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本文提出了设计新型质子磁力仪，拟达到精度高；存储数据量大；机载GPS接口，自动记录测量时间和地理位置；大LCD屏幕显示，中文菜单，灵活的人机交互；整机低功耗工作，便于电池工作；整机轻便，便于携带等要求。围绕这些要求，本系统在设计实现时，充分学习分析了国内外现有的仪器的特点，查阅了大量的相关资料，注意跟踪了最新的电子技术，使用了新的元器件。
首先了分析了质子磁力仪的工作原理，所要处理的信号特点，明确了设计质子磁力仪的难点和重点：将幅度为几十个uV的850-3500Hz的频率信号放大后进行测频。在此基础上提出系统的基本结构，分析了各个部分的功能组成，各个部分的基本实现原理则进行了重点分析。
模拟电路部分是本文论述的一个重点，由电流激发、LC谐振、信号放大等组成。电流激发作用是激发探头产生有用的信号，探头呈电感特性，为此设计了LC谐振电路，以初步放大信号，信号放大电路则实现了信号高倍率放大、工频陷波、带通滤波以及信号整形，输出符合3.3VCMOS电平的频率信号给频率测量部分。
高精度的频率测量方法和实现方式是整机精度的保证。频率测量采用了最新的CPLD器件(MAX II EPM240)来设计，采用了等精度测频方法，克服了以往采用倍频方法会错过最佳测量时刻的缺点，同时新型的CPLD器件功耗低，支持的频率更高，也避免以往用CPLD设计的缺点。利用EPM240片内资源，系统还设计了一个5×4的矩阵键盘扫描电路。EPM240的数据保存在片内设计的寄存器里，供主CPU读取。 主CPU是系统的灵魂，本文花了较大的篇幅来介绍其工作原理。主CPU采用MSP430F149设计，该16位单片机功耗极低，片内资源丰富，速度可达8MIPS。除模拟信号处理电路外，系统设计了电源变换电路、FLASH存储器、USB主从机接口、RS232接口、LCD显示屏。详细论述了各个子部分的工作特点和实现方法，给出了电路图。
详细说明了采用CPLD实现等精度测频的方法和电路，分析了精度误差，也说明了键盘扫描的实现方法。磁力仪的CPU的程序分为各个分支的部分的驱动程序和主程序，详细了说明了驱动程序的编写特点，给出了主程序的运行流程。此外，磁力仪采集的数据还需要上传到PC机进行数据分析处理，系统设计了磁力仪和PC的软件接口，论述了PC机实现USB接口和RS232接口数据传输的实现方法，也说明了在VB6中实现文件保存的方法。
本系统初步设计完成后，对相关电路进行了测试，给出了测试的结果并作了分析，得出了设计满足精度要求的结论。
由于时间和条件方面的限制，本系统设计完成后在实验室进行了调试，没有在野外进行实地测量，但是本系统的关键硬件和核心软件的设计已经完成。