加速度传感器是一种用于测量物体加速度的重要电子器件。在自动化控制、地震监测、惯性导航等领域得到广泛地应用。随着数字化处理技术飞速发展,数字电路逐步具有高稳定性和高抗干扰等特性,因此,加速度传感器也大量地应用于各种数字系统中。目前,国内对加速度传感器的研究主要集中在模拟信号领域,而对数字加速度计展开的研究较少,研制高精度、宽测量范围的数字加速度计的技术和经验较少,这直接限制了国内数字加速度计的发展与应用。基于以上原因,本文以一款现有的模拟加速度传感器为例,对该传感器数字化过程中的一些关键技术展开了分析和研究。通过对各种数字化处理方案的对比与分析,提出了一种以FPGA为核心的数字化系统解决方案,确定了方案硬件电路和软件算法所需要完成的任务,并在此基础上进行了方案的具体实现。最终,在该传感器为基础设计出一种三轴数字加速度计。论文的主要研究工作、方法和成果包括:(1)分析模拟加速度传感器输出电信号的参数及特征,针对论文的具体要求确定系统的设计任务和设计原则,提出系统的总体设计方案,并根据所要实现的功能将系统将其划分为不同的功能模块。该系统由硬件电路和软件系统组成。其中,硬件电路用于完成信号的调理和采集,软件部分用于实现对加速度数据的分析和处理、运动模式检测和串行通信。(2)使用Proteus设计并开发了系统的硬件电路。其中信号调理电路按照系统需求对传感器输出的模拟电压信号进行电压变换和滤波;测温电路为系统提供温度参数;模数转换电路用于实现对加速度信号和温度信号的采集;FPGA控制电路用于实现对其它电路的控制、数据的分析和处理、运动模式检测以及串行通信。(3)设计并通过Verilog HDL编程实现了软件系统,包括控制程序、数据处理程序和串行通信程序。其中控制程序会根据软件系统内设置的控制寄存器的内容来控制硬件电路及软件系统中其它各模块的工作模式;数据处理程序用于对模数转换得到的加速度数据进行数字滤波、温度补偿,以提高系统输出数据的精度。同时,通过对加速度数据的分析,实现完成敲击检测、自由落体检测、运动和静止检测等功能;串行通信程序用于实现系统与用户处理器之间的数据和命令交换。在系统设计完成之后,使用Proteus仿真功能对硬件电路进行仿真,结果表明调理电路可对传感器输出的信号进行电压变换并滤除信号中的噪声。使用Matlab和Modelsim对控制程序、数据处理程序和串行通信程序进行验证,并对整个软件系统进行板级验证。验证结果表明设计的软件系统可有效的提高系统精度,降低工作环境温度变化对系统造成的影响;系统也可以按照设计要求完成动模式检测和串行通信。最终,验证结果表明各功能模块均满足系统设计要求。