基于单片机的智能循迹机器人控制系统可以实现机器人根据预设的轨迹自动行走并进行避障操作。下面是该系统的设计与实现的一般步骤：

系统需求分析：明确智能循迹机器人的功能需求，包括循迹、避障、自动行走等功能。

单片机选型：根据系统需求和功能分析，选择合适的单片机型号和规格。考虑到机器人的控制复杂度和性能要求，需要选用具备足够计算能力和扩展性的单片机。

传感器选型：根据循迹和避障功能的需求，选择合适的传感器。常用的循迹传感器有红外线传感器，用于检测黑线或白线；常用的避障传感器有超声波传感器，用于检测前方障碍物。

输入输出接口设计：根据传感器和执行器的要求，设计单片机与其它设备之间的输入输出接口。例如，将循迹传感器的输出信号接入单片机的模拟输入口，将执行器（如电机）的控制信号连接到单片机的数字输出口。

控制逻辑设计：根据系统需求和工作流程，设计控制逻辑。包括传感器信号的采集和处理、执行器控制和调节，以及相关的状态监测和响应处理等。同时，也要考虑到单片机的编程语言和编程环境，选择合适的编程方式。

程序编写：根据控制逻辑设计，使用单片机的编程软件进行程序编写。根据单片机的编程语言，例如C语言、汇编语言等，实现各个控制功能和操作流程。

硬件连接和调试：将编写好的程序下载到单片机中，进行硬件连接和调试。通过模拟输入信号和观察输出信号，检查系统的工作状态和响应情况，确保控制系统的正常运行。

系统集成和优化：将单片机控制系统与机器人的其它部分进行集成，进行整体系统的测试和验证。根据测试结果进行系统优化和改进，确保整个系统的稳定性和性能。

文档编制和维护：在控制系统设计和开发完成后，需要编制相关的文档，包括程序说明、接线图、操作手册等。同时，还需要定期进行系统维护和升级，确保系统的长期稳定运行。

通过以上步骤的设计与实现，可以实现基于单片机的智能循迹机器人控制系统。该系统可以实现机器人的自主行走和避障功能，提高机器人的自动化程度和工作效率。同时，单片机控制系统具有较高的可编程性和灵活性，方便后期系统的扩展和功能的增加。