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Mikroprozessortechnik

Modulbezeichnung: Mikroprozessortechnik
Studiengang: Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012
Code: MST.MPR
SWS/Lehrform: 6V+2P (8 Semesterwochenstunden, kumuliert)
ECTS-Punkte: 8
Studiensemester: 4
Dauer: 2 Semester
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
MST.MPR Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012, 4. Semester, Pflichtfach
MST.MPR Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2011, 4. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
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:
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]
Lehrmethoden/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]
[Mon Nov 11 21:49:05 CET 2019, CKEY=yma, BKEY=mst2, CID=MST.MPR, LANGUAGE=de, DATE=11.11.2019]