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Mikroprozessortechnik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Mikroprozessortechnik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012
Code: MST.MPR
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P231-0061
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
6V+2P (8 Semesterwochenstunden, kumuliert)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
8
Studiensemester: 4
Dauer: 2 Semester
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 10.04.2011]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MST.MPR (P231-0061) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012 , 4. Semester, Pflichtfach
MST.MPR (P231-0061) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2011 , 4. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 120 Veranstaltungsstunden (= 90 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 8 Creditpoints 240 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 150 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MST.TPR Technische Programmierung


[letzte Änderung 05.02.2019]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
MST.MCS Micro-Controller-Systeme
MST.SPS SPS, Grundlagen


[letzte Änderung 05.02.2019]
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schäfer
Dozent/innen:
Dipl.-Ing. Hans-Joachim Bohr


[letzte Änderung 05.02.2019]
Lernziele:
Die  Studierenden erlernen die Schaltalgebra und können digitale Schaltungen (Schaltnetze,  Schaltwerke) analysieren und entwerfen. Sie kennen die wichtigsten Grundschaltungen und die verschiedenen Schaltkreisfamilien.
Sie verstehen den Aufbau und die Funktionsweise von Speicherbausteinen und die Arbeitsweise eines Mikroprozessors. Im Praktikum werden die Kenntnisse der Digitaltechnik weiter vertieft.
 
Die  Studierenden erlernen den Aufbau und die Arbeitsweise eines Mikrocontrollers und seiner Peripherie-Komponenten, sowie die Programmerstellung in Assembler und der Hochsprache C. Dabei werden die Hard- und Software ausführlich in ihrem Zusammenwirken anhand von Beispielen erklärt. Im Praktikum werden diese Kenntnisse anhand von Programmierübungen und ausgewählten Problemstellungen vertieft.  
 


[letzte Änderung 05.02.2019]
Inhalt:
Teil I
 
1.        Zahlendarstellung im Computer
1.1.        Dualzahlen, Zweierkomplementdarstellung, Festkomma- und Fließkomma-Zahlen
1.2.        Elementare Rechenoperationen
2.        Schaltalgebra
2.1.        Logische Funktionen
2.2.        Rechenregeln
2.3.        Minimierung logischer Funktionen mittels Karnaugh-Veitch-Diagramme
3.        Schaltnetze
3.1.        Analyse und Synthese von Schaltnetzen
3.2.        Grundschaltungen: Decoder, Multiplexer, Demultiplexer, Codeumsetzer, Addierer, Subtrahierer
4.        Schaltwerke
4.1.        Flip-Flops
4.2.        Analyse und Synthese von Schaltwerken
4.3.        Zähler
5.        Digitale Schaltkreisfamilien
6.        Zeitverhalten von digitalen Schaltungen, Hazards
7.        Speicherbausteine
8.        Grundlagen der Mikroprozessortechnik
8.1.        Von Neumann-Architektur
8.2.        Aufbau und Arbeitsweise eines Universalrechners
8.3.        CISC- und RISC-Prozessoren
 
Teil II
 
1.        Aufbau des 8051-Prozessores
1.1.        Blockschaltbild, Gehäuse, Anschlussbelegung
1.2.        Taktgenerator, Reset
1.3.        CPU und Registerstruktur
1.4.        Speicherorganisation, interner und externer Programmspeicher und Datenspeicher
1.5.        System-Bus und Ein/-Ausgabeports
1.6.        Aufbau eines Minimalsystems
2.        Programmierung des 8051-Prozessors
2.1.        Programmiersprachen
2.2.        Befehlsaufbau
2.3.        Adressierungsarten
2.4.        Befehlsarten und Befehlsübersicht
3.        Assembler-Programmierung
3.1.        Aufbau von Programmen
3.2.        Programmbeispiele
4.        Interrupts
5.        Digitale Ein-/Ausgabe
6.        Timer/Zähler
7.        Serielle Schnittstelle
8.        Ergänzungen beim Infineon C515C
8.1.        Interruptsystem und Ports
8.2.        serielle Schnittstelle
8.3.        A/D-Wandler
8.4.        Timer und PWM
9.        Die Hardware im Praktikum
10.        C-Compiler für 8051-Prozessoren
11.        C-Programmierung
 
 


[letzte Änderung 05.02.2019]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Power-Point-Folien, Tafel


[letzte Änderung 10.04.2011]
Literatur:
Teil I
 
J. Borgmeyer: Grundlagen der Digitaltechnik, Hanser-Verlag, München, 2001
K. Beuth: Digitaltechnik, Vogel-Verlag, Würzburg, 2006
W. Schiffmann, R. Schmitz: Technische Informatik 1, Springer-Verlag, Berlin, 2001
K. Urbanski, R. Woitowitz:  Digitaltechnik Ein Lehr- und Übungsbuch,  Springer -Verlag,  Berlin, 2007
K. Wüst, Mikroprozessortechnik, Vieweg-Verlag, , Braunschweig, 2009
Malz, Rechnerarchitektur, Vieweg-Verlag, Braunschweig, 2004
 
Teil II
 
S. Limbach, Kompaktkurs Mikrocontroller, Vieweg, Braunschweig, 2002
B. Schaaf, Mikrocomputertechnik, Hanser, München, 1999
J. Walter, Mikrocomputertechnik mit der 8051-Controller-Familie, Springer, Berlin, 2008
N.N., C500, Microcontroller Family, Architecture and Instruction Set, Siemens, München, 1998
N.N., C515C, 8-Bit CMOS Microcontroller, Siemens, München, 1997


[letzte Änderung 10.04.2011]
[Sun Jun 23 01:20:47 CEST 2024, CKEY=yma, BKEY=mst2, CID=MST.MPR, LANGUAGE=de, DATE=23.06.2024]