飞机综合训练模拟器是现代航空部门进行科研、训练等不可缺少的技术装备,在分析飞行品质、研制飞行器和训练飞行员等方面都具有很高的经济价值和军事价值。水平仪是飞机综合训练模拟器座舱仪表系统中用于显示飞机飞行姿态的仪表,主要完成俯仰、倾斜等指示功能。本文主要阐述了飞机综合训练模拟器座舱半实物虚拟水平仪的设计方案,就虚拟水平仪的设计难点进行了研究,提出了解决方案,通过实际调试证明了该设计和关键问题解决方案的可行性。选择FPGA作为半实物虚拟水平仪系统的控制器,为了达到更逼真的设计效果,提出了基于三维坐标变换的解决方案;为了满足虚拟水平仪对高实时性的要求,进一步提出了抛开缓存,直接采用反变换的方式进行图形显示的方案。为了提高系统的运行速度,使用查表法实现对反余弦函数的计算;使用不恢复开方算法设计开方运算单元;将浮点数的运算转化成整型数的运算进行处理;设计了二条四级流水线结构。设计UART控制器和LCD图像显示控制模块,使其与整体系统相互配合,提高了系统的完整性;设计图像颜色产生模块,对颜色值进行编码,对坐标线和数字刻度进行定位,减化了算法复杂度。本文完成了飞机综合训练模拟器座舱半实物虚拟水平仪的硬件设计和软件设计,满足了模拟器的设计需要,对开发飞机综合训练模拟器座舱仪表系统中的其他仪表具有借鉴意义。