随着经济的发展，能源问题受到了广泛关注。在风力发电中，风速风向的测量起着重要的作用。超声波风速仪是近年来受到重视的风速测量仪表，本文超声波风速风向仪的核心部件是32位NIOS II软核。软核可以灵活的定制，构建片上系统，性能强大。本文首先分析了超声波测流速的方法，包括多普勒法、时差法、和相关法。并且对相关法测量风速风向进行了深入的研究，对系统的构建加以分析，完成基于SOPC超声波风速风向测量系统的整体设计。包括前端采集电路的设计，SOPC的硬件构架，软件设计，显示模块设计。前端和外围电路的设计主要包括驱动信号的产生，数据采集控制电路，和FPGA的外围电路。在传统型DDS技术的基础上对基于CORDIC算法的DDS进行了研究，实现了正弦波信号的产生。数据采集电路主要包括放大电路、AD转换、FIFO等。FPGA的外围电路主要有电源电路、时钟电路、调试和配置电路、通信电路和显示模块的电路。本课题使用的FPGA芯片是altera公司的EP2C8Q208，选择该器件构建工程，完成SOPC系统的整体硬件架构。主要包括：SDRAM控制器、EPCS串行控制器、定时器控制器、PIO控制器、JTAG_UART控制器和UART控制器等。然后为系统设计了自定义用户组件ADC和DAC，分别用于数据采集的模数转换和超声波换能器驱动的模数转换。将各组件整体连结，生成SOPC系统。硬件系统生成后在EDS嵌入式开发包中进行软件开发，分别对各子模块进行了在线测试，分析测得的数据，以验证子模块的可靠性。系统设计完成后，进行了现场测试，完成了超声波信号的采集，验证了整个系统的可靠性。最后对整个系统的设计进行了总结，并给出了改进意见。