随着社会发展,医疗水平的不断提高,人们对自身健康状态有了更高的需求,这就使得疾病预防与早期检测具有了更迫切的现实意义,并得到了社会的广泛关注。PCR是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)的简称,是一种体外核酸扩增技术,可从复杂的DNA分子中选择性的复制扩增一段特异的序列,能够自动完成PCR反应的仪器称为酶链聚合扩增仪(下文简称PCR仪)。目前,PCR仪已经广泛应用于疫情快速检验、临床诊断、法医鉴定和生化分析等多个传统领域,但PCR技术相对于船舶污水检测领域还是一个空白,本课题设计的PCR仪可完成对船舶生活污水的致病菌定性的快速检测,实现了对船舶污水排放的标准化检测,减少了对海洋环境的污染,具有较强的实际应用前景。与国外PCR技术相比,国内因起步晚,研究基础薄弱,导致国内PCR仪性能一定程度落后于国外同类产品,由此研究并开发具有精度高、成本低的PCR仪便具有一定的理论意义和经济价值。课题分析了PCR仪的温度控制要求和流程；设计并完成了基于C8051F020单片机的嵌入式PCR仪软/硬件系统；提出了模糊PID温度控制优化模型,并与传统PID控制进行了仿真比较与效果分析。论文的主要研究如下：(1)概述了PCR反应的基本原理和国内外PCR仪的发展现状,对国内外当前PCR仪进行了参数对比和分析；(2)主要是以C8051F020单片机为开发平台完成了课题的硬件系统设计。给出硬件电路总体设计架构,重点对电源模块、传感器模块及控制器模块等电路进行了设计与测试,完成人机交互界面设计及设备平台搭建和实验测试；(3)采用模块化原则对系统软件进行功能块定义与接口设计,完成系统主程序及各中断程序代码的编写,并对程序结构和代码进行了优化,提高运行效率和稳定性；(4)针对PCR技术温度控制的特殊要求,提出模糊PID控制模型,并与传统PID控制效果进行了仿真比较。