空间环境模拟设备是航空航天领域用于模拟太空中冷黑、真空、太阳辐射等环境条件而建造的一种地面多功能综合试验设备,其中热沉温控系统就是其重要组成部分。目前,空间环模设备行业领域普遍采用“PLC模块电控方案结合通用组态软件”来构建多样化软硬件系统实现对热沉温控系统流程及相关状态的监测与综合管理,然而随着社会和电子技术的发展,空间环模设备领域内热沉控温系统知识产权的国有化、操作便捷化以及更快的响应速度等都是其优化和发展的重点方向。本文首先深入分析了兰州真空设备有限公司华宇分公司所用空间环模设备热沉温控系统结构、气液氮温度流程以及控温原理。通过对热沉温控系统控制信号的梳理和分析,研究了该型空间环模设备热沉温控系统的控制需求以及控制难点。然后调研国内外高精度温度控制系统的研究现状及发展趋势,并对市场主流的控温设备总结分析,最终采用嵌入式技术,设计了一种基于气、液氮工质的热沉温控软硬件系统。该系统采用意法半导体公司的STM32F407ZGT6微处理器作为核心处理单元,采用四线制PT100热电阻温度传感器,亚德诺半导体公司的AD7124-8型专用新型热电阻ADC芯片、AD5755-1型高精度DAC芯片以及ADuM5411数字隔离芯片,运用增量式PID温控算法,实现系统控温精度优于±0.5℃的设计目标。本文系统设计主要包括硬件电路设计和软件设计两大部分,利用Altium Designer19专业电子绘图软件完成了主控模块电路、ADC信号采集电路、DAC电压/电流输出电路以及SPI通信电路等硬件电路原理图及PCB设计工作,利用ARM专业集成开发环境MDK完成嵌入式代码的编写。通过前期搭建测试平台,完成了初步测试,实现了对温度的精确控制,经过实验室内联调测试,基本技术指标达到了预定的设计目标,解决常规空间环模设备温控系统中响应速度慢、干扰信号多、成本昂贵等问题,同时具有运行稳定、功耗低、接线简单等特点。本文的研究与设计实践工作,对于空间环模设备热沉温控技术的改进与提升具有一定的借鉴意义和市场应用价值。