Letzte Änderung : 12.12.2025 13:32:09
| Studiengänge >> Elektrische Energiesysteme 2021 B.Eng. >> Digitaltechnik/Mikrorechentechnik |
| Code: | 274800 |
| Modul: | Digitaltechnik/Mikrorechentechnik |
| Module title: | Digital Technology/Microcontrollers |
| Version: | 1.0 (02/2021) |
| letzte Änderung: | 25.09.2025 |
| Modulverantwortliche/r: | Prof. Dr. rer. nat. Bischoff, Stefan s.bischoff@hszg.de |
| angeboten in den 20 Studiengängen: | Automatisierung und Mechatronik (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2021 | Automatisierung und Mechatronik (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2021 | Automatisierung und Mechatronik (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024 | Automatisierung und Mechatronik (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2026 | Automatisierung und Mechatronik KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2021 | Automatisierung und Mechatronik KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2021 | Automatisierung und Mechatronik KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024 | Automatisierung und Mechatronik KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2026 | Elektrische Energiesysteme (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2021 | Elektrische Energiesysteme (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2021 | Elektrische Energiesysteme (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024 | Elektrische Energiesysteme (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2026 | Elektrische Energiesysteme KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2021 | Elektrische Energiesysteme KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2021 | Elektrische Energiesysteme KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2024 | Elektrische Energiesysteme KIA (Dipl.-Ing. (FH)) gültig ab Matrikel 2026 | Elektrotechnik (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024 | Elektrotechnik (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2026 | Elektrotechnik KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024 | Elektrotechnik KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2026 |
| Modul läuft im: | SoSe/WiSe (2 Semester, Beginn Sommersemester) |
| Niveaustufe: | Bachelor/Diplom |
| Dauer des Moduls: | 2 Semester |
| Status: | Pflichtmodul |
| Lehrort: | Zittau |
| Lehrsprache: | Deutsch |
| Workload* in | SWS ** | |||||||||||||||||||||||||||||
| Zeit- std. | ECTS- Pkte |
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| * | Gesamtarbeitsaufwand pro Modul (1 ECTS-Punkt entspricht einem studentischen Arbeitsaufwand von 30 Zeitstunden) |
| ** | eine Semesterwochenstunde (SWS) entspricht 45 Minuten pro Woche |
| Selbststudienzeit in h | ||||
Vor- und Nachbereitung LV |
Vorbereitung Prüfung |
Sonstiges |
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| Lehr- und Lernformen: | Die Vermittlung des Fachwissens erfolgt in Form von Vorlesungen und einem Videokurs im Internet, der selbständig erarbeitet werden kann. Zur Vertiefung des Wissens dienen begleitende Seminare/Übungen und Praktikum. |
| Prüfung(en) | |||
| Prüfungen | Prüfungsleistung als Laborarbeit (PL) | 40.0% | |
| Prüfungsleistung als Klausur (PK) | 120 min | 60.0% | |
| Lerninhalt: |
