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Praktikum
18.030
WS 05/06
Technische Informatik 1 (T1-Praktikum)
Raum: C-005
Zeit: 4 Termine á 3 Stunden
Veranstalter: Manfred Grove , Bernd Schütz

Termine: Im laufenden Semester (WS 05/06) wird zum letzten Mal ein Kurs des T1-Praktikums angeboten. Die genauen Termine werden Anfang Oktober festgelegt werden und voraussichtlich im November liegen.
Inhalt Das T1-Praktikum vertieft den Stoff der T1-Vorlesung. Es werden an anschaulichen Beispielen zunächst die in der Vorlesung vorgestellten Techniken zum Schaltnetzentwurf eingeübt. Nach einer experimentatorischen Einführung verschiedener Flipflop-Typen wird ihr Einsatz durch die Implementierung einfacher Schaltwerke trainiert. Abschließend wird der Schaltungentwurf mit Hilfe von sogenannten feldprogrammierbaren Bausteinen behandelt.
Die folgende Liste faßt die Teilaufgaben und ihre ungefähre Bearbeitungsdauer zusammen. Die aktuellen Aufgabenblätter zu den einzelnen Versuchen für das Praktikum finden sich bei den Beschreibungen und hier.
  • Versuch 1 - Schaltnetze   Postscript    pdf
    • Einführung (~0:20h): Schaltnetzentwurf für zwei Codeprüfer
    • Aufgabe 1.1 (~0:15h): Aufbau eines Gray-Code-Prüfers mit NAND-Gattern
    • Aufgabe 1.2 (~0:30h): Schaltnetzentwurf für Funktionsbündel am Beispiel eines Multiplizierers. Aufbau der Schaltung mit NAND- und AND-Gattern
    • Aufgabe 1.3 (~0:20h): Entwurf und Aufbau eines Gray-Code zu Dual-Code Umsetzers.
    • Aufgabe 1.4 (~0:30h): Entwurf eines 4-bit Addier- und Subtrahierwerkes und Simulation der Schaltung mit HADES.
    • Aufgabe 1.5 (~0:40h): Ein Addierer für zwei BCD-Ziffern (BCD-Halbaddierer). Entwurf und Simulation mit HADES.

  • Versuch 2 - Flipflops   Postscript    pdf
    • Aufgabe 2.1 (~0:30h): Funktionsprinzip des SR-Flipflops auf elektrischer Ebene. Durch Erstellen von Flusstafel und Zustandsdiagramm wird die Arbeitsweise nachvollzogen. Abschließend simulation eines SR-Flipflops mit HADES.
    • Aufgabe 2.2 (~0:30h): Funktionsweise des taktpegelgescteuerten D-Flipflops. Durch Erstellen des Signalverlaufes innerhalb des FF wird die Funktion nachvollzogen.
    • Aufgabe 2.3 (~0:15h): Untersuchung des Verhaltens eines taktgesteuerten D-Flipflops durch Aufbau und Messen oder durch Simulation mit HADES.
    • Aufgabe 2.4 optional (~0:30h): Entwurf eines 4-bit Addier- und Subtrahierwerkes und Simulation der Schaltung mit HADES.
    • Aufgabe 2.5 (~0:45h): Funktionsweise verschiedener Flipfloptypen. Nachvollziehen der Funktionsweisen und Identifikation durch Nachmessen mit geeigneten Signalverläufen.
    • Aufgabe 2.6 (~0:10h): Relisierung verschiedener Flipfloptypen unter Verwendung eines JK-Flipflops.

  • Versuch 3 - Schaltwerke   Postscript    pdf
    • Aufgabe 3.1 (~0:20h): Untersuchung der Verhaltens eines einfachen Schaltwerkes mit rückflankengesteuerten D-Flipflops.
    • Aufgabe 3.2 (~0:20h): Untersuchung eines Zweitakt-Schaltwerkes mit pegelgescteuerten Flipflops.
    • Aufgabe 3.3 (~0:45h): Entwurf eines Modulo-4 Auf-/Abzählers mit flankengesteuerten JK-Flipflops. Simulation der Schaltung mit HADES
    • Aufgabe 3.4 (~0:30h): Entwurf eines Modulo-4 Auf-/Abzählers mit pegelgesteuerten D-Flipflops. Simulation der Schaltung mit HADES
    • Aufgabe 3.5 (~0:45h): Entwurf einer einfachen Ampelsteuerung. Simulation der Schaltung mit HADES.

