CN110301720A - 一种基于lora的cps嵌入式求救手环 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，属救生设备领域。本发明包括手环外壳、状态检测模块、语音报警模块、STM32单片机、LoRa通信模块、GPS定位模块、显示模块；所述手环外壳正面嵌入LCD显示器，同时手环外壳中镶嵌了复位按键，手环外壳正面嵌入语音报警器，位于手环外壳边缘处设置了卡扣，同时手环外壳上设置了USB接口用于连接STM32单片机，手环外壳的内壁嵌入了体态检测仪。本发明能采集佩戴者的体态信息并根据此信息进行语音报警及显示体态信息及救助方式，同时还能获取佩戴者的位置信息并发送给矿山管理员提醒其及时救助，本发明以一种远程的、可靠的、及时的、安全的方式对晕厥的矿工进行救助。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，属于救生设备技术领域。
背景技术
晕厥是全大脑半球及脑干血液供应减少，导致发作性短暂意识丧失伴姿势性张力丧失综合征，可因血管迷走性反射、直立性低血压、心输出量减少引起全脑低灌注，或者由于椎基底动脉缺血引起脑干选择性低灌注所致。产生晕厥的患者中有年迈老人、心脏病患者、高血压患者、中暑患者。每年都有多数患者因为突然昏厥后，未得到及时救护而死亡，而产生死亡的重要原因有行人没有及时发现晕倒的患者、虽然行人发现患者晕倒，但是不知道采取相应的临场救助措施，丧失了患者最佳救助的时间。而信息物理融合系统可以通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用晕厥突发状况以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，此手环能采集佩戴者的体态信息并根据此信息进行语音报警及显示体态信息及救助方式，同时还能获取佩戴者的位置信息并发送给矿山管理员提醒其及时救助。
本发明技术方案是：一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，包括手环外壳1-1、状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、STM32单片机4-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1；所述手环外壳1-1正面嵌入LCD显示器1-2，同时手环外壳1-1中镶嵌了复位按键1-3，手环外壳1-1正面嵌入语音报警器1-4，位于手环外壳1-1边缘处设置了卡扣1-5，同时手环外壳1-1上设置了USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1，手环外壳1-1的内壁嵌入了体态检测仪1-7，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机4-1同时与状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1连接；状态检测模块2-1包括IC555芯片，语音报警模块3-1包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块6-1包含GPS模块6-2、GPRS模块6-3；GPS模块6-2采用了GPS_NE0-6芯片；GPRS模块6-3采用了MC55远程通信芯片，显示模块7-1使用了SSD1306驱动芯片。
进一步地，所述状态检测模块2-1用于检测佩戴者的体态特征，并根据此信息发出脉冲信号给STM32单片机4-1；
所述STM32单片机4-1接收到状态检测模块2-1发出的脉冲信号后使语音报警模块3-1工作，通过语音报警器1-4进行语音求救报警；并发出控制指令使显示模块7-1工作，驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；应该实施的救助方式步骤是存储在STM32单片机4-1中的；
所述语音报警模块3-1用于通过STM32单片机4-1控制其工作并通过语音报警器1-4进行语音求救报警；
所述显示模块7-1用于通过STM32单片机4-1控制其驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述LCD显示器1-2用于实时显示佩戴者的体态特征、在佩戴者晕厥后显示其救助方式；
所述语音报警器1-4用于在患者晕厥之后向行人进行语音呼救；
所述复位按键1-3用于实现切换复位设置模式，当患者属于正常摔倒后的复位命令按键，使得手环继续正常工作不进行报警；
所述卡扣1-5用于使得患者佩戴时更加舒适，不易影响日常行动；
所述USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机4-1中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述体态检测仪1-7，用于实时检测患者基本体态特征信息。
所述LoRa通信模块5-1用于当发送出位置信息一定时间后其和矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接来提醒矿山管理员该佩戴者还未获得救助；
所述GPS定位模块6-1用于获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员。
进一步地，所述状态检测模块2-1包括：IC555芯片U1、水银开关SK、光耦开关GK、三极管VT1、三极管VT2、二极管D1、发光二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3；电路连接方式如下：IC555芯片U1的1号引脚接地，IC555芯片U1的5号引脚接C3的一端，C3的另一端接地，IC555芯片U1的3号引脚同时接D2的负极、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚，D2的正极接R6的一端，IC555芯片U1的7号引脚同时接IC555芯片U1的6号引脚、R5的一端、C2的一端、VT2的e端，C2的另一端接地，IC555芯片U1的2号引脚同时接VT2的b端、GK的3号引脚、R4的一端，VT2的c端接地，GK的4号引脚接地，GK的1号引脚同时接D1的正极、R3的一端，GK的2号引脚接VT1的c端，VT1的e端接地，VT1的b端同时接R1的一端、R2的一端，R2的另一端接地，R1的另一端同时接C1的一端、SK的一端，C1的另一端接地，SK的另一端同时接3V3电源、D1的负极、R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、IC555芯片U1的4号引脚、IC555芯片U1的8号引脚、R6的另一端。
进一步地，所述语音报警模块3-1包括：IC555芯片U2、IVR1061语音芯片U3、扬声器B、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6；电路连接方式如下：IC555芯片U2的1号引脚接地，IC555芯片U2的5号引脚接C4的一端，C4的另一端接地，IC555芯片U2的2号引脚接D3的正极，D3的负极同时接VT3的c端、R8的一端，VT3的e端接地，VT3的b端接R7的一端，R7的另一端接STM32单片机4-1的电阻R14，电阻R14接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚，IC555芯片U2的7号引脚同时接IC555芯片U2的6号引脚、C5的一端、R10的一端，C5的另一端接地，IC555芯片U2的3号引脚接R11的一端，R11的另一端接VT4的b端，VT4的e端接地，VT4的c端同时接R12的一端、IVR1061语音芯片U3的4号引脚，IVR1061语音芯片U3的2号引脚同时接IVR1061语音芯片U3的8号引脚、R9的一端，IVR1061语音芯片U3的16号引脚接地，IVR1061语音芯片U3的9号引脚同时接VT5的b端、C6的一端，C6的另一端接地，VT5的e端接地，VT5的c端接B的一端，B的另一端同时接IVR1061语音芯片U3的1号引脚、R9的另一端、R12的另一端、R10的另一端、R8的另一端、IC555芯片U2的4号引脚、IC555芯片U2的8号引脚、3V3电源。
