本文将USB(Universal Serial Bus)接口技术与控制系统中传统的数据采集环节结合起来，设计实现了基于USB接口的数据采集系统。文中详细的阐述了USB接口硬件电路的设计过程、固件程序的实现、驱动程序的设计方法、用户态程序的实现，以及硬件电路中MCS51系列单片机与Philips公司的PDIUSBD12芯片协同工作方法。固件程序依据USB协议来完成对采集数据的打包，以及解析来自主机的命令。驱动程序起到了底层硬件与应用程序之间的桥梁作用，采用WDM模型，以IRP作为消息传播的载体，以DDK作为开发工具，来实现与Windows系统底层核心机制相交互的功能。 该数据采集系统成功的应用到了现有设备“双水槽液位过程控制系统”上，实现了对其采集环节的改进，克服了原有系统中232通讯的一些弊端。在先进的USB总线产品应用到工控领域方面作了一次有益的尝试。 论文的第一部分简要介绍了USB总线技术的一些基本知识和“双水槽液位控制系统”的总体结构。第二部分详细介绍了系统的硬件设计思路及实现方案，它包括采集回路、控制PDIUSBD12芯片的回路。以单片机为控制核心，对各个回路进行控制，还详细的阐述了固件程序的设计过程和方法。第三部分详细介绍了驱动程序的设计过程。介绍了微软推荐使用的WDM模型，介绍了如何使用DDK开发驱动程序，以及驱动程序的调试方法。讨论了编译驱动程序的途径和方法。第四部分阐述了用户态程序，介绍了访问驱动程序的途径和方法，简要的介绍了用户程序的一些功能的实现过程。 论文的最后部分全面的总结了该系统的软硬件设计方案，以及在双水槽液位控制系统中的成功应用，指出了它的应用价值和前景。