Grundlagen der Mikroelektronik und digitalen Logik

Elektronik für Einsteiger

Dieses Modul richtet sich an alle, die erste Schritte in der Elektronik unternehmen. Die Teilnehmenden lernen grundlegende Konzepte wie Spannung, Strom, Widerstand, sowie die Gesetze von Ohm und Kirchhoff kennen. Sie lernen einfache Schaltungen zu lesen, Steckbrett-Schaltungen aufzubauen und ein Multimeter zu benutzen. Der Kurs ist praxisorientiert und bildet eine solide Grundlage für das weitere Studium der digitalen und analogen Elektronik.

1. Einführung in die Elektronik: Strom, Spannung und Widerstand

Digitale Logik und Register

In diesem Modul werden die Grundlagen der digitalen Logik und der Aufbau logischer Schaltungen mit grundlegenden Gattern wie AND, OR, NOT und NAND behandelt. Die Teilnehmenden lernen, wie logische Ausdrücke, Wahrheitstabellen, Flipflops und Register funktionieren. Es wird auch erklärt, wie digitale Logik in Speichern, arithmetischen Einheiten und der Steuerung von Mikrocontrollern eingesetzt wird. Der Kurs umfasst praktische Übungen in Simulatoren und den schrittweisen Aufbau von Schaltungen.

Datenbusse und Protokolle

Dieser Modulabschnitt behandelt die Methoden des Datenaustauschs zwischen Komponenten eines eingebetteten Systems. Die Teilnehmenden lernen parallele und serielle Busse (I2C, SPI, UART) sowie Synchronisation, Adressierung und Befehlsübertragung kennen. Es werden praktische Beispiele für die Verbindung von Mikrocontrollern mit Sensoren, Displays und anderen Peripheriegeräten vorgestellt. Auch die Kompatibilität von Protokollen und das Design zuverlässiger Kommunikationssysteme werden thematisiert.

Sensoren und Effekte

Dieser Modulabschnitt widmet sich der Untersuchung physikalischer Effekte, die modernen Sensoren zugrunde liegen: Hall-Effekt, kapazitiver Effekt, Touch-Sensoren. Die Teilnehmenden lernen, Sensoren anzuschließen und zu kalibrieren, mit analogen und digitalen Signalen zu arbeiten, sowie Pulssensoren (Pulsoximeter) und inertiale Module (MPU6050 – Gyroskop und Beschleunigungsmesser) zu verwenden. Der Kurs enthält praktische Übungen zur Datenerfassung und -auswertung in Echtzeit.