进一步地，所述STM32单片机4-1包括：STM32F103LQFP48单片机芯片U4、USB接口J3、晶振Y1、晶振Y2、按键S1、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D4；电路连接方式如下：STM32F103LQFP48单片机芯片U4的1号引脚同时接C12的一端、R13的一端，C12的另一端接地，R13的另一端接D4的负极，D4的正极同时接3V3电源、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的48号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的3号引脚同时接C7的一端、R17的一端、Y1的一端，C7的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的4号引脚同时接R17的另一端、Y1的另一端、C8的一端，C8的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的5号引脚同时接C9的一端、R16的一端、Y2的一端，C9的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的6号引脚同时接C10的一端、R16的另一端、Y2的另一端，C10的另一端接地；STM32F103LQFP48单片机芯片U4的7号引脚同时接C11的一端、R18的一端、S1的一端、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的9号引脚，R18的另一端接3V3电源，C11的另一端接地，S1的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的8号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚接R15的一端，R15的另一端接状态检测模块2-1的IC555芯片U1的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的23号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的24号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的35号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的36号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚R14的一端，R14的另一端接语音报警模块3-1中的电阻R7一端，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的47号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的37号引脚接J3的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的38号引脚接J3的2号引脚，J3的1号引脚接3V3电源，J3的4号引脚接地。
进一步地，所述LoRa通信模块5-1包括：ZM433SX-M射频LoRa模块U10、天线接口J2、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C22、电容C23、电容C24、二极管D7、电感L3；电路连接方式如下：ZM433SX-M射频LoRa模块U10的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚同时接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的11号引脚接R23的一端，R23的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的12号引脚接R24的一端，R24的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的13号引脚同时接L3的一端、C22的一端，C22的另一端接地，L3的另一端接3V3电源，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的14号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的15号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的15号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的16号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的17号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的17号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的14号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的18号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的18号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的19号引脚同时接ZM433SX-M射频LoRa模块U10的20号引脚、ZM433SX-M射频LoRa模块U10的22号引脚、R25的一端，R25的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的21号引脚接C23的一端，C23的另一端同时接D7的负极、C24的一端，D7的正极接J2的1号引脚，C24的另一端同时接J2的2号引脚、接地。
进一步地，所述GPS模块6-2包括：GPS_NE0-6芯片U5、SMA天线接口U6、MAX2659芯片U7、24C32芯片U8、KT9193芯片U9、J1接口、电池BAT1、电感L1、电感L2、天线ANT1、天线ANT2、发光二极管D5、二极管D6、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21；电路连接方式如下：GPS_NE0-6芯片U5的3号引脚同时接D5的负极、J1的5号引脚，D5的另一端接R19的一端，R19的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的7号引脚、3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的8号引脚同时接GPS_NE0-6芯片U5的9号引脚、R20的一端，R20的另一端接L1的一端，L1的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的11号引脚、C14的一端、SMA天线接口U6的5号引脚，SMA天线接口U6的1号引脚、3号引脚、4号引脚、6号引脚同时接地，SMA天线接口U6的2号引脚接ANT1，C14的另一端接MAX2659芯片U7的6号引脚，MAX2659芯片U7的1号引脚、2号引脚同时接地，MAX2659芯片U7的3号引脚接L2的一端，L2的另一端接C13的一端，C13的另一端接ANT2，MAX2659芯片U7的4号引脚同时接MAX2659芯片U7的5号引脚、C15的一端、3V3电源，C15的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的10号引脚、12号引脚、13号引脚同时接地，GPS_NE0-6芯片U5的18号引脚接24C32芯片U8的5号引脚，GPS_NE0-6芯片U5的19号引脚接24C32芯片U8的6号引脚，24C32芯片U8的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、7号引脚同时接地，24C32芯片U8的8号引脚同时接C16的一端、3V3电源，C16的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的20号引脚接R22的一端，R22的另一端同时接J1的4号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的13号引脚，J1的2号引脚接地，GPS_NE0-6芯片U5的21号引脚接R21的一端，R21的另一端同时接J1的3号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的12号引脚，J1的1号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的22号引脚同时接BAT1的一端、D6的阴极，BAT1的另一端接地，D6的阳极同时接C21的一端、3V3电源、C20的一端、KT9193芯片U9的1号引脚、KT9193芯片U9的3号引脚，C21的另一端接地，C20的另一端接地，KT9193芯片U9的2号引脚接地，KT9193芯片U9的4号引脚接电容C19的一端，C19的另一端接地，KT9193芯片U9的5号引脚同时接3V3电源、C17的一端、C18的一端，C17的另一端接地，C18的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的23号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的24号引脚接地。
