本文采用自顶向下（Top-down）的方法设计并实现了一种8位微控制器。本微控制器的指令集与INTEL的MCS-51系列完全兼容，共有111条指令，功能强大。但是它内部采用了数据总线和指令总线相互分离的哈佛总线和二级流水线结构，从而大大提高了指令的执行速度。所以可广泛应用于高速度、高性价比的微控制领域。本微控制器具有丰富的硬件资源，它内部包括21个特殊功能寄存器；32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；两个16位定时器/计数器；一个全双工串行口；5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。另外它的寻址方式灵活多样，可达8种。 本文共分三部分，较全面地对该8位微控制器的设计思想和实现过程进行了论述。第一部分详细说明了它的前端设计，包括设计要求、模块划分与设计、指令系统、前仿真等；第二部分重点叙述了综合中遇到的问题及相应的解决方法，并介绍了当前流行的一款方便实用的仿真软件ModelSim；第三部分为布局布线和后仿真等。本微控制器的设计完成可以为将来开发具有特殊用途的专用集成电路以及实现系统集成奠定坚实的基础。本人独立承担了该项目的前端设计、仿真、综合，并尝试进行了布局布线，后仿真等工作。在分析电路以及指令的基础上，本人编写了若干汇编程序，并将它们翻译为16进制代码，最后读入ROM以验证整个设计的逻辑功能。目前整个系统的功能及所有指令已经顺利通过验证。