基因扩增技术即聚合酶链反应（polymerase chain reaction）简称PCR，又称无细胞分子克隆系统或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增法，可将极微量的靶DNA特异地扩增上百万倍，从而大大提高对DNA分子的分析和检测能力。因而此方法立即在分子生物学、微生物学、医学及遗传学等多领域广泛应用和迅速发展。能够完成基因扩增反应的仪器就是PCR仪，又称酶链聚合扩增仪。目前，PCR仪的生产厂商国外居多，国内现有的PCR仪控温指标低于国外主要厂家生产的PCR仪。本文设计PCR仪的温度控制技术，以瑞萨单片机为控制处理器，采用半导体制冷器作为PCR仪的变温元件，在温度控制方法上采用分段控制，在温度上升和下降阶段的初期采用Bang-Bang控制，加快系统响应速度，达到设定的阈值时开始PID调节，并进入恒温阶段控制，在不同的恒温点整定PID的参数以满足系统控制要求。论文主要内容如下：第一章介绍了PCR技术的反应原理、反应条件以及国内外PCR仪的研究现状，阐述了常用的温度控制器和温度控制算法。第二章介绍了PCR仪的硬件结构和采用的温度控制系统。其中着重介绍了PCR仪温控系统的变温原理和温度传感器的选择依据。最后简单介绍了辅助元件-热盖。第三章具体说明了温度的控制方法。上升阶段和下降阶段采用Bang-Bang控制结合PID控制的策略，重要的是通过实验确定Bang-Bang控制的阈值。在恒温保持阶段采用继电整定参数的PID控制，保证控制的精度和稳态。最后简单说明了如何减小干扰对系统的影响。第四章是关于温度控制技术软件设计中的存储调度系统，重点是说明了用户程序的数据结构和接口定义。第五章对设计PCR仪过程中，应该考虑到的影响温度控制过程的因素进行分析。第六章是对本论文工作的总结。随着基因科学和分子生物学的发展，科研人员对基因扩增仪提出了更高的要求，期望仪器功能更完善、分析快速、检测灵敏度高、性能更为优越。这将促进基因扩增仪的发展，也有益于人类科学技术的发展。