宁夏地处西北地区,年平均气温5.3℃～9.9℃,冬季月平均气温-9.0℃～2.0℃,是霜冻灾害频发地区。自然界霜冻发生速度快,对作物造成危害较大,而目前霜冻数据收集方法单一,霜冻监测和研究普遍使用常规自动气象站作为数据收集的主要手段,缺乏在野外直接使用的自动设备。为了使霜冻实验箱便于携带,同时自动实现可预置温度的霜冻模拟装置,本文设计并实现基于STM32的移动霜冻实验箱温度控制系统,方便研究人员对作物的霜冻临界温度和霜冻指标开展研究,并可为霜冻的监测预警及灾害风险评估提供参考。本系统选用STM32F103C8T6作为主控制器,外围模块主要有:DS18B20传感器、SHT21传感器、CH376芯片、OLED0561屏、PWM发生器以及继电器等。主控制器通过控制DS18B20和SHT21获取实验箱内的温度数据;通过CH376实现对U盘的读写操作,进行霜冻实验预置温度文件的读取和霜冻实验记录的写入。霜冻实验开始后,主控制器根据预置温度文件内所设置各个时间点的目标温度,对比箱内当前温度做出升温或降温调控,主控制器通过继电器的闭合操作来控制风扇的电源,同时应用增量式PID算法,输出控制增量,并将其传递给PWM发生器,输出相应占空比脉冲波形控制冷/热风扇的转速,以达到温度控制效果;最后整个霜冻实验过程的温度值、U盘状态、霜冻实验状态、温度调控的预置温度和温度变率以及当前时间会实时显示在OLED屏幕上,方便实验者观察和调试系统。本文的主要研究成果是:（1）设计移动霜冻实验箱的箱体结构和空气循环回路,保证箱内气体温度的循环稳定,总结得出温度控制系统的工作方案和软硬件设计并实现;（2）实验器件轻巧便携,实验选用液氮制冷方案来保证箱体内温度的控制,并根据自然界降温规律,提出使用改进的增量式PID控制算法实现定值、定时准确调控的预置温度控制实验,在目前移动霜冻实验箱的研制中仍属首次;（3）在Matlab/Simulink环境中建立移动霜冻实验箱的模型,使用PID控制和模糊PID控制算法应用于该模型对温度控制过程进行仿真实验,仿真实验结果表明:相比PID控制,模糊PID控制可以使系统稳定性好、降温快速且平滑,能够达到预期效果。