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PCR(Polymerase Chain Reaction)仪作为一种能够实现对体外DNA片段进行快速大量扩增的生物仪器,已经被广泛应用在生物基因研究、医院临床检测等领域。PCR技术促进了人类基因分析技术的进步,对相关学科的深入发展和实际应用都具有很重要的意义。作为PCR仪的核心部件之一,温度控制系统直接关系到PCR仪整体品质。对PCR仪温控部分进行深入研究,即对温度检测及其控制算法的研究是十分必要的。本文通过分析PCR工作原理,认识到温度决定TaqDNA(TaqDNA Polymerase)酶的活性而影响扩增效率,因此温度控制对PCR反应非常重要。围绕PCR仪温度控制的核心问题,开展了下列研究工作:(1)完成了硬件电路的设计,对其中主要电路模块—诸如Mega16控制器最小系统、温度采集模块、半导体制冷片驱动模块、通信模块、强迫风冷风扇驱动模块和电源供给模块等器件进行选型,计算确定其参数指标和性能,以确保达到设计要求。(2)提出了一种新的对于非线性温度传感器的校正方法。由于温度的检测精度影响着最终的PCR反应温度精度,本文使用的热敏电阻温度传感器的工作特性是非线性的,需要对其进行校正。本文提出的校正方法是利用上位机中LABVIEW软件提供的MATLAB Script节点技术,调用MATLAB中根据已知数据训练好的BP(Back Propagation)神经网络实现温度的在线校正。实验结果表明新提出的校正方法准确可行。(3)通过传热学原理分析建立了半导体变温系统的数学模型,在MATLAB中对系统模型进行了普通PID控制算法和自整定模糊PID控制算法的仿真研究。(4)提出了一种实用的分段式时间最优PID控制算法。在对经典模糊控制算法、时间最优PID控制算法进行了理论研究和实验研究之后,发现这两种算法取得实验结果都不是很理想。本文在此基础上做出了改进得到分段式时间最优PID控制算法,实验结果证明此算法不仅具有算法简单、易于实现的特点,并且在超调量、稳态精度上都取得了较理想的控制效果,特别是其稳态精度在整个控制温度段上都达到了0.1。本文提出对于非线性温度传感器的校正方法和分段式时间最优PID控制算法都是经过了实验的论证,都可以在实践中直接应用。