目前,光的极限领域的检测技术已经成为科学研究的一种重要的手段,单光子计数系统在生物医学、环保检测、化学分析、放射探测、激光测量等领域有着广泛的应用。本文的研究目的就是将极其微弱的信号从噪声中提取出来的,并实现对信号的变换和控制。本文结合光电探测器、外围硬件电路以及软件设计三个方面来完成单光子计数系统的设计。该系统实现的主要过程是:由光电倍增管完成光电转换,利用放大器和鉴别器完成电信号的变换,然后通过CPLD计数,最后通过PC机显示和控制数据。首先本文从工作原理、技术参数和探测电路方面分别阐述了光电倍增管的设计方法。选择了带宽增益较高的MAX4414作为放大器,延时较低的MAX9012作为鉴别器来虑除背景噪声,完成了光电信号的提取。在计数部分,选用Altera公司的EPM7128S作为核心器件,利用VHDL语言对CPLD进行编程,完成计数和LED显示。然后通过单片机将CPLD中的数据传输到PC机中,采用了USB通信方式,选用CH372作为接口芯片,完成了与PC机之间的通信功能。最后编写了图形界面,实时显示数据,并将测得的数据绘制成阈值曲线,判断了最佳阈值电平,分析了数据波动的原因。单光子计数系统采用CPLD+MCU+USB的模式,将单片机较强的逻辑控制和数据处理能力与CPLD的高集成度、高可靠性和高速度结合起来,具有较高的性价比。