本论文以基于USB2.0接口和大规模FPGA实现的高精度多路数据采集系统研制为主要内容，论述了利用高精度模数转换芯片ADS8322、Xilinx公司SpartanⅡ系列FPGA芯片XC2S200E-PQ208、Cypress公司的EZ-USB FX2系列的CY7C68013等芯片组成的一套数据采集系统的设计方案、开发技术和开发过程。USB是近年来在计算机领域日益流行的一种总线形式。由于它的诸多优点，有关USB在各方面应用的研究正在不断开展。在数据采集领域，基于USB的数据采集装置不但具有速度快，容易扩展等特点，而且由于即插即用的功能，使它能适合更广泛的应用场合。全文共分五章。本论文首先讨论了当前实时数据采集系统面临的问题和USB总线突出的优点，简要介绍了系统框图和本设计的主要工作和论文的主要内容。在第二章给出了本设计基于USB的数据采集控制系统的主要指标和特点。根据要设计的系统的要求，给出了硬件电路框图，通过比较，选取了USB通信接口芯片和A／D芯片，并对Cypress公司的EZ-USB芯片和TI公司的ADS8322作了简单介绍。简要介绍了大规模FPGA方案的选择及选用的FPGA开发板。系统分成硬件设计和软件设计。第三章详细介绍了系统硬件的设计，硬件的设计包括信号模数转换接口电路设计、数据采集与传输控制电路设计和USB接口硬件电路设计三大部分。在模数转换接口电路部分，论述了八路模拟信号在送A／D转换器之前先进行信号调理(即信号放大及低通滤波)，再经数据选择器选出其中一路进行模数变换的过程的工作原理，给出了各个部分的具体设计电路及性能分析，最后论述了PCB布线时干扰抑制的原则和措施。在数据采集与传输控制电路设计部分，给出了该模块的内部结构设计详图，接着详细论述了FPGA内部各个功能电路的设计思路和具体实现过程。最后给出了USB接口硬件的详细电路图。第四章详细介绍了软件的设计，该软件包括固件程序、驱动程序和应用程序三大部分，首先详细论述了固件程序的开发过程和本设计中的固件程序代码，然后详细介绍了本设计固件程序的设计思路。在应用程序部分，提出了在计算机上基于Matlab的应用程序设计方法。本设计是在Windows 2000下，使用VC++6.0编写Matlab Simulink的S-函数(S-function)来实现和USB接口的通信。这是本论文设计的新颖之处。最后在采集模块测试部分给出了采集模块的用户界面和采集数据的波形，从中可以看出，开发的数据采集模块经过实际的采集测试，完全满足技术要求。