单片机（Microcontroller）是一种集成了处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等功能的微型计算机系统。它具有体积小、功耗低、成本低、易于编程和扩展等特点，广泛应用于各种电子设备和系统中。以下是单片机原理及应用系统设计的一般步骤：

单片机原理：

单片机内部结构：单片机包含中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入输出端口（I/O）、定时器和串行通信接口等核心组件。这些组件之间通过总线相互连接和通信。

程序运行原理：单片机从存储器中读取指令，经过解码和执行，完成各种操作。输入输出端口用于与外部设备进行数据交换，定时器用于计时和控制时间相关的操作。

应用系统设计：

确定需求和功能：首先确定应用系统的具体需求和功能，包括输入输出要求、数据处理要求、通信要求等。例如，设计一个温度监测系统，需要确定输入温度传感器和输出显示设备的要求。

选择单片机型号：根据系统需求选择合适的单片机型号，考虑处理能力、存储容量、输入输出接口数量和通信能力等因素。常用的单片机型号有8051系列、AVR系列和PIC系列等。

硬件设计：根据系统需求和单片机型号，设计硬件电路，包括电源电路、时钟电路、输入输出接口电路和外部设备电路等。可以使用原理图设计软件进行电路设计和仿真。

软件编程：使用单片机开发工具和编程语言，如C语言或汇编语言，编写程序代码。程序代码包括初始化设置、数据处理算法和输入输出控制等功能。

调试和测试：将程序代码下载到单片机中，通过调试工具和示波器等设备对系统进行调试和测试，确保功能正常和稳定。

*终应用：将完成的单片机应用系统集成到目标设备中，并进行实际应用测试和验证，以确保系统能够满足预期需求。

单片机应用系统设计的具体步骤会根据不同的项目和需求有所差异，但以上是一般的设计流程。设计人员需要具备电子电路设计、嵌入式系统开发和编程等相关知识和技能，才能完成单片机应用系统的设计和开发工作。