隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)高性能低功耗傳感系統(tǒng)的需求越來(lái)越高，對(duì)高精度溫度測(cè)量的需求也越來(lái)越高，精確的溫度測(cè)量已經(jīng)成為現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)中的重要組成部分。

　　傳統(tǒng)的溫度傳感器（熱電阻、熱電偶，半導(dǎo)體集成溫度傳感器）皆為模擬式傳感器，輸出信號(hào)必須通過(guò)模／數(shù)轉(zhuǎn)換，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低、功耗大、換算復(fù)雜、抗電磁干擾能力差，不便于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。而石英晶體溫度傳感器是一種輸出信號(hào)為頻率的數(shù)字式傳感器，具有靈敏度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍寬、互換性好，易與數(shù)字系統(tǒng)兼容等特點(diǎn)。其頻率輸出信號(hào)不必經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器就可以與計(jì)算機(jī)連接，組成高精度的測(cè)量控制系統(tǒng)，因此已經(jīng)成為微傳感器領(lǐng)域重要的研究對(duì)象。

　　傳統(tǒng)的溫度傳感器測(cè)控系統(tǒng)都是以單片機(jī)為核心來(lái)設(shè)計(jì)的，其缺點(diǎn)是測(cè)頻速度慢，易受外界條件的影響，可靠性差，功耗高。對(duì)此，本文引入SOPC技術(shù)，把SOPC技術(shù)和石英音叉溫度傳感器結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)一種高性能的數(shù)字化智能傳感系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中，將系統(tǒng)所需要的功能模塊集成到一片FPGA芯片上，構(gòu)建了一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)提高了處理速度，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)，并具備軟硬件在線可編程功能。

　　首先，論文對(duì)石英音叉溫度傳感器和SOPC技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，并分析了石英音叉溫度傳感器的工作原理，介紹了SOPC及其相關(guān)技術(shù)。其次，對(duì)該測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。硬件設(shè)計(jì)包括頻率測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)和整個(gè)硬件系統(tǒng)的搭建，通過(guò)采用Vcrilog HDL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)，并使用SOPC Builder和Quartus II開(kāi)發(fā)工具，將NIOS II處理器和頻率測(cè)量模塊集成到FPGA芯片上，完成硬件系統(tǒng)的構(gòu)建；軟件設(shè)計(jì)包括用戶(hù)應(yīng)用程序的編寫(xiě)和調(diào)試，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序并使用NIOS II IDE開(kāi)發(fā)工具來(lái)調(diào)試和運(yùn)行整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，對(duì)石英音叉溫度傳感器的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，并采用最dx-乘法進(jìn)行擬合，使用Matlab仿真出石英音叉溫度傳感器的特性曲線。