微型化是当今科学仪器设备的一个发展方向,诸多文献已经出现了掌上色谱、掌上质谱、甚至掌上核磁等微型设备的相关介绍。尽管目前市场上已经出现了各种外型的制冷设备,但由于其体积较大,一般很难做到对制冷温度的精确控制。而在一些科学研究过程中,往往需要对少量物料,甚至微量物料进行精确的冷冻控制,因此就需要很小的冷冻空间与精确的温控技术,微型半导体温控箱就应运而生了。针对目前实验用温控箱没有微型化设备的状况,结合我们课题组的科研需求,在广泛的市场调研基础上,研制了一种具有小体积、低成本、高性能、采用半导体制冷技术的实验用微型温控箱,以期为高性能生物制剂、功能材料等的实验室制备方法及性能研究提供较为精确的制冷、加热控温技术,有效推动这些研究工作的进程。本论文的主要研究工作为：(1)研究了半导体制冷芯片冷热端散热方式、最大制冷量、最大制冷系数工况和温控系统热负荷,给出了合适类型和数目的半导体制冷芯片,研制出具备较好保温散热效果和较高工作效率的微型温控箱的箱体结构。(2)设计了基于铂热电阻PT100的具备实时高精度测量性能的温度采集与放大调理电路,并采用线性插值算法校正铂热电阻的非线性,减小了温度测量误差。(3)制作了以单片机为内核的半导体制冷芯片驱动电路。采用专用集成芯片,减小了电路板面积,实现了电流检测、紧急关断、工作状态指示等功能。对集成芯片外围电路器件进行选取,有效减小了高频信号干扰,提高了温度控制精度。(4)编写了系统测控软件。软件采用了模块化的结构设计,包含温度采集单元、数据处理单元、温度控制、液晶显示单元等多个功能模块。在温度控制程序中应用了PID补偿,起到了控温时间短、过冲小、稳定温度时波形平缓及抗干扰能力强的作用。经调试运行,稳定后的微型半导体温控箱具有较高的灵敏度、分辨率和稳定性能,基本满足文中提出的温度控制范围-40℃以及精度要求0.8℃,可对箱体腔内制冷量作连续较精细的调节。