煤炭是我国的基础能源,在我国一次能源生产和消费结构中始终占据70%左右。然而煤矿瓦斯安全事故却频频发生,除了要加强安全管理和技术培训之外,更重要的是对煤矿环境的静电、瓦斯浓度、温度等主要参量进行准确有效的模拟测试。本文的目的是研究设计一种静电放电引爆瓦斯模拟实验系统,可测量在不同氧气浓度、温度下瓦斯引爆的浓度值及人体静电放电电位、电阻及电容值.获取煤矿环境中最易引爆的瓦斯浓度,为制定煤矿人体静电安全标准及煤矿生产安全提供理论和实验依据.本文采用灵活高效的SOPC(System on a Programmable Chip)技术,将Nios II软核处理器、存储器、外设控制器等功能模块嵌入到一片FPGA中,构成系统的核心电路。本系统通过数据采集模块,将采集到的瓦斯、氧气和温度数据在Nios II片上系统中进行处理,并将其处理结果实时显示在LED屏幕上。本文通过对系统的需求分析,确定出系统的总体研究设计方案。选取了FPGA、传感器、A/D等各相关硬件器件,采用Altera公司的Quartus II 9.0系统硬件开发工具、Nios II IDE应用软件开发工具和C语言进行了系统的硬软件的开发和调试,完成了该系统的设计。在此基础上,本文详尽的介绍了瓦斯、氧气和温度的数据采集模块,Nios II控制器模块, LED显示模块等开发过程及程序的实现,并给出了相关软件仿真结果和硬件调试结果。整个系统采用层次化、模块化的设计思想,将Nios II软核处理器系统嵌入到FPGA中,完成片上硬件和软件的设计。结果表明其满足系统的各功能要求。最后,根据本系统的研究设计结果,对系统的特点进行了分析和总结,给出了相关结论,并对该系统的进一步研究提出了展望。