一個單片機應用系統的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統擴展，即單片機內部的功能單元，如 ROM、RAM、I/O、定時器 / 計數器、中斷系統等不能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統的配置，即按照系統功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A 轉換器等，要設計合適的接口電路。

　　系統的擴展和配置應遵循以下原則： 1、盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規用法。為硬件系統的標準化、模塊化打下良好的基礎。 2、系統擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統的功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發。 3、硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。硬件結構與軟件方案會產生相互影響，考慮原則是：軟件能實現的功能盡可能由軟件實殃，以簡化硬件結構。但必須注意，由軟件實現的硬件功能，一般響應時間比硬件實現長，且占用 CPU 時間。 4、系統中的相關器件要盡可能做到性能匹配。如選用 CMOS 芯片單片機構成低功耗系統時，系統中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產品。 5、可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。 6、單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅動能力。驅動能力不足時，系統工作不可靠，可通過增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。 7、盡量朝“單片”方向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統的穩定性。隨著單片機片內集成的功能越來越強，真正的片上系統 SoC 已經可以實現，如 ST 公司新近推出的μPSD32××系列產品在一塊芯片上集成了 80C32 核、大容量 FLASH 存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復位電路等等。