进一步地，所述GPRS模块6-3包括：MC55远程通信芯片U12、接口J3、三极管VT6、二极管D9、发光二极管D10、电阻R30、电阻R31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39；电路连接方式如下：MC55远程通信芯片U12的1号引脚同时接MC55远程通信芯片U12的2号引脚、MC55远程通信芯片U12的3号引脚、MC55远程通信芯片U12的4号引脚、MC55远程通信芯片U12的5号引脚、C35的一端、C36的一端、D9的负极，C35的另一端接地，C36的另一端接地，D9的正极同时接C33的一端、C34的一端、3V3电源，C33的另一端接地，C34的另一端接地，MC55远程通信芯片U12的7号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的29号引脚，MC55远程通信芯片U12的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的28号引脚，MC55远程通信芯片U12的40号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的30号引脚，MC55远程通信芯片U12的42号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的31号引脚，MC55远程通信芯片U12的17号引脚、46号引脚、47号引脚、48号引脚、49号引脚、50号引脚同时接地，MC55远程通信芯片U12的26号引脚接J3的6号引脚，MC55远程通信芯片U12的27号引脚同时接J3的5号引脚、J3的7号引脚、C37的一端，MC55远程通信芯片U12的28号引脚接J3的4号引脚，MC55远程通信芯片U12的29号引脚同时接J3的3号引脚、C38的一端，MC55远程通信芯片U12的30号引脚接J3的2号引脚，MC55远程通信芯片U12的31号引脚同时接J3的1号引脚、C37的另一端、C38的另一端，MC55远程通信芯片U12的38号引脚接R30的一端，R30的另一端接VT6的b端，VT6的e端接地，VT6的c端同时接R31的一端、MC55远程通信芯片U12的42号引脚，R31的另一端接D10的负极，D10的正极接3V3电源，MC55远程通信芯片U12的43号引脚接C39的一端，C39的另一端接地。
进一步地，所述显示模块7-1包括：SSD1306驱动芯片U11、二极管D8、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32；电路连接方式如下：SSD1306驱动芯片U11的1号引脚接C25的一端，C25的另一端接SSD1306驱动芯片U11的2号引脚，SSD1306驱动芯片U11的3号引脚接C26的一端，C26的另一端接SSD1306驱动芯片U11的4号引脚，SSD1306驱动芯片U11的5号引脚接3V3电源，SSD1306驱动芯片U11的7号引脚接地，SSD1306驱动芯片U11的8号引脚同时接C27的一端、C28的一端，C27的另一端接地，C28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的9号引脚同时接R29的一端、C29的一端、D8的正极，R29的另一端接3V3电源，D8的负极接3V3电源，C29的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的10号引脚接R26的一端，R26的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的21号引脚，SSD1306驱动芯片U11的11号引脚接R27的一端，R27的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的22号引脚，SSD1306驱动芯片U11的12号引脚接R28的一端，R28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的13号引脚接C30的一端，C30的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的14号引脚同时接C31的一端、C32的一端，C31的另一端接地，C32的另一端接地。
本发明的工作原理如下：
第一步、判断作业员是否倒地，水银开关SK在人直立情况下是不导通的，当矿山作业人员倒地情况，水银因为是液体将会使得水银开关SK导通；
该嵌入式求救手环通过状态检测模块中的水银开关SK导通(水银是液体，当人倒地，液体流动)，使得状态检测模块的电容C1开始存储电压，当存储电压达到了使三极管VT1导通的电压时，状态检测模块中的IC555芯片将会被驱动，此时IC555芯片会发射脉冲给STM32单片机(作为整个设备的总枢纽起到控制作用)；
第二步、单片机控制显示器显示身体状态、语音报警器向附近员工报警；
STM32单片机获得状态检测模块中的IC555芯片脉冲后，将给出高电平驱动语音报警模块(模拟人的求救语音进行晕厥后报警)，语音报警模块通过导线的连接，驱动手环外壳处设置的语音报警器(扬声器B)发出语音求救信号，向经过的人求救；
同时STM32单片机会发出控制指令给显示模块(显示作业员的现在状态特征，包括根据脉搏跳动的频率得到的心率，并提供一种对应的应急救护措施)，同理显示模块通过导线连接，驱动位于嵌入式求救手环外壳正面的LCD显示器，LCD显示器能实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的正确救助方式步骤；所述USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机4-1中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
第三步、当倒地矿山作业人员一直没有被发现获得救助，该手环通过单片机延时一段时间启动应急措施；具体为：
为了防止矿山作业人员附近一直未有行人经过，该嵌入式求救手环具有一套应急措施，通过STM32单片机内部延时功能延时一段设定的时间后，STM32单片机在控制手环内置的LoRa通信模块(用于联系管理员)，与矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接；连接后LoRa接收器警示亮灯说明佩戴者还未获得救助以此来提醒矿山管理员；
同时STM32单片机控制GPS定位模块(通过GPS模块来获得矿山作业人员实际位置，再通过GPRS模块通信将获得的实际位置传给矿山管理员)获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员，矿山管理员通过接收设备(可以采用GPRS接收器)进行接收，方便矿山管理员找到矿山作业人员进而实行救助、也易于矿山管理员打电话通知医院并给出矿山具体位置信息，方便救护车实行及时赶到进行救助。
第四步、若矿山作业人员是自己正常摔倒，不是病发摔倒；
该嵌入式求救手环下表面上设置复位按键，用于若矿山作业人员属于正常性摔倒后，矿山作业人员摔倒后自己爬起，按下此复位按键，使得STM32单片机初始化操作，使得手环继续正常工作，不进行报警。(复位按键是图4中的S1)。
本发明是基于物理信息融合系统(CPS)的技术框架进行设计的，其中通过对CPS感知层体态检测仪1-7中融入STM32单片机计算和GPS定位模块通信通信构成网络化物理设备，它通过STM32单片机计算处理及GPS定位模块通信连接相互影响使得数据处理传输更加高效。
CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C技术的有机融合与深度协作，实现工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
图2中当水银开关SK导通，电容C1开始存储电压，当存储电压达到了使三极管VT1导通的电压时，状态检测模块中的IC555芯片将会被驱动，进而检测出病人倒地；
图3语音报警模块电路收到STM32单片机的高电平时，IC555芯片驱动发送脉冲信号，给IVR1061语音芯片，使得正常发出语音信号；
图4是STM32单片机的最小系统，连接好复位，晶振，USB接口。
图5单片机与LoRa的六个引脚进行串口通信，在由天线端口放松出通信信号；
图6是GPS定位模块中的GPS模块，作用是矿山作业人员定位，通过单片机两个引脚实现控制对位置信息的获取，GPS模块通过ANT1、ANT2与卫星进行通信接受卫星采集的位置信息。
图7是GPS定位模块中的GPRS模块，作用是将定位好的位置信息传给矿山管理员，通过单片机四个引脚实现控制。J3外接一个发送天线，将定位好的位置信息传给矿山管理员。
图8显示模块，能实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的正确救助方式步骤。
所述GPS定位模块6-1包括：GPS模块6-2、GPRS模块6-3所述的GPS模块6-2采用了GPS_NE0-6芯片，瑞士NEO-6GPS模块系列尺寸微小，实现了定位引擎的高超性能，专为低功耗和低成本而设计，具有针对低功耗应用的突破性智能电源管理功能，此系列接收模块在小巧的封装中提供了高性能和高层次的集成能力，并可以通过DDC接口与无线模块LEON和LISA实现互连。
所述的GPRS模块6-3采用了MC55远程通信芯片，MC55是西门子公司推出的新一代无线通信GPRS模块，可以快速可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真，模块结构紧凑，重量轻，内置TCP/IP协议找，由AT指令控制可使应用程序很容易地接入网络。
