数据采集作为一种重要的现代技术，已经在通信、信息处理、生物医学、军事、航空航天等领域得到了广泛的应用。数据采集技术与传感器技术、计算机技术、信号处理技术一起构成了现代信息技术的基础，应用领域将会越来越广泛。本论文设计了一个基于FPGA，由高性能A/D模数转换芯片、FPGA内部逻辑模块和PCI总线接口组成的数据采集系统，介绍了总体设计方案及硬件电路实现方法。该系统采用前端信号调理电路对目标模拟信号进行放大、差分转换和模数转换，利用FPGA设计内部逻辑模块来控制外围电路及实现数据缓存、数据传输等功能，最后通过PCI总线接口把暂存在FPGA中的数据传送到PC主机，整个系统满足实时性的需要。FPGA作为采集系统的核心，完成了内部所有的数字逻辑电路的设计，使系统具有很高的可重塑性和可调试性。本文重点研究了FPGA芯片内部逻辑的设计以及PCI总线协议，利用QuartusII软件对FPGA内部逻辑进行了完整的设计，并通过使用Modelsim软件仿真测试验证了系统的可行性。