本文针对SOC系统应用的要求设计了一种8位精简指令系统(RISC)的微控制器(MCU)。MCU采用指令总线和数据总线分离的哈佛双总线以及两级流水线体系结构，使大多数指令都能在一个指令周期内完成，提高了系统的运行速度。该MCU的指令系统采用RISC指令集，包括63条指令(含一条空指令)，简化了电路设计的复杂度，便于学习和使用。其性能可满足SOC系统的要求，同时由于其结构简单、成本较低，所以在家电控制、智能仪表以及自动控制等领域又有广泛的应用前景。 本文阐述了SRAM和ROM的工作原理，设计了SRAM和ROM单元电路以及外围的译码、读写电路的，并且使用Cadence软件对电路功能进行了仿真、验证。本文采用自顶向下(Top-Down)的设计方法，对MCU的时序系统、看门狗单元、算术逻辑运算器(ALU)以及指令系统和输入输出端口电路等模块的工作原理、设计要求进行了阐述，并且实现了逻辑功能的仿真验证以及电路的设计，同时对于系统实现必须的基本逻辑单元电路给出了晶体管级的电路描述并且使用Cadence、Synplify和ModelSim软件进行了功能仿真和验证。设计过程中将面积优化和降低功耗作为优先考虑的问题，尽可能减少实际使用器件的数量和降低控制的复杂程度。着重对算术逻辑运算器(ALU)进行了研究和优化和设计，在不影响电路功能的前提下节省了系统资源。 在研发过程中，作者主要负责系统的功能分析与设计、子模块的分析与设计、逻辑综合以及基本数字逻辑单元电路的电路设计与功能的仿真工作。完成了SRAM和ROM宏单元得设计仿真，ALU单元的晶体管级电路设计并进行了仿真验证，时序系统、指令系统的设计与仿真。最后参照Chartered 0.35 u m工艺设计了基本数字逻辑单元的版图，并且规划了MCU版图的布局以及电源线和地线的布线。