通过磁力仪可以测出微弱的地磁场强度，常常被用于考古、环境工程、气象、探矿、反潜等领域，因此受到国内外科学家们广泛关注。质子磁力仪是一种质子旋进式磁力仪，由于其原理简单，仪器体积小、精度高，在野外作业中很受欢迎。国内外科学家们纷纷研制自己的质子磁力仪。 与国外同期产品相比，国内市场上出现的质子磁力仪精度仍然不高，功能不够完善；国外生产的质子磁力仪精度可到0.01nT，国内生产的质子磁力仪精度普遍为0.1nT。国外新型质子磁力仪功能强大，而国内质子磁力仪功能单一；国外很多仪器都支持事后处理和全球定位系统，而国内的产品通常只提供实施显示功能。国内生产的质子磁力仪都是以传统的单片机为控制核心，硬件设计以单片机为中心，由于单片机资源的有限，不利于以后的功能扩展。而近几年来，随着微电子制造工艺的飞速发展，FPGA技术也不断发展起来，规模也越来越大。工程师们语言，FPGA芯片已经可以取代了中小规模的专用集成电路(ASIC)，而且它们已经将触角深入到了嵌入式系统，未来的数字信号接收器就只有一根天线和一片FPGA芯片组成。 鉴于FPGA技术的广泛应用和国内质子磁力仪生产状况，作者提出以FPGA芯片做控制核心的设计思想，并完成了质子磁力仪的测量部分的设计，同时设计了大容量同步动态随机存储器(SDRAM)的接口，以保存原始数据，为进一步分析处理提供可能。另外设计了一款参数可调的FIR数字滤波器，为数据的处理做前期准备。 本设计的FPGA芯片采用的是XILINX公司的SpartainⅡ系列可编程逻辑芯片XC2S200，XC2S200支持多种逻辑电压标准，拥有20万可编程的逻辑门，运行速度可达到200MHz。作者以XC2S200作为逻辑控制中心，取代目前国内普遍采用的单片机作为处理器。有如下几个优点：(1)用单片机作为处理器，之所以会出现死机的现象，主要是由于计数溢出或异常现象出现导致系统锁死。而以可编程逻辑器件作为控制器，则可以避免死机现象；(2)XC2S200最大可支持200MHz的处理速度，完全能满足高速测量的需要；(3)采用国际标准HDL语言编写，使系统可移植性好，而将系统做成模块，又可以更容易的实现知识产权保护；(4)拥有20万的逻辑门足以满足小系统的开发设计，预留的空间可做系统二次开发使用。 本文分五部分，第一部分分析国内外质子磁力仪开发的情况；第二部分介绍系统原理，并阐明使用的方法；第三部分则详细讲述了实现方案；第四部分主要是验证和分析；第五部分则是对本设计总结，指出不足。 因此本人认为基于XC2S200的质子磁力仪设计方案，为质子磁力仪的研制提供了一种新的思路。