生物芯片是20世纪具有划时代意义的微量分析检测技术，广泛应用于疾病诊断和治疗、药物筛选、基因测序、中药物种鉴定、农作物优育优选等许多领域。作为生物芯片技术的一种，聚合酶链式反应技术自诞生以来不断发展成熟起来，应用前景越来越广泛。聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种能够在数小时内使特定DNA片段扩增到数百万个拷贝的体外快速扩增DNA的方法，已广泛应用于生物科学、医学等领域。DNA的扩增过程可分为变性（93~94℃）、退火（54℃）、延伸（72℃）三个连续的、循环的温度操作过程。因此，温度是影响PCR扩增的一个关键因素。　　 本文设计了基于MEMS技术的PCR芯片系统，在玻璃基片上设计了微反应腔式PCR芯片。芯片上集成了DNA微反应室、加热器及温度传感器，芯片尺寸大小为10mm*10mm*0.5mm，微反应室的尺寸大小为5mm*5mm*0.15mm。芯片底面通过光刻、溅射等工艺制作了微型加热器与温度传感器，以使PCR芯片测温、控温更简便。为使芯片温区温度分布更均匀，通过ANSYS软件对不同结构的加热器进行温度场仿真，得到最优的加热器结构。PCR芯片温度控制系统的设计，包括硬件和软件两部分。硬件的设计主要包括信号采信、信号调理、CPU系统和控制信号输出几部分。在信号采集部分为避免铂电阻温度传感器因电流流过而产生焦耳热，系统采用0.5mA恒流源电路。采集电路将系统的温度信号转化为电压信号后，经放大、滤波后，由SPCE061A的I/O口采集。采集到的电压信号经计算转化为的温度值后与设定的温度值进行比较，经PID算法计算及相应的比例换算获得相应占空比的PWM方波以控制固态继电器的通断，实现芯片PCR反应温度的自动控制。本文还从理论上证明了PCR芯片系统设计的合理性，并进行了简单的实验来验证系统设计的可行性。