近20年来，计算机检测及软件设计开发等高新技术得到了迅猛发展，在这一背景形势下，产品的智能化和自动化已经成为目前检测分析仪器科技与产业的发展主流。扫描探针电子显微镜(ScanningProbeMicroscope，SPM)具有精度较高、对样品无特殊要求、检测快捷和日常维护运行费用较低等优点，因此，SPM一经发明在很短的时间内便得到了广泛的应用。3401SPM缺陷分析装置是2005年日本电子株式会社(JEOLLTD.)与东软软件股份有限公司合作研发的新一代的扫描探针电子显微镜缺陷分析装置，它与历史同类产品相比最大的优势是软件系统的智能化水平与数据自动处理能力有了极大的提高。 本文的主要研究内容是为3401SPM缺陷分析装置的软件系统设计实现智能模块，以提高其智能性和方便用户进行结果分析。本课题的工作集中在图像抓拍控制子系统、算法子系统和探针控制子系统这三个模块的设计与实现上。首先采用了面向对象的分析方法对软件系统的整体架构和已有实现的源代码进行了分析，然后遵循分层、开放性、一致性、模块化、松散耦合等设计原则对这三个子系统使用面向对象的方法进行了设计与实现。在设计与实现中采用了单件模式(SingletonMode)、外观模式(FacadeMode)、工厂方法(FactoryMethod)等经典的设计模式来提高整个软件系统的有效性与可扩展性。文中的所有设计均已实现并通过了测试，对每个子系统本文都提供了详细设计描述和部分实现代码。在本文的最后给出了这三个子系统的单体测试结果和系统测试结果。 软件系统智能模块的设计采用的是基于统一建模语言(UnifiedModelingLanguage，UML)的标准建模方法，所有设计文档均采用UML标准设计来表示。因此，文中的设计不但全部使用了标准的UML子系统划分图、类图和时序图来描述，同时给出了关键程序流程图，这使整个智能模块的描述更加清晰和简洁。