微纳米压痕方法作为一种新型材料测试技术,具有实验结果丰富、操作简单、可靠性高等优点,在各材料相关领域展现了宽广的应用前景。但微纳米压痕仪器的设计涉及多学科知识,包括:仪器设计、硬件设计、软件设计、材料力学等相关知识,一方面,国外压痕技术发展已经成熟,相关技术进程全面领先国内;另一方面,国内相关研究起步较晚,国外又对相关器件和材料出口限制。因此,设计一款拥有自主知识产权、大部分关键器件实现国产化的压痕仪及其控制系统进程刻不容缓。压痕仪的控制主要是对电机驱动控制和传感器数据采集和传输。为了解决压痕仪控制系统不稳定、不专业化的问题,本文通过对仪器整体进行分析和对相应控制器件进行选型,再将选择好的器件分别设计电路原理图并绘制在一块电路板上进行测试优化,将各功能模块化并分别设计程序和测试优化后集成在主程序上,最后分别对仪器相关两种控制方法进行算法优化。本论文的主要研究工作包括以下几个方面:（1）对仪器的整体架构和控制需求进行分析,从而对力传感器、位移传感器、二相步进电机、五相步进电机的处理器件进行分析和选型,对网络通讯、实验控制和总程序设计进行分析,对控制器和通讯器件以及额外需要的器件进行分析和选型。对仪器未来改进方向进行构思和预装设计,分别从软硬件及控制算法方面,设计相应结构以满足未来预想中和预料外的升级换代,不断提高仪器的性能。（2）对选型完成的器件特性和需求进行分析,分为电机驱动模块、数据采集模块、控制器模块、网络通讯模块和电源模块,分别绘制原理图。将原理图通过PCB设计,集成在一块电路板上。将绘制好的电路板送至工厂打板,将采购好的器件焊接上电路板,通过各种电路测试来不断调整优化电路。（3）根据设计需求将软件分为电机驱动、数据收集、数据传输、人机交互等模块。将其分成多个独立模块分别编写不同程序进行测试,再将所有模块集成在主程序里,通过测试不断优化程序来提高控制效果。根据实验进程,设计载荷模糊预测控制方法和软着陆方法。通过不断进行实验和理论尝试调整算法,最终从实际需求和控制效果中取较优控制。编写相关实现程序,测试稳定性和精度。最终通过将其应用在课题组研制的微米压痕仪上,实验得到材料的参数符合理论值范围,说明本设计有效满足了微米压痕仪的需求。