所述状态检测模块2-1采用了IC555芯片，IC555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需要少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率的脉冲信号，并且可完成特拟定的振荡延时作用，其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载，操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜，水银开关SK采用迈瑞VS600型号。
本发明的有益效果是：
1、此手环能采集佩戴者的体态信息并根据此信息进行语音报警及显示体态信息及救助方式，同时还能获取佩戴者的位置信息并发送给矿山管理员提醒其及时救助；
2、本发明能帮助矿山作业人员晕厥后进行快速、有效的救助，该手环适用于矿山作业的劳动群体，极大地保障了人的生命财产安全，使得和谐社会更进一步。该手环具有成本低廉，可重复利用，节能节耗等优点；
3、该手环能应对晕厥的突发状况，以一种远程的、可靠的、及时的、安全的方式对晕厥的矿工进行救助。
附图说明
图1是本发明的外观结构示意图；
图2是本发明的状态检测模块电路原理图；
图3是本发明的语音报警模块电路原理图；
图4是本发明的STM32单片机电路原理图；
图5是本发明的LoRa通信模块电路原理图；
图6是本发明的GPS模块电路原理图；
图7是本发明的GPRS模块电路原理图；
图8是本发明的显示模块电路原理图；
图9是本发明的内部结构框图。
图1-9中各标号：1-1-手环外壳、1-2-LCD显示器、1-3-复位按键、1-4-语音报警器、1-5-卡扣、1-6-USB接口、1-7-体态检测仪、2-1-状态检测模块、3-1-语音报警模块、4-1-STM32单片机、5-1-LoRa通信模块、6-1-GPS定位模块、6-2-GPS模块、6-3-GPRS模块、7-1-显示模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-图9所示，一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，包括手环外壳1-1、状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、STM32单片机4-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1；所述手环外壳1-1正面嵌入LCD显示器1-2，同时手环外壳1-1中镶嵌了复位按键1-3，手环外壳1-1正面嵌入语音报警器1-4，位于手环外壳1-1边缘处设置了卡扣1-5，同时手环外壳1-1上设置了USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1，手环外壳1-1的内壁嵌入了体态检测仪1-7，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机4-1同时与状态检测模块2-1、语音报警模块3-1、LoRa通信模块5-1、GPS定位模块6-1、显示模块7-1连接；状态检测模块2-1包括IC555芯片，语音报警模块3-1包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块6-1包含GPS模块6-2、GPRS模块6-3；GPS模块6-2采用了GPS_NE0-6芯片；GPRS模块6-3采用了MC55远程通信芯片，显示模块7-1使用了SSD1306驱动芯片。
进一步地，所述状态检测模块2-1用于检测佩戴者的体态特征，并根据此信息发出脉冲信号给STM32单片机4-1；
所述STM32单片机4-1接收到状态检测模块2-1发出的脉冲信号后使语音报警模块3-1工作，通过语音报警器1-4进行语音求救报警；并发出控制指令使显示模块7-1工作，驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；应该实施的救助方式步骤是存储在STM32单片机4-1中的；
所述语音报警模块3-1用于通过STM32单片机4-1控制其工作并通过语音报警器1-4进行语音求救报警；
所述显示模块7-1用于通过STM32单片机4-1控制其驱动LCD显示器1-2实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述LCD显示器1-2用于实时显示佩戴者的体态特征、在佩戴者晕厥后显示其救助方式；
所述语音报警器1-4用于在患者晕厥之后向行人进行语音呼救；
所述复位按键1-3用于实现切换复位设置模式，当患者属于正常摔倒后的复位命令按键，使得手环继续正常工作不进行报警；
所述卡扣1-5用于使得患者佩戴时更加舒适，不易影响日常行动；
所述USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机4-1中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述体态检测仪1-7，用于实时检测患者基本体态特征信息。
所述LoRa通信模块5-1用于当发送出位置信息一定时间后其和矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接来提醒矿山管理员该佩戴者还未获得救助；
所述GPS定位模块6-1用于获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员。
进一步地，所述状态检测模块2-1包括：IC555芯片U1、水银开关SK、光耦开关GK、三极管VT1、三极管VT2、二极管D1、发光二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3；电路连接方式如下：IC555芯片U1的1号引脚接地，IC555芯片U1的5号引脚接C3的一端，C3的另一端接地，IC555芯片U1的3号引脚同时接D2的负极、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚，D2的正极接R6的一端，IC555芯片U1的7号引脚同时接IC555芯片U1的6号引脚、R5的一端、C2的一端、VT2的e端，C2的另一端接地，IC555芯片U1的2号引脚同时接VT2的b端、GK的3号引脚、R4的一端，VT2的c端接地，GK的4号引脚接地，GK的1号引脚同时接D1的正极、R3的一端，GK的2号引脚接VT1的c端，VT1的e端接地，VT1的b端同时接R1的一端、R2的一端，R2的另一端接地，R1的另一端同时接C1的一端、SK的一端，C1的另一端接地，SK的另一端同时接3V3电源、D1的负极、R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、IC555芯片U1的4号引脚、IC555芯片U1的8号引脚、R6的另一端。
进一步地，所述语音报警模块3-1包括：IC555芯片U2、IVR1061语音芯片U3、扬声器B、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6；电路连接方式如下：IC555芯片U2的1号引脚接地，IC555芯片U2的5号引脚接C4的一端，C4的另一端接地，IC555芯片U2的2号引脚接D3的正极，D3的负极同时接VT3的c端、R8的一端，VT3的e端接地，VT3的b端接R7的一端，R7的另一端接STM32单片机4-1的电阻R14，电阻R14接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚，IC555芯片U2的7号引脚同时接IC555芯片U2的6号引脚、C5的一端、R10的一端，C5的另一端接地，IC555芯片U2的3号引脚接R11的一端，R11的另一端接VT4的b端，VT4的e端接地，VT4的c端同时接R12的一端、IVR1061语音芯片U3的4号引脚，IVR1061语音芯片U3的2号引脚同时接IVR1061语音芯片U3的8号引脚、R9的一端，IVR1061语音芯片U3的16号引脚接地，IVR1061语音芯片U3的9号引脚同时接VT5的b端、C6的一端，C6的另一端接地，VT5的e端接地，VT5的c端接B的一端，B的另一端同时接IVR1061语音芯片U3的1号引脚、R9的另一端、R12的另一端、R10的另一端、R8的另一端、IC555芯片U2的4号引脚、IC555芯片U2的8号引脚、3V3电源。