Digitaltechnik: - Binäre Spannungspegel - Prinzip der binären Informationsverarbeitung - Schaltkreisfamilien - Entwurf digitaler Systeme - Charakteristik kombinatorischer Schaltungen, Beschreibungsformen kombinatorischer Schaltungen, Vereinfachung von Schaltfunktionen - Charakteristik getakteter Kogikschaltungen, Realisierungsmöglichkeiten von Folgeschaltungen - Bauelemente der Digitaltechnik Rechenschaltungen, Register, Multiplexer/Demultiplexer, Decoder/ Encoder, Zählschaltungen, Halbleiterspeicher, Programmierbare Logikschaltkreise (PLD) - Realisierung kombinatorischer und sequentieller Schaltungen in VHDL wie Kodewandler, Ampel oder Drehzahlregelung eines DC-Motors mit PWM Mikrorechentechnik: - Hardwarestruktur von Mikrorechnersystemen, Aufbau und Funktionsweise von Mikrocontrollern (8-Bit- und 16-Bit-Mikrocontroller) - Hardwarekomponenten von Mikrocontrollern: CPU, Bussystem, Timer, Ein-Ausgabe-Komponenten: Portzugriff, UART, SPI, I2C - Interrupts und deren Abarbeitung, Interruptpriorisierung und - maskierung - grahische Beschreibungsmittel von Software: Strukturprogramme, Programmablaufpläne, UML-Klassendiagramm - Kurze Einführung in die Programmiersprache C/C++ - Programmentwicklung in der IDE der Firma KEIL, - Realisierung kleinerer embedded Projekte wie Drehzahlregelung eines DC-Motores mit PWM, Anzeigesteuerung Dot-Matrix-Display, AD-Wandler etc. |
| Lernergebnisse/Kompetenzen: | |
| Fachkompetenzen: | Die Studierenden können systematisch, effizient und wissenschaftlich Wissen in einem neuen Arbeitsfeld erwerben. Die Studierenden kennen den Unterschied zwischen analogen und digitalen elektrischen Schaltungen. Die Studierenden kennen die statischen und dynamischen Kenngrößen der wichtigsten Schaltkreisfamilien. Die Studierenden verwenden logische Kalküle, um digitale Schaltungen mit diskreten Logikgattern zu realisieren. Die Studierenden verwenden die Hardwarbeschreibungssprache VHDL, um digitale Schaltungen in integrierten Schaltkreisen (FPGAs) zu realisieren. Die Studierenden kennen die Unterschiede zwischen FPGAs und Mikrocontrollern Die Studierenden identifizieren den algorithmischen Kern einer Problemstellung, entwerfen Datenstrukturen und Algorithmen unter Verwendung geeigneter Notationen, verifizieren diese und bewerten den Ressourcenbedarf. Die Studierenden modellieren die Prozesse in komplexen Anwendungsfeldern und zerlegen große Anwendungsprobleme durch geeignete Schnittstellen in Teilprobleme. Die Studierenden können eingebettete Systeme für Meß- und Steuerungsaufgaben konzeptionieren und realsieren |
| Fachübergreifende Kompetenzen: | Nach einem erfolgreichen Abschluss des Moduls sollen die Studierenden die folgenden fachübergreifenden Kompetenzen erworben haben: - Verbesserung des technischen Sachverstands und des technischen Wissens inbesondere im Bereich Mircrorechentechnik - Förderung der Fähigkeit des Umgangs mit Anwenderprogrammen/Anwendertools zu Schaltungsentwicklung und Programmierung - Entwicklung zur Umsetzung kreativer und unkonventioneller Ansätze bei der Lösung technischer Aufgabenstellungen - Offenheit für neue und ungewohnte Ansätze, Verfahren und Herangehensweisen - Befähigung zur arbeitsteiligen Teamarbeit unter Vorgabe fachlicher Einzelverantwortung - erworbenes theoretisches Wissen systemisch und systematisch auf praxisrelevante Themen anzuwenden |
| Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme: | Ohne Nachweiserfordernis: Grundlagen der Informatik und Grundlagen der Elektrotechnik |
| Literatur: | Beuth, Klaus: Digitaltechnik, Vogel Fachbuch, 1992 Borgmeyer, J.: Grundlagen der Digitaltechnik, Leipzig, Hanser-Verlag 1997 Reichardt J., Schwarz B., VHDL-Synthese - Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme, Oldenbourg Wissenschaftsverlag 2009 Gehrke W., Winzker M., Digitaltechnik: Grundlagen, VHDL, FPGAs, Mikrocontroller, Springer Verlag 2023 Brinkschulte U., Ungerer T., Mikrocontroller und Mikroprozessoren, Springer Verlag 2002 Wüst K., Mikroprozessortechnik: Grundlagen, Architekturen und Programmierung von Mikroprozessoren, Mikrocontrollern und Signalprozessoren, Vieweg 2007 Neumann M., C Programmieren: für Einsteiger: Der leichte Weg zum C-Experten, BMU Verlag 2020 |