1946年第一台具有高速计算能力的计算机诞生后,随着现代科技日新月异的进步,硅基计算机已经逐渐达到了摩尔定律的发展极限,因此寻找一种新型计算方式是时代进步所需。DNA是一种被认为在分子水平上具有可计算性的纳米分子。精准的WatsonCrick碱基互补配对原则让DNA作为新型计算机材料成为可能。DNA链置换技术的可控性及其出色的计算能力使其在DNA计算领域得到广泛的应用。为了丰富DNA计算的信息处理方式,本文提出了一种基于DNA链置换技术的分子识别电路,并在此基础上设计实现了分子比较器,用于构建一位和多位的可逆数值比较器。主要研究内容如下:首先,基于跷跷板门电路构建了DNA分子识别电路,该电路由分子识别、累加求和、荧光报告结果三个模块组成。通过Visual DSD仿真以及生化实验分析,验证了该识别电路在逻辑上的可行性和稳定性,其最大的优势在于荧光报告过程不需要进行分子湮灭反应,而是直接进行荧光报告。相比于传统的分子电路,该设计减少了DNA链、减少了泄漏、降低了复杂性。分子识别电路具有任意输入的计算潜能。其次,基于DNA分子识别电路结合了交叉抑制器,设计实现了分子比较器,这是一个模块化功能电路,为DNA计算的研究提供了基础。通过Visual DSD仿真证明了该设计的逻辑可行性,还通过荧光报告实验进一步验证。该设计通过简单的级联反应可以实现信号的比较功能。最后,在实现分子比较器的基础上,构建了一位和多位的可逆数值比较器,其为生物传感器中的定量分析任务提供一种设计思路。相较传统计算机的不可逆运算,本文提出了一种可逆运算,通过设计可逆分子门电路,使输入信号充分反应,减少了运算过程信息丢失的情况。本文逻辑设计通过Visual DSD仿真,并对一位,二位和四位可逆数值比较器进行了模拟实验,其结果都符合了预设计的结果,进一步验证了该设计的逻辑严谨性。综上,本文通过了DNA链置换技术,开发了DNA分子识别电路;基于分子识别电路,结合交叉抑制器设计了分子比较器;构建了一位和多位的可逆数值比较器;最后通过荧光报告实验呈现,证明了理论设计的分子比较器的准确性以及可行性,还通过Visual DSD模拟实验验证了可逆数值比较器的准确性。本文开发的分子识别电路具有任意输入的计算潜能,为今后大规模多输入的DNA分子电路提供了基础。模块化功能的分子比较器电路可进行级联反应后实现其他功能,为DNA计算的研究提供了基础。