随着数据采集技术的发展与多领域用户的需求，单一的采集设备已经不能满足数据采集系统的需求。本设计主要研究对象为自适应光谱仪采集的光学信号，在实际运用过程中，光学信号的采集受到地域位置的限制，需要便捷的设备完善光学信号的研究。因此为解决原来依靠独立的硬件实现运算与分析功能模块的复杂性，USB发挥了自身独特的优势。本文结合光学精密研究所863计划关于光谱仪的研究项目，根据采集到的光学信息，在后期对其处理及其传输进行研究，即对光学信号的传输，转换以及界面显示存储方面做了详细分析，并提出了基于USB数据采集系统的实现方案。本文主要运用到的操作系统为Windows XP，软件为VC++，运用的语言有：C语言，部分汇编语言。重点对硬件电路、固件程序、USB设备驱动程序和PC机应用程序的设计实现进行了深入论述。本文基于USB的传输优势，FPGA的高效性能，将采集到的光信号经模数转换后由FPGA处理控制数据，通过USB控制接口将数字信号传输到上位机，用户通过上位机对采集到的数据进行处理，实现如控制采集，读取数据，存储数据，转换数据等功能。文章围绕设计目标，从整体方案、芯片选择、控制传输软件的设计、基于USB实时数据采集软件设计，及其上位机的界面设计等方面阐述了主要的设计研究工作。在基于USB数据采集系统的研究设计中，完成了USB的固件控制软件设计，USB与FPGA接口连接软件设计和上位机界面软件设计，并参与了部分硬件电路的研究。最后，本文对所完成的工作进行总结，对未来数字采集系统的发展做出展望。