氢原子钟作为一种高精度的时间和频率标准,因其较好的短期和长期频率稳定度而被广泛的应用在需要高精度时频信号的领域。然而,由于腔牵引效应等因素的影响,氢原子钟谐振腔的温度变化是影响其输出频率稳定度的重要因素,因此,为谐振腔提供一个良好的恒温环境是保证氢原子钟稳定度的手段之一。氢原子钟谐振腔超高稳定温度控制系统的硬件以MSC1210Y5单片机作为控制核心,并设计包括测温电路模块、PWM输出模块、加热模块、数据通信模块以及电源模块的外围电路,控制算法选用位置式PID控制,另外,设计了上位机监测软件,用于数据的读取、存储以及复现等。本文介绍了国内外氢原子钟和氢原子钟谐振腔温度控制系统的发展状况,分析了因温度而影响氢原子钟输出频率的各个因素,并通过实验得到了谐振腔谐振频率的温度系数,从而确定了系统的设计目标。继而,详细介绍了系统的硬件设计、软件设计以及上位机监测软件设计。最后介绍系统的搭建,并在完成系统的搭建之后,进行实验。通过对所得到的数据进行初步分析,系统中两个控制段区的温度控制稳定度优于士5×10-4℃,达到了系统预期的设计目标。