由于生活工作节奏的加快,慢性疾病困扰着人民的健康,空间环境气候的改变也影响着治疗效果。理疗以其无毒、无副作用和起效快等特点,受到广大慢性病患者的青睐。然而,传统的理疗仪外形笨重、功能单一、治疗过程枯燥、操作繁琐,严重限制了患者的使用。音乐治疗综合了音乐学、医学和心理学,已被古今中外证实为一种特殊的治疗方式。电疗法通过低中频脉冲电流刺激人体组织,进而实现治疗多种疾病。时间治疗学依据时间生物学理论选择合适的治疗时间,实现精准治疗。综合以上因素,本课题设计一款便于携带、功能丰富和适应性广的时空开关型音乐同步理疗系统,该系统包括音乐理疗、电刺激理疗和热疗三种理疗模式,输出多种不同参数的理疗处方。针对目前理疗仪的缺点确定理疗系统的技术参数,本课题结合嵌入式原理、电路学和治疗学等知识设计系统的总体方案,并根据空间环境气候和人体疾病固有昼夜节律推荐合适的理疗方案。主控系统输出三种理疗模式。电刺激理疗模式采用调制模块对音乐低中频处方和STM32输出的多参数初始处方进行调制,输出不同种类、频率、时段和幅度的理疗处方,此理疗处方频率参数融合了经算法提取的音频特征。音乐理疗模式对音频信号调制,输出音乐低中频处方进行理疗,实现声电同步理疗。热疗模式通过STM32控制PWM高电平占周期的比例,改变加热膜温度,实现热电综合理疗。硬件系统设计上,主要包括STM32主控模块、蓝牙音频模块、通用放大器模块、信号滤波器模块、继电器模块、温度采集模块、加热模块、温度控制模块、调制模块、功率放大器模块、电流检测模块、无线通信模块、液晶显示模块、语音提示模块和电源模块。通过电流检测模块对输出电流实时监测,保证理疗的安全性。通过温度控制模块控制加热温度,保证热疗的可靠稳定性。软件系统设计上,STM32移植了μC/OS-Ⅲ操作系统,然后构建各项理疗任务,实现系统的理疗功能。采用离散傅里叶变换和压缩感知算法提取音乐信号的主频特征,写入主控系统中,输出具有音乐特征的理疗处方。热疗过程中对于温度数据的处理,采用滤波算法去除无效值从而获取精确的温度数据,对于温度的控制加入PID算法增加响应速度并降低超调量。液晶显示模块采用USART-HMI软件进行设计开发,使显示界面直观易懂,便于用户调整使用。理疗APP客户端的设计开发便于用户对系统控制,结合用户所处空间环境的温度、湿度和时间推荐治疗恰当的疾病,并定时启动和关闭理疗系统。时空开关型音乐同步理疗系统通过软硬件测试、各理疗功能测试和实验测试,结果均正常。理疗处方频率在1Hz～100kHz,误差在±10%以内。理疗电流强度在0～100mA,误差小于10%。热疗温度范围在34.0～52.0℃,误差在±1.0℃以内。三种理疗模式输出的理疗处方各参数和热疗温度均达到了技术指标,综合实现了本课题的设计要求。