进一步地，所述STM32单片机4-1包括：STM32F103LQFP48单片机芯片U4、USB接口J3、晶振Y1、晶振Y2、按键S1、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D4；电路连接方式如下：STM32F103LQFP48单片机芯片U4的1号引脚同时接C12的一端、R13的一端，C12的另一端接地，R13的另一端接D4的负极，D4的正极同时接3V3电源、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的48号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的3号引脚同时接C7的一端、R17的一端、Y1的一端，C7的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的4号引脚同时接R17的另一端、Y1的另一端、C8的一端，C8的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的5号引脚同时接C9的一端、R16的一端、Y2的一端，C9的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的6号引脚同时接C10的一端、R16的另一端、Y2的另一端，C10的另一端接地；STM32F103LQFP48单片机芯片U4的7号引脚同时接C11的一端、R18的一端、S1的一端、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的9号引脚，R18的另一端接3V3电源，C11的另一端接地，S1的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的8号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚接R15的一端，R15的另一端接状态检测模块2-1的IC555芯片U1的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的23号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的24号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的35号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的36号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚R14的一端，R14的另一端接语音报警模块3-1中的电阻R7一端，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的47号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的37号引脚接J3的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的38号引脚接J3的2号引脚，J3的1号引脚接3V3电源，J3的4号引脚接地。
进一步地，所述LoRa通信模块5-1包括：ZM433SX-M射频LoRa模块U10、天线接口J2、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C22、电容C23、电容C24、二极管D7、电感L3；电路连接方式如下：ZM433SX-M射频LoRa模块U10的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚同时接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的11号引脚接R23的一端，R23的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的12号引脚接R24的一端，R24的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的13号引脚同时接L3的一端、C22的一端，C22的另一端接地，L3的另一端接3V3电源，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的14号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的15号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的15号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的16号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的17号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的17号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的14号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的18号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的18号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的19号引脚同时接ZM433SX-M射频LoRa模块U10的20号引脚、ZM433SX-M射频LoRa模块U10的22号引脚、R25的一端，R25的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的21号引脚接C23的一端，C23的另一端同时接D7的负极、C24的一端，D7的正极接J2的1号引脚，C24的另一端同时接J2的2号引脚、接地。
进一步地，所述GPS模块6-2包括：GPS_NE0-6芯片U5、SMA天线接口U6、MAX2659芯片U7、24C32芯片U8、KT9193芯片U9、J1接口、电池BAT1、电感L1、电感L2、天线ANT1、天线ANT2、发光二极管D5、二极管D6、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21；电路连接方式如下：GPS_NE0-6芯片U5的3号引脚同时接D5的负极、J1的5号引脚，D5的另一端接R19的一端，R19的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的7号引脚、3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的8号引脚同时接GPS_NE0-6芯片U5的9号引脚、R20的一端，R20的另一端接L1的一端，L1的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的11号引脚、C14的一端、SMA天线接口U6的5号引脚，SMA天线接口U6的1号引脚、3号引脚、4号引脚、6号引脚同时接地，SMA天线接口U6的2号引脚接ANT1，C14的另一端接MAX2659芯片U7的6号引脚，MAX2659芯片U7的1号引脚、2号引脚同时接地，MAX2659芯片U7的3号引脚接L2的一端，L2的另一端接C13的一端，C13的另一端接ANT2，MAX2659芯片U7的4号引脚同时接MAX2659芯片U7的5号引脚、C15的一端、3V3电源，C15的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的10号引脚、12号引脚、13号引脚同时接地，GPS_NE0-6芯片U5的18号引脚接24C32芯片U8的5号引脚，GPS_NE0-6芯片U5的19号引脚接24C32芯片U8的6号引脚，24C32芯片U8的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、7号引脚同时接地，24C32芯片U8的8号引脚同时接C16的一端、3V3电源，C16的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的20号引脚接R22的一端，R22的另一端同时接J1的4号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的13号引脚，J1的2号引脚接地，GPS_NE0-6芯片U5的21号引脚接R21的一端，R21的另一端同时接J1的3号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的12号引脚，J1的1号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的22号引脚同时接BAT1的一端、D6的阴极，BAT1的另一端接地，D6的阳极同时接C21的一端、3V3电源、C20的一端、KT9193芯片U9的1号引脚、KT9193芯片U9的3号引脚，C21的另一端接地，C20的另一端接地，KT9193芯片U9的2号引脚接地，KT9193芯片U9的4号引脚接电容C19的一端，C19的另一端接地，KT9193芯片U9的5号引脚同时接3V3电源、C17的一端、C18的一端，C17的另一端接地，C18的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的23号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的24号引脚接地。
