自由落体分析仪在测量领域应用非常广泛，可以用来研究落体运动，准确测量地球各点的绝对重力加速度，对科学研究和国防建设有着十分重要的意义。目前，由于测量方法和技术等原因，测量结果存在不同程度的误差。论文的主要创新点和工作如下：1.提出了一种基于FPGA的新的测量方法。本文设计的自由落体分析仪，此FPGA的新的测量方法可以改进现有的试验仪器，具有重量轻，体积小，使用方便和计算简单等特点。2.采用Altera公司推出的嵌入式软核处理器Nios Ⅱ作为核心处理单元。首先自定制系统需要的Nios Ⅱ内核，将整个信号处理单元划分为基于Nios Ⅱ软核处理器的系统控制模块，数据存储模块，光电编码器计数模块，电机控制模块，时钟管理模块，基于RS-232的UART通信模块等六部分。论文对每个模块的功能与实现方法进行了详细介绍。与现有的此类教学演示仪器相比，该方案可大大缩小体积，提高系统的测量精度和灵活性。3.针对光电编码器缺乏接口电路的不足，设计了高精度的光电编码器接口电路，仿真和测试结果表明光电编码器的测量精度可以提高8倍。4.对本文所设计的系统进行了实际测试，根据实验结果对于乱数等问题做出了解释，并就系统的测距/测时精度和测量范围进行了分析，并提出几点改善系统性能的方法，为今后系统改进提供了参考。本文的设计方案在理论和实践上具有一定的实用性和创新性，系统最终的测试结果达到设计目的。