Digital- und Mikrocomputertechnik (DMC)
Vorlesungsdaten:
| Beschreibung | Digitale Systeme und Mikrocomputer/Mikrocontroller |
| Vorlesungsart | 60% Vorlesung und 25% Laborübungen (Gruppengröße 2 Studenten), 15% Theoretische Übungen als Pflichtfachg |
| Studiengang | Bachelorstudiengänge MTB, NTB und TIB |
| Semester | 3 |
| Umfang | 4 SWS / 5 CR |
| Prüfungsmodus | Laborübungen (Voraussetzung für die Teilnahme an der Klausur) und schriftliche Klausur über 120 Minuten |
| Dozent | Prof. Dr. Ackermann |
| Teilnahmevoraussetzung | Grundlagen der Digitaltechnik (DT1), Elektronische Schaltungen |
| Hilfsmittel (Software, etc.) | Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDE) der Fa. Microchip (MPLAB) einschließlich C-Compiler |
| Studentischer Arbeitsaufwand | Präsenzstudium 62 h, Vorlesungsnachbereitung 43 h, Hausübungen, Laborvorbereitung und Laborübungen |
| Zulassungsvoraussetzungen | Keine |
Inhalte der Vorlesung:
Einführung: Überblick Einsatzgebiete Digitaler Systeme und Mikrocomputer
Zähler, Zeitgeber und Frequenzteiler: Asynchron- und Synchronzähler, Binärzähler, Tetradische-Zähler, Dezimalzähler, Teilerschaltungen, (2n+1)- Teiler, Johnson-Zähler
Rechenwerke: Rechenschaltungen (Paralleladdierer, Quasi-serielle Addierer, Subtrahierer, Multiplizier- und Dividierwerk), Steuerbare Rechenwerke/Arithmetik-Logik Einheiten (ALU)
Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler: DA-Wandler mit gestuften Widerständen, Pulsweiten-Modulation, Parallele AD-Wandler, AD-Wandler nach dem Kompensationsverfahren und Sukzessive Approximation
Speicher: RAM (SRAM, DRAM und SDRAM), Festwertspeicher (FLASH,EPROM, EEPROM, Masken-ROM)
Speicher-Organisation: Anschaltung von Speicherbausteinen an ein Prozessor-Bussystem, Peripherie-Adressierung, Speicher-Organisation
Mikrocomputer-Einführung: Architektur von Mikrocomputern (Harvard, Von Neumann), Bussysteme, Peripherik, Adressierung der Peripherik (Speicher-EA bzw. Isolierte EA-Verfahren)
Mikrocomputer-Code Design: Befehlsübersicht eines Mikrococomputers und beispielhafte Applikationen in Assembler und C. Realisierung autarker Embedded-Systeme.
Digitaltechnik- und Mikrocomputer-Labor, 4 Versuchstermine zu:
- Sequentielle Schaltungen + ROM- und RAM Speicher
- Assembler-Programmierung Mikrocontroller mit AD-Wandler
- C-Programmierung Mikrocontroller am Beispiel DA-Wandlung mit Puls-Weiten-Modulation
- C-Programmierung Mikrocontroller am Beispiel Ultraschallsensor
Lernziele / Kompetenzen:
Allgemein: Vermittlung grundlegender Kenntnisse über Digitale Systeme.
Einsatz von Mikrocomputer-Systemen, Erstellung und Test von Mikrocomputer-Anwendungen in Assembler und C, Einsatz von Entwicklungswerkzeugen für Mikrocomputer, Implementierung von autarken Embedded-Applikationen
Kompetenzen / Schlüsselqualifikationen: Die erworbenen fachlichen Kompetenzen gehen aus den aufgeführten fachlichen Inhalten hervor. Die gewonnen methodischen Kompetenzen, sowie die erlernten praktischen Methoden sollen zu der Fähigkeit führen, ein digitales System auch unter Einsatz von Mikrocontrollern zur Anwendung zu bringen.
Berufsvorbereitung: Der Einsatz und die Implementierung von digitalen Systemen gehört zum Handwerkszeug eines jeden Ingenieurs der Nachrichten-, Elektro- und Informations- und Medizintechnik und ist Voraussetzung für den Einstieg in Realzeit-Embedded-Systeme
Literatur
- Klaus Beuth, Digitaltechnik, Vogel Verlag Ronald J. Tocci, Digital Systems, Prentice Hall International Editions Karl-Heinz Krauß, Skriptum Digitaltechnik und 1. Teil des Skriptums zur Vorlesung zu Embedded Systems 1, www.emb.hs-mannheim.de Müller/Watz: Mikroprozessortechnik, Vogel Verlag