数据采集是科研的基础,如何设计多通道、高采样率、高传输速率、高精确性、高通用性的数据采集系统,一直是数据采集系统的发展方向。本文主要针对目前常用的多通道数据采集卡应用的局限性,通过学习理论基础和借鉴成熟的设计方案,对基于FPGA的多通道数据采集系统进行研究和设计。通过对比若干设计方法,选择合适的设计方案实现多通道、高精度的数据采集。本文通过对比多种数据接口方案,对PCI总线技术作了深入研究,采用PCI总线接口芯片PCI9054实现数据传输。根据设计经验,预估系统数字逻辑规模,选择Cyclone IV系列EP4CE75作为系统的主控芯片。通过设计FPGA数字逻辑,实现多通道信号采集和数字输入输出接口控制;设计采集卡驱动程序和上位机应用软件完成数据传输、处理、显示和存储;测量精度是数据采集的基本要求,通过建立模型分析系统误差来源,采用曲线拟合和神经网络算法实现系统误差的自校准,提高系统测试精度。本文设计的数据采集系统可以对48路单端模拟信号或者24路差分模拟信号进行采集,采集精度为16bits,采样深度可达到8M×16bits;提供48路数字输入输出接口,用于控制或者数字信号的测频计数。开发的上位机应用软件可以实现对采集卡的控制和实时数据处理,通过整机测试,采集系统的性能达到设计要求。