  • Versuch 4 - Programmierbare Logik   Postscript    pdf
    Die an diesem Termin entworfenen Schaltungen werden nicht wie an den vorhergehenden Tagen mit diskreten Bauelementen aufgebaut oder mit HADES simuliert, sondern mit Entwurfssoftware der Firma LATTICE© in einen feldprogrammierbaren Baustein programmiert und anschließend überprüft.
    • Aufgabe 4.1 (~0:30h): Erweiterung des Multiplizierers aus Aufgabe 1.2. und Kennenlernen der Entwurfssoftware.
    • Aufgabe 4.2 (~0:30h): Entwurf eines Schaltnetzes zur Ansteuerung einer 7-Segment-Anzeige, Überprüfen der eigenen Schaltung.
    • Aufgabe 4.3 (~1:00h): Entwurf eines elektronischen Würfels.
    • Aufgabe 4.4a (~0:45h): Entwurf einer Ampelsteuerung mit Fußgänger-­ Bedarfsampel.         Alternativ:
    • Aufgabe 4.4b (~0:45h): Entwurf einer einfachen ALU (arithmetic logic unit).

Ablauf Die Aufgaben werden in Gruppen von je zwei Studierenden an PCs mit spezieller Meßhardware bearbeitet. Die Aufgabenzettel dienen dabei als Praktikumsprotokoll und werden wärend der Bearbeitung ausgefüllt.
Die Teilversuche bauen inhaltlich aufeinander auf und sind sequentiell zu bearbeiten. Zu jedem Termin sind alle Unterlagen (auch zu den vorhergehenden Aufgaben) mitzubringen, da diese als Nachschlagewerk benötigt werden.

Die häusliche Vorbereitung der Praktikumsaufgaben ist zwingend erforderlich, da sich der Zeitrahmen zur Bearbeitung der Aufgaben an den benötigten Arbeitszeiten am Meß-PC orientiert. Der im Praktikum verwendete Simulator HADES steht in der Praktikums-Edition zum Download bereit, Anleitung und Referenzkarte gibt es hier. Sollten bei der häuslichen Vorbereitung unüberwindliche Probleme oder Verständnisschwierigkeiten auftreten, die sich auch nach intensivem Literatustudium nicht lösen lassen, so stehen die Veranstalter gerne helfend zur Seite.

Erfahrungen aus vergangenen Semestern haben gezeigt, daß Gruppen, die zum ersten Termin unvorbereitet erschienen sind, den dadurch begründeten zeitlichen Rückstand meist nicht mehr aufholen konnten. Unvorbereitete Teilnahme am Praktikum belegt somit einen Platz, mit nur mässiger Chance, das Praktikum erfolgreich abzuschliessen. Dies bindet unnötig Betreuungskapazitäten und nimmt bei hoher Nachfrage anderen Studierenden die Möglichkeit, am Praktikum teilzunehmen.

Literatur Zur Vorbereitung empfohlene Literatur (zusätzlich zur Vorlesungsliteratur und dem Vorlesungsscript) findet sich auf unserer Seite mit Literaturhinweisen.
Anmeldung Die Anmeldelisten hängen an den angekündigten Terminen in Haus F, 3. Flur (neben Raum F-308) aus. Die endgültigen Teilnehmerlisten werden zwei bis drei Wochen später am gleichen Ort aushängen.

Die Termine für die Anmeldung werden unter Aktuell bekanntgegeben

Formalia Die Eintragung in die Listen ist verbindlich (Unterschrift des Studierenden). Wird ein garantierter Praktikumsplatz verfallen gelassen oder bei Wiederholen des Praktikums, kann ein weiterer Praktikumsplatz im gleichen Semester nur bei ausreichend freien Kapazitäten in Anspruch genommen werden.
Eine Eintragung in mehr als eine Teilnehmerliste ist nicht zulässig. Studierende, die in mehr als einer Teilnehmerliste eingetragen sind, werden in allen, außer einer Liste, auf den letzten Platz der Überhangliste gesetzt bzw. komplett gestrich. Dabei wird der Eintrag in der weniger gefragten Praktikumsgruppe beibehalten.

Wegen der zu erwartenden hohen Auslastung ist rechtzeitiges Erscheinen am Praktikumsplatz erforderlich. Sollten 10 Minuten nach Kursbeginn reservierte Praktikumsplätze nicht belegt sein, so werden diese an anwesende Bewerber (Rangfolge nach Überhangliste) neu vergeben.

Die Scheinkriterien werden zu Beginn der Veranstaltung bekanntgegeben, zum Nachlesen stehen sie auch im ersten Bogen der Versuchsunterlagen.
Die Mitnahme von im Praktikum erstellten Lösungen in digitaler Form ist nicht möglich.

Eine gründliche Vorbereitung der Praktikumsaufgaben zum jeweiligen Termin (auch zum 1.Termin!!) ist zwingend erforderlich!
Das Mitbringen von Lösungen in elektronischer Form ist dabei nicht zulässig. Die Lösungen sind jedoch so klein, daß dies auch nicht erforderlich ist.

Gruppen mit mehr als 20 Teilnehmern sind technisch nicht möglich (10 Arbeitsplätze á 2 Personen), Gruppen mit weniger als 12 Teilnehmern können wegen des Mangels an Betreuungskapzität nicht durchgeführt werden.

Ansprechpartner Manfred Grove und Bernd Schütz.
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Impressum
28.08.2003
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http://tams-www.informatik.uni-hamburg.de/lehre/ws2003/praktika/t1Prak/t1praktikum.html