单粒子效应是一种威胁航天器安全的空间环境效应[1]。大气中子诱发半导体器件发生单粒子效应最为严重。且随着中国航天事业的崛起,对大规模数字电路单粒子效应模拟实验是绕不开的关键一步。相较于空间飞行模拟实验,地面离子模拟实验是目前单粒子效应研究的主流方向。中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）是国家在“十一五”规划期间重点建设的大科学装置,建成后它将一起列入全球四大散裂中子源的行列[2]。大气中子辐照谱仪（Atmospheric Neutron Irradiance Spectrometer,ANIS）是散裂中子源目前在建的合作谱仪,它将弥补我国目前全能谱大气中子辐照环境的空白,为新型半导体元器件与电子系统提供世界领先的大气中子单粒子效应实验平台[2]。为了充分利用ANIS谱仪,满足国内对半导体器件单粒子效应的测试需求,设计了一套中子单粒子效应测试系统。该测试系统包含三个部分,分别是控制单元、检测单元、待测单元。控制单元实现数据交互、传感器测量和电源控制功能;检测单元实现对单粒子闩锁、单粒子翻转的检测,并把事件信息回传给控制单元;待测单元是实验的待测对象,测试不同的待测器件时,通过可定义的接口和检测单元连接。本文对各个单元的硬件设计、逻辑设计和上位机软件设计进行了详细的介绍。本测试系统主要优点有:把待测单元的电源电路集成到测试系统中,增加了系统的集成度和可靠性,也降低了实验人员使用该系统的难度;自定义了接口协议,各个有实验需求的单位或者个人只需要按照接口协议制作相关的测试子板就可以在ANIS完成单粒子效应实验;板载了实时时钟,针对海量的实验数据可以追溯到具体时间。该测试系统设计完成后,先后在实验室和中子束流上进行了实验。实验结果表明,该系统稳定可靠,能满足ANIS谱仪单粒子效应测试需求。