随着科学技术的飞速发展,市场对高性能低功耗传感系统的需求越来越高,对高精度温度测量的需求也越来越高,精确的温度测量已经成为现代测控技术中的重要组成部分。传统的温度传感器(热电阻、热电偶,半导体集成温度传感器)皆为模拟式传感器,输出信号必须通过模/数转换,其缺点是转换效率低、功耗大、换算复杂、抗电磁干扰能力差,不便于进行数字信号处理。而石英晶体温度传感器是一种输出信号为频率的数字式传感器,具有灵敏度高、长期稳定性好、动态范围宽、互换性好,易与数字系统兼容等特点。其频率输出信号不必经过A/D转换器就可以与计算机连接,组成高精度的测量控制系统,因此已经成为微传感器领域重要的研究对象。传统的温度传感器测控系统都是以单片机为核心来设计的,其缺点是测频速度慢,易受外界条件的影响,可靠性差,功耗高。对此,本文引入SOPC技术,把SOPC技术和石英音叉温度传感器结合起来,设计一种高性能的数字化智能传感系统。在设计中,将系统所需要的功能模块集成到一片FPGA芯片上,构建了一个可编程的片上系统。这种设计提高了处理速度,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件在线可编程功能。首先,论文对石英音叉温度传感器和SOPC技术的国内外现状和发展趋势进行分析,并分析了石英音叉温度传感器的工作原理,介绍了SOPC及其相关技术。其次,对该测试系统的软硬件设计进行了详细地介绍。硬件设计包括频率测量模块的设计和整个硬件系统的搭建,通过采用Verilog HDL语言来实现频率测量模块的设计,并使用SOPC Builder和Quartus II开发工具,将NIOS II处理器和频率测量模块集成到FPGA芯片上,完成硬件系统的构建;软件设计包括用户应用程序的编写和调试,采用C语言编写程序并使用NIOS II IDE开发工具来调试和运行整个测试系统。最后,对所设计的系统进行测试,通过实验所得数据,对石英音叉温度传感器的静动态特性进行分析,并采用最小二乘法进行拟合,使用Matlab仿真出石英音叉温度传感器的特性曲线。