为了提高石英晶体振荡器的频率稳定度，除了选取高性能的谐振器外，对其采取恒温控制方式是保证其稳定震荡的关键。本文给出了一种采用双层恒温槽及采用模糊PID控制算法，外层加温部分控制基础加温，内层加温部分实现精确加温，从而提高恒温石英晶体振荡器的稳定性和启动性的设计方法。同时，在MATLAB环境下建立了数学模型，进行了仿真研究，结果表明采取模糊控制算法和PID控制算法结合的算法比单纯采用PID控制算法温度上升快，超调量小，也更加稳定。