在论文中,我们设计了一款高速低功耗的四位微控制器(简称MCU4)。它不仅具有性能高,速度快,功耗低和应用广泛的优点,而且具有丰富的资源,良好的指令集和先进的开发工具,因而其产品的功能更强大,编程难度也降低,产品开发也就更加容易,更加快捷。该款芯片能完全实现原进口遥控器芯片的功能,起到替代进口芯片的作用。本课题采用自顶向下(top-down)的设计方法,经过划分模块,模块设计,指令系统及执行安排,系统综合,布局布线和后仿真等一系列工作,实现了这款高速低功耗的四位单片机。在设计中,我们借鉴了PIC、MCS-51、KS等系列单片机的优点,其指令系统与PIC16C5X系列相似,并采用了RISC技术等技术,使系统具有高速低功耗的特点。该芯片采用四套时钟,有三种工作状态(正常状态、睡眠、停止),其时钟周期为机器周期的2倍。它的ROM为4K×8,RAM为512×4,还设计了强大的外围接口功能,例如:具有电平触发的中断系统可方便地用于键盘扫描,完整的液晶扫描控制电路可以几乎不需要什么附加电路就能完成液晶显示。此外,借鉴于三星的KS系列,我们引入了参考指令(REF),即当程序中有较多的重复指令时,可以将它们放在ROM中的一个特定区域,由一字节的参考指令进行读取,如此可以有效地节约ROM空间,相对地增加了程序的长度。MCU4有104条指令,其中有48条与参考指令相关。在本文中,首先介绍了MCU4的系统设计思想,之后简单地对单片机的各个模块的结构和设计进行了说明,其中着重说明了作者承担的工作:数据处理系统、定时/计数系统和LCD驱动电路的设计,以及系统综合和布局布线。目前,该款四位微控制器已经完成了其核心部分的设计与实现。从仿真验证的结果来看,所设计的芯片实现了预期的功能,达到了设计的要求。