Digital- und Mikrocomputertechnik (DTMC)
Vorlesungsdaten:
| Beschreibung | Digitaltechnik und Mikrocomputer/Mikrocontroller |
| Vorlesungsart | 60% Vorlesung und 25% Laborübungen (Gruppengröße 2 Studenten), 15% Theoretische Übungen als Pflichtfach (wird nur im Sommersemester angeboten) |
| Studiengang | Bachelorstudiengang MEB |
| Semester | 4 |
| Umfang | 6 SWS / 6 CR |
| Prüfungsmodus | Schriftliche Klausur über 120 Minuten nach bestandenem Labor |
| Dozent | Dr. Mousa |
| Teilnahmevoraussetzung | Elementare Grundlagen der Informationstechnik |
| Hilfsmittel (Software, etc.) | Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDE) der Fa. Microchip (MPLAB) einschließlich C-Compiler |
| Studentischer Arbeitsaufwand | Präsenzstudium 90 h, Vorlesungsnachbereitung 30 h, Hausübungen, Laborvorbereitung und Laborübungen 40 h |
| Zulassungsvoraussetzungen | Keine |
Inhalte der Vorlesung:
Grundbegriffe der Digitaltechnik
Zahlensysteme: Stellenwertsysteme, Rechnen mit Dualzahlen, Hexadezimalzahlen und Anwendungen mit BCD-Zahlen
Codes: Eigenschaften von Codes , Codes für Längen- und Winkelmessung, Codierung alphanumerischer Zeichen
Schaltalgebra: Rechenregeln, Normalformen, Vereinfachungsverfahren
Schaltnetze: exemplarische Behandlung häufig vorkommender Digitalschaltungen (Codewandler, Paritätsgenerator, Multiplexer/Demultiplexer, Vergleicher, Rechenschaltungen)
Speicherglieder: Basis-Flipflops, RS-, D- und JK-Flipflops, Taktsteuerung (Pegel-, Flankensteuerung), Master-Slave-Flipflops
Schaltungen mit Flipflops: Zähler (Asynchron-, Synchron-), Frequenzteiler, Register, Schieberegister, synchrone Steuerwerke
Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler: DA-Wandler mit gestuften Widerständen, Parallele AD-Wandler, AD-Wandler nach dem Kompensationsverfahren und Sukzessive Approximation
Grundlagen der Mikrocomputertechnik
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: 5 Versuchstermine in denen folgende Themenbereiche praktisch geübt werden:
- Sequentielle Schaltungen
- Assembler- und C- Programmierung am Mikrocontroller
- Interrupt/Programmunterbrechung durch externe Ereignisse, Timer, AD-Wandlung, Serielle Schnittstelle im Vollduplex
- Sensorik und Aktorik Interrupt-gesteuert
- Bluetooth Steuerung in Embedded Systemen
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 und Entwicklung autark arbeitender Steuerungssysteme (Embedded Engineering)
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 insbesondere unter Einsatz von Mikrocontrollern speziell auch im Bereich der Mechatronik zur Anwendung zu bringen.
Berufsvorbereitung: Die Entwicklung, der Einsatz und die Implementierung von digitalen autarken Systemen gehört zum Handwerkszeug eines jeden Ingenieurs der Mechatronik.
Literatur
- Klaus Beuth, Digitaltechnik, Vogel Verlag Ronald J. Tocci, Digital Systems, Prentice Hall International Editions Müller/Watz: Mikroprozessortechnik, Vogel Verlag Vorlesungsskriptum