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- Herausgeber: Books on Demand
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2017
Die Zusammenstellung des Skripts orientiert sich an den Inhalten der Unterrichtseinheit Digitaltechnik im Rahmen des Unterrichtsfachs Technik / MINT in der Sekundarstufe 1. Es ist aus zahlreichen Unterrichtsvorbereitungen hervorgegangen und soll die wichtigsten Inhalte zusammenfassen. Die vorliegende Zusammenstellung soll nur den notwendigsten Stoff in einer strukturierten Form erfassen und dadurch das Arbeiten erleichtern. Den Gesamtzusammenhang nicht aus den Augen zu verlieren ist die Absicht.
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Seitenzahl: 27
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Vorwort
Die Ausbildung zu fördern und die erworbenen Kenntnisse für den Gebrauch in der Schule und im Alltag griffbereit zu erhalten ist das Ziel dieses Skripts. Die Zusammenstellung orientiert sich an den Inhalten der Unterrichtseinheit Digitaltechnik im Rahmen des Unterrichtsfachs Technik. Es ist aus zahlreichen Unterrichtsvorbereitungen hervorgegangen und soll die wichtigsten Inhalte zusammenfassen.
Die vorliegende Zusammenstellung soll nur den notwendigsten Stoff in einer strukturierten Form erfassen und dadurch das Arbeiten erleichtern. Den Gesamtzusammenhang nicht aus den Augen zu verlieren ist die Absicht.
Jedes Lehrbuch lebt von der kritischen Mitarbeit der Leser. Insbesondere in der naturwissenschaftlichen Literatur lässt es sich auch bei sorgfältigster Bearbeitung kaum vermeiden, dass sich Druckfehler einschleichen. Der Verfasser freut sich deshalb über Verbesserungsvorschläge oder Hinweise auf mögliche Fehler.
Als nützliche Gedächtnisstütze zur Unterrichtseinheit zu dienen ist das Ziel.
Kaiserslautern, im Winter 2016/2017
A.Rueff
Inhalt
DIGITALTECHNIK
Analoge Darstellung
Digitale Darstellung
DIGITALE SIGNALE
Anwendungen im Alltag
Technische Umsetzungsmöglichkeiten
Logische Zustände: „0“ und „1“
ELEKTRIZITÄT (RÜCKBLICK)
SCHALTSYMBOLE
Elektrische Schaltsymbole
Digitale Schaltsymbole
LOGISCHE VERKNÜPFUNGSGLIEDER
Die UND – Verknüpfung (AND)
Die ODER – Verknüpfung (OR)
Die NICHT – Verknüpfung (NOT)
Die NICHT-UND – Verknüpfung (NAND)
Die NICHT –ODER-Verknüpfung (NOR)
Die EXKLUSIV-ODER – Verknüpfung (XOR) (Antivalenzglied)
Die ÄQUIVALENZ– Verknüpfung (XNOR) (Äquivalenzglied)
AUFBAU DER ZUSAMMENGESETZTEN GATTER DURCH GRUNDGATTER
SCHALTUNGSANALYSE
Welche Verknüpfung erzeugen einzelne Schaltungsteile?
Digitalschaltung aus der Funktionsgleichung erstellen
SCHALTUNGSANALYSE
(AUFGABEN)
BOOLESCHE ALGEBRA
Vorüberlegungen
Grundgesetze der Schaltalgebra
Grundgleichungen
Rechenregeln mit einer Variablen
Rechenregeln mit zwei und mehr Variablen
Morgansche Gesetze
Bindungsregeln
BOOLESCHE ALGEBRA (AUFGABEN 1)
Anwendung der Gesetzmäßigkeiten
BOOLESCHE ALGEBRA (AUFGABEN 2)
SCHALTUNGSSYNTHESE
Die ODER-Normalform
Vereinfachung der ODER-Normalform: KV-Diagramme
SCHALTUNGSSYNTHESE (AUFGABEN - 1)
SCHALTUNGSSYNTHESE (AUFGABEN - 2)
DATEN SPEICHERN
Das Flipflop
Funktionsweise – RS-Flipflop
Aufbau eines RS-Flipflops durch NAND-Glieder
RS-Flipflop mit dominierendem Eingang
Taktzustandsgesteuertes RS-Flipflop (Auffang-Flipflop)
D-Flipflop
Taktflankengesteuerte Flipflops
Taktflankengesteuertes RS-Flipflop
Taktflankengesteuertes D-Flipflop
Das Schieberegister
RECHENSCHALTUNGEN
Dualzahlen
Der Halbaddierer
Der Volladdierer (FA – engl. full adder)
Die Paralleladdierschaltung
Digitaltechnik
Begriffsherkunft:
„Digitus“ (Finger) → An den Fingern abzählen & „Techne“ (Fähigkeit)
Unterscheide zwei Darstellungstypen:
Analoge Darstellung
→ Mit einer Länge oder einem Winkel vergleichen. Anschauliche Darstellung einer zu messenden Größe
Digitale Darstellung
→ Mit Zahlen beschreiben.
Vor- und Nachteile:
Vorteile
Nachteile
Analog
→ Einfach und anschaulich
→ geringer technischer Aufwand
→ begrenzte Genauigkeit
Digital
→ beliebige Genauigkeit
→ hoher Aufwand bei der Verarbeitung von analogen Werten
Beispiele:
Digitaltechnik – Digitale Signale
„Digitus“ (Finger)
→ Zwei Möglichkeiten: Finger da, Finger nicht da
Anwendungen im Alltag:
Tür → offen oder verschlossen
Rechenrahmen Kugel → da oder Kugel nicht da
Licht → eingeschaltet oder ausgeschaltet
Technische Umsetzungsmöglichkeiten:
Mechanik (Rechenrahmen): Lochkarten
Hydraulik (Signal oder Kraftübertrag durch Flüssigkeiten): Wagenheber
Pneumatik (Signal oder Kraftübertrag durch Luftdruck): Steuerung
Elektronisch: Spannung liegt an oder liegt nicht an
→ Die elektronische Umsetzung ist technisch besonders gut zu verarbeiten.
Logische Zustände: „0“ und „1“
Ein digitales Signal kann immer nur einem von zwei logischen Zuständen zugeordnet werden: „0“ und „1“