进一步地，所述GPRS模块6-3包括：MC55远程通信芯片U12、接口J3、三极管VT6、二极管D9、发光二极管D10、电阻R30、电阻R31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39；电路连接方式如下：MC55远程通信芯片U12的1号引脚同时接MC55远程通信芯片U12的2号引脚、MC55远程通信芯片U12的3号引脚、MC55远程通信芯片U12的4号引脚、MC55远程通信芯片U12的5号引脚、C35的一端、C36的一端、D9的负极，C35的另一端接地，C36的另一端接地，D9的正极同时接C33的一端、C34的一端、3V3电源，C33的另一端接地，C34的另一端接地，MC55远程通信芯片U12的7号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的29号引脚，MC55远程通信芯片U12的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的28号引脚，MC55远程通信芯片U12的40号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的30号引脚，MC55远程通信芯片U12的42号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的31号引脚，MC55远程通信芯片U12的17号引脚、46号引脚、47号引脚、48号引脚、49号引脚、50号引脚同时接地，MC55远程通信芯片U12的26号引脚接J3的6号引脚，MC55远程通信芯片U12的27号引脚同时接J3的5号引脚、J3的7号引脚、C37的一端，MC55远程通信芯片U12的28号引脚接J3的4号引脚，MC55远程通信芯片U12的29号引脚同时接J3的3号引脚、C38的一端，MC55远程通信芯片U12的30号引脚接J3的2号引脚，MC55远程通信芯片U12的31号引脚同时接J3的1号引脚、C37的另一端、C38的另一端，MC55远程通信芯片U12的38号引脚接R30的一端，R30的另一端接VT6的b端，VT6的e端接地，VT6的c端同时接R31的一端、MC55远程通信芯片U12的42号引脚，R31的另一端接D10的负极，D10的正极接3V3电源，MC55远程通信芯片U12的43号引脚接C39的一端，C39的另一端接地。
进一步地，所述显示模块7-1包括：SSD1306驱动芯片U11、二极管D8、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32；电路连接方式如下：SSD1306驱动芯片U11的1号引脚接C25的一端，C25的另一端接SSD1306驱动芯片U11的2号引脚，SSD1306驱动芯片U11的3号引脚接C26的一端，C26的另一端接SSD1306驱动芯片U11的4号引脚，SSD1306驱动芯片U11的5号引脚接3V3电源，SSD1306驱动芯片U11的7号引脚接地，SSD1306驱动芯片U11的8号引脚同时接C27的一端、C28的一端，C27的另一端接地，C28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的9号引脚同时接R29的一端、C29的一端、D8的正极，R29的另一端接3V3电源，D8的负极接3V3电源，C29的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的10号引脚接R26的一端，R26的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的21号引脚，SSD1306驱动芯片U11的11号引脚接R27的一端，R27的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的22号引脚，SSD1306驱动芯片U11的12号引脚接R28的一端，R28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的13号引脚接C30的一端，C30的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的14号引脚同时接C31的一端、C32的一端，C31的另一端接地，C32的另一端接地。
本发明的工作过程如下：
第一步、判断作业员是否倒地，水银开关SK在人直立情况下是不导通的，当矿山作业人员倒地情况，水银因为是液体将会使得水银开关SK导通；
该嵌入式求救手环通过状态检测模块中的水银开关SK导通(水银是液体，当人倒地，液体流动)，使得状态检测模块的电容C1开始存储电压，当存储电压达到了使三极管VT1导通的电压时，状态检测模块中的IC555芯片将会被驱动，此时IC555芯片会发射脉冲给STM32单片机(作为整个设备的总枢纽起到控制作用)；
第二步、单片机控制显示器显示身体状态、语音报警器向附近员工报警；
STM32单片机获得状态检测模块中的IC555芯片脉冲后，将给出高电平驱动语音报警模块(模拟人的求救语音进行晕厥后报警)，语音报警模块通过导线的连接，驱动手环外壳处设置的语音报警器(扬声器B)发出语音求救信号，向经过的人求救；
同时STM32单片机会发出控制指令给显示模块(显示作业员的现在状态特征，包括根据脉搏跳动的频率得到的心率，并提供一种对应的应急救护措施)，同理显示模块通过导线连接，驱动位于嵌入式求救手环外壳正面的LCD显示器，LCD显示器能实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的正确救助方式步骤；所述USB接口1-6用于连接STM32单片机4-1中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机4-1中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
第三步、当倒地矿山作业人员一直没有被发现获得救助，该手环通过单片机延时一段时间启动应急措施；具体为：
为了防止矿山作业人员附近一直未有行人经过，该嵌入式求救手环具有一套应急措施，通过STM32单片机内部延时功能延时一段设定的时间后，STM32单片机在控制手环内置的LoRa通信模块(用于联系管理员)，与矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接；连接后LoRa接收器警示亮灯说明佩戴者还未获得救助以此来提醒矿山管理员；
同时STM32单片机控制GPS定位模块(通过GPS模块来获得矿山作业人员实际位置，再通过GPRS模块通信将获得的实际位置传给矿山管理员)获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员，矿山管理员通过接收设备(可以采用GPRS接收器)进行接收，方便矿山管理员找到矿山作业人员进而实行救助、也易于矿山管理员打电话通知医院并给出矿山具体位置信息，方便救护车实行及时赶到进行救助。
第四步、若矿山作业人员是自己正常摔倒，不是病发摔倒；
该嵌入式求救手环下表面上设置复位按键，用于若矿山作业人员属于正常性摔倒后，矿山作业人员摔倒后自己爬起，按下此复位按键，使得STM32单片机初始化操作，使得手环继续正常工作，不进行报警。(复位按键是图4中的S1)。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：包括手环外壳(1-1)、状态检测模块(2-1)、语音报警模块(3-1)、STM32单片机(4-1)、LoRa通信模块(5-1)、GPS定位模块(6-1)、显示模块(7-1)；所述手环外壳(1-1)正面嵌入LCD显示器(1-2)，同时手环外壳(1-1)中镶嵌了复位按键(1-3)，手环外壳(1-1)正面嵌入语音报警器(1-4)，位于手环外壳(1-1)边缘处设置了卡扣(1-5)，同时手环外壳(1-1)上设置了USB接口(1-6)用于连接STM32单片机(4-1)，手环外壳(1-1)的内壁嵌入了体态检测仪(1-7)，采用迈瑞VS600型号，STM32单片机(4-1)同时与状态检测模块(2-1)、语音报警模块(3-1)、LoRa通信模块(5-1)、GPS定位模块(6-1)、显示模块(7-1)连接；状态检测模块(2-1)包括IC555芯片，语音报警模块(3-1)包括IC555芯片、IVR1061语音芯片；GPS定位模块(6-1)包含GPS模块(6-2)、GPRS模块(6-3)；GPS模块(6-2)采用了GPS_NE0-6芯片；GPRS模块(6-3)采用了MC55远程通信芯片，显示模块(7-1)使用了SSD1306驱动芯片。
2.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：
所述状态检测模块(2-1)用于检测佩戴者的体态特征，并根据此信息发出脉冲信号给STM32单片机(4-1)；
所述STM32单片机(4-1)接收到状态检测模块(2-1)发出的脉冲信号后使语音报警模块(3-1)工作，通过语音报警器(1-4)进行语音求救报警；并发出控制指令使显示模块(7-1)工作，驱动LCD显示器(1-2)实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；应该实施的救助方式步骤是存储在STM32单片机(4-1)中的；
所述语音报警模块(3-1)用于通过STM32单片机(4-1)控制其工作并通过语音报警器(1-4)进行语音求救报警；
