本发明涉及一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统，所述在线测试系统包括测试子板、信号控制仲裁母板、可扩展式快接插口、串口总线、TTL转485通讯模块和上位机；测试子板通过可扩展式快接插口与信号仲裁母版相连接，能够同时进行多个被测微控制器的总剂量效应测试；信号控制仲裁母板与被测微控制器的待命I/O口相连接，并以仲裁通讯方式轮流建立被测微控制器与串口总线之间的闭环通讯，每个测试子板的串口发送端和接收端分别连接到两个串口总线；串口总线与TTL转485通讯模块连接。本发明提供的在线实验测试系统可以优化大样本量测试中的布线和兼容性问题，满足多种类型微控制器总剂量效应对比筛选中大量样本的快速测试需要。