和成本。
msp430fr2355片上集成4个智能模拟组合（sac），每一个sac可被配置成运算放大器（opa），可编程增益放大器（pga），或者12位dac。
上述脉搏血氧仪方案中：
a)2个sac配置成两路12位分辨率的电流dac，实现ir/red发光管的可调恒流驱动；
b) 1个sac配置成只有50pa偏置电流的跨阻放大器（tia），实现photodiode电流转电压；
c) 1个sac配置成32倍增益的可编程增益放大器（pga），配合dac实现信号的直流补偿和交流成分放大；
片上集成12位adc和1.5/2.0/2.5v可调参考电压源。adc通道与sac输出内部连接，有效降低了pcb布线复杂度和噪声干扰；
i2c和spi接口可以满足单片机与方向传感器、lcd/oled屏的通讯要求；
片上集成的定时器模块可以输出多路pwm信号以驱动蜂鸣器、lcd背光电荷泵等装置；
低至42na的超低待机电流，和待机模式下的gpio唤醒功能，可以为电池供电的血氧仪系统提供更长待机时间和快速按键唤醒。
msp430fr235x系列单片机是ti推出的超低功耗、低成本，具有丰富模拟信号链资源的16位risc mcu，其低功耗的优点和vqfn32(4*4mm)的封装极适合应用于便携设备。图4展示了msp430fr235x丰富的片上模拟和数字资源。
图4 msp430fr235x片上资源
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b) 1个sac配置成只有50pa偏置电流的跨阻放大器（tia），实现photodiode电流转电压；
c) 1个sac配置成32倍增益的可编程增益放大器（pga），配合dac实现信号的直流补偿和交流成分放大；
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i2c和spi接口可以满足单片机与方向传感器、lcd/oled屏的通讯要求；
片上集成的定时器模块可以输出多路pwm信号以驱动蜂鸣器、lcd背光电荷泵等装置；
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图4 msp430fr235x片上资源
本文中详细介绍的ti 器件，以及丰富的线上软硬件资源，将助力工程师快速设计血氧仪。
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