随着光电传感技术、电子技术及计算机技术的发展，光电系统的结构越来越精密，对环境的参数和要求也越来越严格。温度作为一个常用的参数，对光电系统的性能有着非常大的影响，因而光电系统的温度控制也成为了设计中一个重要的环节。目前工业及仪器仪表大量采用的温度控制器主要还是模拟控制器，其体积、重量及功耗等均不符合精密光电系统的要求。以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强等诸多优点而得到越来越广泛的应用。PID(比例积分微分)控制算法作为一种重要实用的温度控制算法，在诸多温度控制器中得到了广泛的应用。本论文首先对常规PID控制算法进行了理论仿真，然后根据课题要求对普通PID算法的各部分细节进行了仔细的研究，提出了在保证一定控制精度条件下的快速温度控制算法，并进行了改进和优化，使温度能够快速的达到系统要求。然后详细阐述了基于STC10F08XE单片机的温度控制系统的硬件组成、软件设计及相关电路实现。最后对整个温度控制系统进行了测试，结果表明该温度控制系统较好地满足了预定的技术指标。