Modul Digitaltechnik/Mikrorechentechnik

Code:	274800
Modul:	Digitaltechnik/Mikrorechentechnik
Module title:	Digital Technology/Microcontrollers
Version:	1.0 (02/2021)
letzte Änderung:	19.02.2024
Modulverantwortliche/r:	Prof. Dr. rer. nat. Bischoff, Stefan s.bischoff@hszg.de

angeboten in den 14 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 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
	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 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
	Elektrotechnik (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024
	Elektrotechnik KIA (B.Eng.) gültig ab Matrikel 2024

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 **

(Teil/)Semester

Zeit- std.

ECTS- Pkte

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2.1

2.2

3.1

3.2

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1

1

1

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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	Angabe gesamt	davon
	83	1 Vor- und Nachbereitung LV	0 Vorbereitung Prüfung	116 Sonstiges

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%

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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:	Die Studierenden verstehen ihre Rolle als Experte der Elektrotechnik und gehen mit den damit verbundenen Erwartungen und Rollenkonflikten produktiv um und tragen zur Konfliktlösung bei. Die Studierenden präsentieren ihre Analysen, Lösungsvorschläge und Ergebnisse praktisch in Form von Schaltungen, schriftlich und mündlich in überzeugender Art und Weise. Die Studierenden kommunizieren zielorientiert mit Aufgabenstellern und Nutzern denen die elektrotechnische Denk- und Sprechweise nicht geläufig ist. Sozialkompetenz (Durchführung des Praktikums in Versuchsgruppen), Umgang mit modernen Softwaretools, Entwicklung einer analytischen Herangehensweise bei der Lösung technischer Problemstellungen.

Notwendige Voraussetzungen für die Teilnahme:	Grundlagen der Informatik Objektorientierte Programmierung 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