随着计算机技术、微电子技术和嵌入式技术的不断发展，仪器工业正朝着虚拟仪器的方向发展，虚拟仪器技术与嵌入式技术的结合越来越紧密。本文以虚拟仪器技术、嵌入式技术和数据采集技术为理论背景，提出了一种基于虚拟仪器的嵌入式数据采集系统的设计方案。首先进行了系统的总体方案设计，选择嵌入式处理器PXA270以及Windows CE作为嵌入式系统的主控平台方案。采用FPGA作为数据采集系统的控制核心，对数据采集模块主要芯片选型做了介绍。并选取了Embedded Visual C++和LabVIEW两种工具开发虚拟仪器。其次对数据采集模块进行了具体的分析。数据采集系统部分主要包括前端处理电路，AD转换电路、PC104接口电路和FPGA的逻辑控制的设计等，本设计采用两片ADC并行采样的技术来获取高采样速率。在嵌入式开发平台上，介绍了主控平台的硬件资源和静态存储块的分配。对WinCE系统的特性和移植方法做了简单介绍，并详细分析了数据采集驱动程序的设计。本设计使用了Embedded Visual C++和LabVIEW两种开发工具研制虚拟仪器的应用程序，均实现了波形显示等基本功能，人机界面良好。设计中采用存根调用方法，解决了嵌入式LabVIEW应用程序编译和运行环境的跨平台问题，在WinCE嵌入式系统中实现了LabVIEW应用程序的设计。在本文的LabVIEW应用程序中，设计了频谱分析和数字滤波等信号处理功能。最后，对设计的系统进行了调试和实验验证，并分析了两种开发工具的优劣。