所述显示模块(7-1)用于通过STM32单片机(4-1)控制其驱动LCD显示器(1-2)实时显示矿山作业人员的体态特征、在矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述LCD显示器(1-2)用于实时显示佩戴者的体态特征、在佩戴者晕厥后显示其救助方式；
所述语音报警器(1-4)用于在患者晕厥之后向行人进行语音呼救；
所述复位按键(1-3)用于实现切换复位设置模式，当患者属于正常摔倒后的复位命令按键，使得手环继续正常工作不进行报警；
所述卡扣(1-5)用于使得患者佩戴时更加舒适，不易影响日常行动；
所述USB接口(1-6)用于连接STM32单片机(4-1)中的J3接口，能通过外接输入设备向STM32单片机(4-1)中读写矿山作业人员晕厥后应该实施的救助方式步骤；
所述体态检测仪(1-7)，用于实时检测患者基本体态特征信息。
所述LoRa通信模块(5-1)用于当发送出位置信息一定时间后其和矿山管理员手中的LoRa接收器建立通信连接来提醒矿山管理员该佩戴者还未获得救助；
所述GPS定位模块(6-1)用于获取矿山作业人员具体位置信息，并将矿山作业人员具体位置信息传给矿山管理员。
3.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述状态检测模块(2-1)包括：IC555芯片U1、水银开关SK、光耦开关GK、三极管VT1、三极管VT2、二极管D1、发光二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3；电路连接方式如下：IC555芯片U1的1号引脚接地，IC555芯片U1的5号引脚接C3的一端，C3的另一端接地，IC555芯片U1的3号引脚同时接D2的负极、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚，D2的正极接R6的一端，IC555芯片U1的7号引脚同时接IC555芯片U1的6号引脚、R5的一端、C2的一端、VT2的e端，C2的另一端接地，IC555芯片U1的2号引脚同时接VT2的b端、GK的3号引脚、R4的一端，VT2的c端接地，GK的4号引脚接地，GK的1号引脚同时接D1的正极、R3的一端，GK的2号引脚接VT1的c端，VT1的e端接地，VT1的b端同时接R1的一端、R2的一端，R2的另一端接地，R1的另一端同时接C1的一端、SK的一端，C1的另一端接地，SK的另一端同时接3V3电源、D1的负极、R3的另一端、R4的另一端、R5的另一端、IC555芯片U1的4号引脚、IC555芯片U1的8号引脚、R6的另一端。
4.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述语音报警模块(3-1)包括：IC555芯片U2、IVR1061语音芯片U3、扬声器B、三极管VT3、三极管VT4、三极管VT5、二极管D3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6；电路连接方式如下：IC555芯片U2的1号引脚接地，IC555芯片U2的5号引脚接C4的一端，C4的另一端接地，IC555芯片U2的2号引脚接D3的正极，D3的负极同时接VT3的c端、R8的一端，VT3的e端接地，VT3的b端接R7的一端，R7的另一端接STM32单片机(4-1)的电阻R14，电阻R14接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚，IC555芯片U2的7号引脚同时接IC555芯片U2的6号引脚、C5的一端、R10的一端，C5的另一端接地，IC555芯片U2的3号引脚接R11的一端，R11的另一端接VT4的b端，VT4的e端接地，VT4的c端同时接R12的一端、IVR1061语音芯片U3的4号引脚，IVR1061语音芯片U3的2号引脚同时接IVR1061语音芯片U3的8号引脚、R9的一端，IVR1061语音芯片U3的16号引脚接地，IVR1061语音芯片U3的9号引脚同时接VT5的b端、C6的一端，C6的另一端接地，VT5的e端接地，VT5的c端接B的一端，B的另一端同时接IVR1061语音芯片U3的1号引脚、R9的另一端、R12的另一端、R10的另一端、R8的另一端、IC555芯片U2的4号引脚、IC555芯片U2的8号引脚、3V3电源。
5.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述STM32单片机(4-1)包括：STM32F103LQFP48单片机芯片U4、USB接口J3、晶振Y1、晶振Y2、按键S1、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D4；电路连接方式如下：STM32F103LQFP48单片机芯片U4的1号引脚同时接C12的一端、R13的一端，C12的另一端接地，R13的另一端接D4的负极，D4的正极同时接3V3电源、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的48号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的3号引脚同时接C7的一端、R17的一端、Y1的一端，C7的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的4号引脚同时接R17的另一端、Y1的另一端、C8的一端，C8的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的5号引脚同时接C9的一端、R16的一端、Y2的一端，C9的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的6号引脚同时接C10的一端、R16的另一端、Y2的另一端，C10的另一端接地；STM32F103LQFP48单片机芯片U4的7号引脚同时接C11的一端、R18的一端、S1的一端、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的9号引脚，R18的另一端接3V3电源，C11的另一端接地，S1的另一端接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的8号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的20号引脚接R15的一端，R15的另一端接状态检测模块(2-1)的IC555芯片U1的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的23号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的24号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的35号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的36号引脚接3V3电源，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的44号引脚R14的一端，R14的另一端接语音报警模块(3-1)中的电阻R7一端，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的47号引脚接地，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的37号引脚接J3的3号引脚，STM32F103LQFP48单片机芯片U4的38号引脚接J3的2号引脚，J3的1号引脚接3V3电源，J3的4号引脚接地。
6.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述LoRa通信模块(5-1)包括：ZM433SX-M射频LoRa模块U10、天线接口J2、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电容C22、电容C23、电容C24、二极管D7、电感L3；电路连接方式如下：ZM433SX-M射频LoRa模块U10的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚同时接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的11号引脚接R23的一端，R23的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的12号引脚接R24的一端，R24的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的13号引脚同时接L3的一端、C22的一端，C22的另一端接地，L3的另一端接3V3电源，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的14号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的15号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的15号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的16号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的17号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的17号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的14号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的18号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的18号引脚，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的19号引脚同时接ZM433SX-M射频LoRa模块U10的20号引脚、ZM433SX-M射频LoRa模块U10的22号引脚、R25的一端，R25的另一端接地，ZM433SX-M射频LoRa模块U10的21号引脚接C23的一端，C23的另一端同时接D7的负极、C24的一端，D7的正极接J2的1号引脚，C24的另一端同时接J2的2号引脚、接地。
