随着纳米光学测量技术的发展,能够实现对样品非接触、非破坏、快速甚至动态测量的椭偏测量技术得到广泛应用,椭偏仪就是通过检测光的偏振特性进行测量的一种科学仪器。穆勒矩阵椭偏仪是一种新型的椭偏仪,一次测量能够得到16个测量参数,从而获取更多样品信息,实现对光学各向异性材料的光学特性及纳米结构的三维形貌参数测量。控制系统是穆勒矩阵椭偏仪的重要组成部分,是穆勒矩阵椭偏仪能够进行精确测量的关键。本文根据穆勒矩阵椭偏仪的功能需求针对穆勒矩阵椭偏仪的主控系统进行了设计,并完成了对主控系统的实验测试。本文主要对穆勒矩阵椭偏仪的主控系统进行了整体设计和硬件平台的搭建,完成了主控系统中起偏臂和检偏臂角度控制模块的设计,采用了角度校准算法缩短了角度定位的时间。同时,为了实现光谱数据的准确采集,本文对主控系统中的光谱仪同步触发控制模块进行了详细设计,实现了对不同型号的光谱仪的触发控制。此外,根据穆勒矩阵椭偏仪对人机交互和记录氘灯、钨灯使用时间的需求,在主控系统中设计了液晶显示和时间记录功能模块。本文对主控系统中各个部分的电路和原理进行了详细地阐述,实现了主控系统所需的各项要求。通过对主控系统的分模块测试和集成测试,以及对实验数据的分析,证明了主控系统实现了光谱仪同步触发以及液晶显示和计时的功能要求,并满足穆勒矩阵椭偏仪对起偏臂和检偏臂角度定位精度要求。最后,本文对穆勒矩阵椭偏仪主控系统的设计做出了总结与展望。