Titel des Moduls:

Digitalelektronik und Mikrocontrollerprogrammierung

Digital electronics and programming of microcontrollers
Leistungspunkte nach ECTS:

6

Verantwortliche/-r für das Modul:
Prof. Dr. rer. nat. Heinz Lehr
Sekreteriat:
EW 3
E-Mail:
lehr@fmt.tu-berlin.de

Modulbeschreibung

1. Qualifikationsziele

ERWERB VON KENNTNISSEN:
- Funktion und Aufbau digitaler Elektronikbausteine
- Minimierung von Schaltungsgliedern
- Funktion von Kippschaltungen
- Aufbau und Funktion von Zählerschaltungen
- Prinzipien der digitalen Frequenzmessung
- digitale Bauelemente der Mess- und Steuerungstechnik
- Aufbau und Funktion von Rechenschaltungen
- Aufbau und Funktion von Mikroprozessoren
- Prinzipien der Assemblerprogrammierung
- digitale und analoge Datenein- und -ausgabe
- Motoransteuerung für Drehzahl, Vor- und Rücklauf

FERTIGKEITEN:
- grundlegendes Verständnis von digitalen Bausteinen und Schaltungen
- sicherer Umgang mit digitalen Schaltungen
- Verständnis für die Arbeitsweise von Mikroprozessoren
- Programmieren in Assembler
- Implementierung einfacher Regelungen mit Mikrocontrollern

KOMPETENZEN:
- eigenständiger Entwurf von digitalen Schaltungen
- praxis-, funktions- und preisgerechte Auswahl der Schaltungsglieder
- Auswahl geeigneter Mikrocontroller für technische Anwendungen
- selbständige Problemlösung durch Einsatz geeigneter Digitalschaltungen und Mikrocontroller

Fachkompetenz: 40%    Methodenkompetenz: 30%    Systemkompetenz: 20%    Sozialkompetenz: 10%   

2. Inhalte

VORLESUNGEN:
- Grundelemente der Digitalelektronik
- binäres Schaltnetz, Vereinfachung Schaltungsaufbau
- Kippschaltungen
- Asynchron- und Synchronzähler
- digitale Frequenzmessung
- Speicher, Schieberegister, Multiplexer
- Rechenschaltungen
- Aufbau und Funktion von Mikroprozessoren
- Grundlagen der Assemblerprogrammierung
- Umgang mit Timer, Port und Interrupt
- digitale und analoge Datenein- und Datenausgabe
- Datenauslese von Sensoren
- Ansteuerung von Motoren

ÜBUNGEN:
- Verknüpfungsglieder
- binäres Schaltnetz
- Kippschaltungen
- Asynchronzähler, Synchronzähler
- Zähleranwendungen, Frequenzmessung
- Speicher, Schieberegister, Multiplexer
- Addierer, Subtrahierer, arithmetische und logische Einheit
- Einführung Mikroprozessor
- Einführung Assembler
- Umgang mit der Entwicklungsumgebung
- Struktogramme, Einführung in die Programmierung, Algorithmen, Schleifen, Subroutinen
- Ausgabe von Daten, Motoransteuerung (vorwärts, rückwärts), Ports, Tristates
- Einlesen von Daten, digital, analog
- Pulsbreitenmodulation (PWM), Timer, Interrupts
- Regelung, Kollisionsvermeidung
- Ansteuerung von Schnittstellen

3. Modulbestandteile

Lehrveranstaltung
Art
SWS
LP (ECTS)
P/W/WP
Semester
Digitalelektronik und Mikrocontrollerprogrammierung
VL
2
3
Pflicht
Wintersemester
Digitalelektronik und Mikrocontrollerprogrammierung
UE
2
3
Pflicht
Wintersemester

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen

VORLESUNGEN:
- Vermittlung der Lehrinhalte (siehe Punkt 2), illustriert anhand vieler aktueller Beispiele aus der Praxis

ÜBUNGEN:
- kurzer Theorieüberblick
- experimentelle Übungen zur Vertiefung des Lehrstoffs und zum Erwerb praktischer Fähigkeiten
- Aufnahme eigener Messdaten, Auswertung der Messungen, Hausaufgaben

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

erforderlich:
- Messtechnik und Sensorik

wünschenswert:
- Geräteelektronik / Bachelor

6. Verwendbarkeit

Geeignet für Bachelor- und Master-Studiengänge mit folgenden Schwerpunkten:
- Maschinenbau
- Physikalische Ingenieurwissenschaften
- Biomedizinische Technik
- Verkehrswesen
- Informationstechnik im Maschinenwesen

Das erworbene Know-how ist in allen ingenieurtechnischen Disziplinen einsetzbar, insbesondere in der
Feinwerktechnik, Mechatronik, Medizintechnik, Mess- und Automatisierungstechnik, Automobiltechnik.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Aufteilung der Arbeitszeit:
2 SWS Anwesenheit Vorlesung Digitalelektronik und Mikrocontrollerprogrammierung: 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Nachbearbeitung der Vorlesung (Selbststudium): 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Anwesenheit Übung Digitalelektronik und Mikrocontrollerprogrammierung: 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Vor- und Nachbereitung der Übungen (Selbststudium): 15 x 2 h = 30 h
Hausaufgaben: 15 x 2 h = 30 h
Vorbereitung auf die Tests: 30 h
Summe: 180 h

Gesamtaufwand über ein Semester: 180 h. Dies entspricht 6 Leistungspunkten.

8. Prüfung und Benotung des Moduls

Prüfungsäquivalente Studienleistungen:
Im Verlauf der Übungen weisen die Studierenden ihre erworbenen Kenntnisse anhand von zwei schriftlichen Tests nach. Aus diesen beiden Tests ergibt sich die Abschlussnote.

9. Dauer des Moduls

Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl

Für den experimentellen Teil der Übung ist eine Aufteilung in Zweiergruppen erforderlich.

11. Anmeldeformalitäten

Verbindliche Anmeldung für die Übungen und Einteilung der Gruppen nach der ersten Vorlesung.
Prüfungsmeldung: in den ersten vier Semesterwochen über das zentrale elektronische Anmeldesystem.

12. Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform vorhanden? Ja
Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden?Ausgabe vor jeder Vorlesung, kostenlos
Skript in elektronischer Form vorhanden? Ja
Wenn ja, Internetseite angeben:Übungsskript, passwortgeschützt: www.fmt.tu-berlin.de/Aktuelles/downloads
Literatur:Bolton, W., Mechatronics, electronic control systems in mechanical and electrical engineerings, Pearson, 2008, ISBN 978-0-13-240763-2
Borgmeyer, J., Grundlagen der Digitalelektronik, Carl Hanser Verlag, 2001, ISBN 3-446-21564-6
Lichtberger, B., Praktische Digitaltechnik, 8. / 9. / 10. Auflage, Springer - Verlag, Berlin, ISBN 3-540-56184-6

13. Sonstiges

Aktualisiert am: 12.11.2010 12:30:26