半导体激光器(Laser Diode)的应用十分广泛,在工业生产和技术方面的应用如光纤通信、激光打印机、高清晰度激光电视等;在医疗和生命科学方面的应用如激光手术治疗、激光动力学治疗、生命科学研究等;在军事方面的研究应用如激光引信、激光制导、激光雷达等。而温度对LD的阈值电流、输出功率、波长等的影响很大,温度在100K以上时,阈值随T的三次方增长,因此研究设计一套控温精度高,稳定性好,价格低廉的LD温控系统是十分有必要的。本文设计一套基于ARM微控制器的LD温控系统,由于加热制冷过程的复杂性以及温度检测装置的导热速率等结构原因,使得被控对象存在大延时,非线性等现象,因此本文提出一种遗传优化的模糊PID-Smith算法,利用MATLAB仿真软件对其进行了模拟仿真,以及和传统的PID算法、模糊自适应PID算法进行了对比,通过仿真结果,可以得出使用了经过遗传优化的模糊PID-Smith算法具有超量小,调节时间短,控制精度高,能对控制器参数在线调整,同时具有Smith预估等优点。LD温控系统主要由两部分组成,硬件电路设计与软件设计。硬件采用Altium Designer软件进行原理图和PCB的设计,该软件具有布局前和布局后的信号完整性分析功能,使用信号完整性分析器能产品准确的仿真结果。系统以ST公司的STM32F103RCT6作为控制核心,温度感知元件采用PT100铂热电阻,加热制冷执行机构采用TEC热电制冷器,软件采用Real View MDK5开发平台进行开发,通过串口进行调试下载,并且留出串口线,方便后续升级与改进。通过对整个控制系统的测试与性能分析,试验结果表明,该系统的控温精度为0.1度,温控范围10度—50度。本文设计的LD温控系统具有控温精度高,架构简单,模块之间的耦合性低,方便升级与维护,硬件成本低,能满足控制要求。