7.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述GPS模块(6-2)包括：GPS_NE0-6芯片U5、SMA天线接口U6、MAX2659芯片U7、24C32芯片U8、KT9193芯片U9、J1接口、电池BAT1、电感L1、电感L2、天线ANT1、天线ANT2、发光二极管D5、二极管D6、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21；电路连接方式如下：GPS_NE0-6芯片U5的3号引脚同时接D5的负极、J1的5号引脚，D5的另一端接R19的一端，R19的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的7号引脚、3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的8号引脚同时接GPS_NE0-6芯片U5的9号引脚、R20的一端，R20的另一端接L1的一端，L1的另一端同时接GPS_NE0-6芯片U5的11号引脚、C14的一端、SMA天线接口U6的5号引脚，SMA天线接口U6的1号引脚、3号引脚、4号引脚、6号引脚同时接地，SMA天线接口U6的2号引脚接ANT1，C14的另一端接MAX2659芯片U7的6号引脚，MAX2659芯片U7的1号引脚、2号引脚同时接地，MAX2659芯片U7的3号引脚接L2的一端，L2的另一端接C13的一端，C13的另一端接ANT2，MAX2659芯片U7的4号引脚同时接MAX2659芯片U7的5号引脚、C15的一端、3V3电源，C15的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的10号引脚、12号引脚、13号引脚同时接地，GPS_NE0-6芯片U5的18号引脚接24C32芯片U8的5号引脚，GPS_NE0-6芯片U5的19号引脚接24C32芯片U8的6号引脚，24C32芯片U8的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、7号引脚同时接地，24C32芯片U8的8号引脚同时接C16的一端、3V3电源，C16的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的20号引脚接R22的一端，R22的另一端同时接J1的4号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的13号引脚，J1的2号引脚接地，GPS_NE0-6芯片U5的21号引脚接R21的一端，R21的另一端同时接J1的3号引脚、STM32F103LQFP48单片机芯片U4的12号引脚，J1的1号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的22号引脚同时接BAT1的一端、D6的阴极，BAT1的另一端接地，D6的阳极同时接C21的一端、3V3电源、C20的一端、KT9193芯片U9的1号引脚、KT9193芯片U9的3号引脚，C21的另一端接地，C20的另一端接地，KT9193芯片U9的2号引脚接地，KT9193芯片U9的4号引脚接电容C19的一端，C19的另一端接地，KT9193芯片U9的5号引脚同时接3V3电源、C17的一端、C18的一端，C17的另一端接地，C18的另一端接地，GPS_NE0-6芯片U5的23号引脚接3V3电源，GPS_NE0-6芯片U5的24号引脚接地。
8.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述GPRS模块(6-3)包括：MC55远程通信芯片U12、接口J3、三极管VT6、二极管D9、发光二极管D10、电阻R30、电阻R31、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39；电路连接方式如下：MC55远程通信芯片U12的1号引脚同时接MC55远程通信芯片U12的2号引脚、MC55远程通信芯片U12的3号引脚、MC55远程通信芯片U12的4号引脚、MC55远程通信芯片U12的5号引脚、C35的一端、C36的一端、D9的负极，C35的另一端接地，C36的另一端接地，D9的正极同时接C33的一端、C34的一端、3V3电源，C33的另一端接地，C34的另一端接地，MC55远程通信芯片U12的7号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的29号引脚，MC55远程通信芯片U12的16号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的28号引脚，MC55远程通信芯片U12的40号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的30号引脚，MC55远程通信芯片U12的42号引脚接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的31号引脚，MC55远程通信芯片U12的17号引脚、46号引脚、47号引脚、48号引脚、49号引脚、50号引脚同时接地，MC55远程通信芯片U12的26号引脚接J3的6号引脚，MC55远程通信芯片U12的27号引脚同时接J3的5号引脚、J3的7号引脚、C37的一端，MC55远程通信芯片U12的28号引脚接J3的4号引脚，MC55远程通信芯片U12的29号引脚同时接J3的3号引脚、C38的一端，MC55远程通信芯片U12的30号引脚接J3的2号引脚，MC55远程通信芯片U12的31号引脚同时接J3的1号引脚、C37的另一端、C38的另一端，MC55远程通信芯片U12的38号引脚接R30的一端，R30的另一端接VT6的b端，VT6的e端接地，VT6的c端同时接R31的一端、MC55远程通信芯片U12的42号引脚，R31的另一端接D10的负极，D10的正极接3V3电源，MC55远程通信芯片U12的43号引脚接C39的一端，C39的另一端接地。
9.根据权利要求1所述的基于LORA的CPS嵌入式求救手环，其特征在于：所述显示模块(7-1)包括：SSD1306驱动芯片U11、二极管D8、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32；电路连接方式如下：SSD1306驱动芯片U11的1号引脚接C25的一端，C25的另一端接SSD1306驱动芯片U11的2号引脚，SSD1306驱动芯片U11的3号引脚接C26的一端，C26的另一端接SSD1306驱动芯片U11的4号引脚，SSD1306驱动芯片U11的5号引脚接3V3电源，SSD1306驱动芯片U11的7号引脚接地，SSD1306驱动芯片U11的8号引脚同时接C27的一端、C28的一端，C27的另一端接地，C28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的9号引脚同时接R29的一端、C29的一端、D8的正极，R29的另一端接3V3电源，D8的负极接3V3电源，C29的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的10号引脚接R26的一端，R26的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的21号引脚，SSD1306驱动芯片U11的11号引脚接R27的一端，R27的另一端接STM32F103LQFP48单片机芯片U4的22号引脚，SSD1306驱动芯片U11的12号引脚接R28的一端，R28的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的13号引脚接C30的一端，C30的另一端接地，SSD1306驱动芯片U11的14号引脚同时接C31的一端、C32的一端，C31的另一端接地，C32的另一端接地。
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