SOPC(System On Programmable Chip,可编程片上系统)为一种灵活、高效的SOC解决方案，是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术。基于SOPC的嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高等突出特点，目前已经广泛应用于军事、消费电子、网络通信、工业控制等领域。NIOSII嵌入式处理器是专门为SOPC设计的一种可变结构的、通用型的32位RISC嵌入式处理器，它以IP核的形式提供给设计者，设计者可以在SOPC的GUI中定制嵌入式系统中所需的各种外设，其可配置特性给嵌入式系统设计带来了非常大的灵活性。本文在对天顶仪控制需求进行分析的基础上，提出了一种基于NIOSII的天顶仪智能控制系统的实现方案，并对系统的工作流程进行了详细的叙述；在DE2-70开发板的基础上，设计实现了高速USB2.0接口、操作面板及串行LCD显示的扩展电路；通过对SDRAM存储、双SDRAM乒乓调度及高速USB2.0接口等模块NIOSⅡ自定义外设IP核的设计，实现了FPGA+NIOSⅡ+双SDRAM图像缓存+高速USB2.0架构的天顶仪智能控制器；通过USB固件编程、基于SOPC的NIOSII控制编程，实现了数字天顶仪的控制系统；并通过上层应用程序编程，实现了对数字天顶仪控制系统的功能验证。