随着IC产业的飞速发展和集成电路设计、制造技术的不断进步，基于IP核的设计己成为集成电路(IC)设计发展的必然趋势。开发具有自主知识产权的IP核则更具有广泛的应用前景。它具有很高的通用性和灵活性，可以通过软件编程完成不同特定的功能，可以使用在各种嵌入式微控制系统中MCU进行设计的相关方法和技术。微控制器是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成到一块芯片上面的微型计算机，其应用范围几乎覆盖了人类生活的每个方面。基于硬件描述语言的MCU IP核具有可裁减，易于调试，便于集成的特点。本文通过对微控制器体系结构、系统时序、指令集的仔细分析与研究，设计了一个完全兼容8051指令集的8位微控制器，目的在于可以用8051的编译器对程序进行编写。本文完成了微处理器的体系架构、指令系统、译码器、算术逻辑单元ALU、串口、中断等模块的方案设计并用硬件描述语言编程实现各模块的逻辑功能，将各模块联接在一起，最终实现了微处理器的设计。本论文完成了扩展SPI串行总线，使得该微处理器可以和外界进行通信。本设计采用自顶向下的数字系统设计方法，对各个模块逐层细化，在ISE集成环境下通过verilog HDL语言完成各个模块和整体IP核的设计，并且不仅完成了对所设计的MCU的IP核系统功能仿真，而且还将该IP核下载到了FPGA中进行硬件验证。验证结果满足处理器设计的功能。