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CMOS

2008-01-06T15:36:10Z

SirUlrich: Kategorie

== Definition ==
Complementary Metal Oxide Semiconductor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter)
== Eigenschaften ==
* Betriebsspannung: 0 - 15V (typ. +3,3V und +5V)
* sehr empfindlich gegen statische Aufladung
== Anwendung ==
* Gatter und Schaltungen integrierter Schaltkreise (z.B. 4000er Serie CMOS-ICs)
== Links ==
* [http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/applets/cmos/cmos_dt.html JAVA-Applet zur Demonstration von CMOS-Gattern]
[[Kategorie:Abkürzung]]

Flipflop

2008-01-06T15:21:08Z

SirUlrich:

== Definition ==
[[Bild:Flipflopsr.JPG|thumb|Zeichen für ein SR-Glied (sprich: Flipflop)]]
Das Flipflop (FF) wird auch bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe genannt. Dies ist eine elektronische Schaltung, die zwischen zwei möglichen Zuständen umschaltet, wenn ein Impuls am Eingang eintrifft. Ist z.B. der Ausgang eines FF High, kippt ein am Eingang empfangener Impuls den Ausgang auf Low. Ein zweiter Eingangsimpuls »flopt« den Ausgang wieder auf High, usw..

:{| Border=1
|+ '''Wahrheitstafel RS-FF'''<br/>(Q(t)-aktueller Zustand, Q(t+1)-Folgezustand)
|R
|S
|Q(t+1)
|¬Q(t+1)
|Verhalten
|-
|0
|0
|Q(t)
|¬Q(t)
|Speichern
|-
|1
|0
|0
|1
|Rücksetzen
|-
|0
|1
|1
|0
|Setzen
|-
|1
|1
|?
|?
|verbotener Zustand
|}

Die Eingänge werden mit Set (S) und Reset (R) bezeichnet. Legt man beide Eingänge auf High wird an selbstgebauten (z.B. aus Transistoren oder aus NAND/NOR Gattern) FF ein undefinierter Ausgang erzeugt. Dieser wird deshalb auch als verbotener Zustand bezeichnet. Anders ist das bei fertigen FF aus [[TTL]]/[[CMOS]] Bausteinen oder beim Programmieren in grafischen Umgebungen (FUP/KOP). Hier werden meist dominante Reset-FF (hier ist der Set Eingang Rezesiv) verwendet, d.h. liegt Set und Reset auf High ist der Ausgang Low. Bei einem FF mit dominanten Set Eingang ist der Ausgang dementsprechend High. In großen Industriesteuerungen wie Simatic S7 sind Flipflops in der Programmierung nicht wegzudenken.

== Aufbau von Flipflops ==
==== mit Hilfe von Gattern (Gates) ====
* 2 NOR-Gates
:[[Bild:norff.gif|250px]]
* 2 Nand-Gates
:[[Bild:nand.gif|250px]]
* Aufbau als [[TTL]]/[[CMOS]] Gatter
==== mit Hilfe von Transistoren ====
:[[Bild:Bildstabile.png|300px]]

== Anwendungen ==
* Speichereinheit für ein Signal/Bit
* Register und Schieberegister (Mehrere FF's parallel/seriell zusammengeschalten)

== Weitere Arten ==
=== JK-Flipflop ===
Funktioniert wie ein normales RS-FF. Der verbotene Zustand (J, K = High) bewirkt ein Invertieren des Ausgangs (Q).
=== D-Flipflop ===
Ein Flankengesteuertes Flipflop mit den Eingängen Data (D) und Clock (C). Das FF kann den Data-Eingang nur zum Ausgang "durchfloppen", wenn der Clock-Eingang eine positive Flanke aufweist.
=== T-Flipflop ===
Toggle-Flipflop. Wie ein D-FF, hat aber nur einen Takt-Eingang (C) und "floppt" bei jedem Takt um.

== Quellen ==
* http://www.iris.uni-stuttgart.de/lehre/eggenberger/ksn/9_Flipflops/NOR-FF.htm
* http://www.iris.uni-stuttgart.de/lehre/eggenberger/ksn/9_Flipflops/NAND-FF.htm
* http://www.mr.inf.tu-dresden.de/lehre_ws/infet1/docs/Kapitel3-Informationsverarbeitung.pdf

[[Kategorie:Microcontroller]]

CMOS

2008-01-06T15:18:44Z

SirUlrich:

Flipflop

2007-08-20T17:03:36Z

SirUlrich: Artikel überarbeitet und erweitert.

== Definition ==
[[Bild:Flipflopsr.JPG|thumb|Zeichen für ein SR-Glied (sprich: Flipflop)]]
Das Flipflop (FF) wird auch bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe genannt. Dies ist eine elektronische Schaltung, die zwischen zwei möglichen Zuständen umschaltet, wenn ein Impuls am Eingang eintrifft. Ist z.B. der Ausgang eines FF High, kippt ein am Eingang empfangener Impuls den Ausgang auf Low. Ein zweiter Eingangsimpuls »flopt« den Ausgang wieder auf High, usw..

:{| Border=1
|+ '''Wahrheitstafel RS-FF'''<br/>(Q(t)-aktueller Zustand, Q(t+1)-Folgezustand)
|R
|S
|Q(t+1)
|¬Q(t+1)
|Verhalten
|-
|0
|0
|Q(t)
|¬Q(t)
|Speichern
|-
|1
|0
|0
|1
|Rücksetzen
|-
|0
|1
|1
|0
|Setzen
|-
|1
|1
|?
|?
|verbotener Zustand
|}

Die Eingänge werden mit Set (S) und Reset (R) bezeichnet. Legt man beide Eingänge auf High wird an selbstgebauten (z.B. aus Transistoren oder aus NAND/NOR Gattern) FF ein undefinierter Ausgang erzeugt. Dieser wird deshalb auch als verbotener Zustand bezeichnet. Anders ist das bei fertigen FF aus TTL/CMOS Bausteinen oder beim Programmieren in grafischen Umgebungen (FUP/KOP). Hier werden meist dominante Reset-FF (hier ist der Set Eingang Rezesiv) verwendet, d.h. liegt Set und Reset auf High ist der Ausgang Low. Bei einem FF mit dominanten Set Eingang ist der Ausgang dementsprechend High. In großen Industriesteuerungen wie Simatic S7 sind Flipflops in der Programmierung nicht wegzudenken.

== Aufbau von Flipflops ==
==== mit Hilfe von Gattern (Gates) ====
* 2 NOR-Gates
:[[Bild:norff.gif|250px]]
* 2 Nand-Gates
:[[Bild:nand.gif|250px]]
* Aufbau als TTL/CMOS Gatter
==== mit Hilfe von Transistoren ====
:[[Bild:Bildstabile.png|300px]]

== Anwendungen ==
* Speichereinheit für ein Signal/Bit
* Register und Schieberegister (Mehrere FF's parallel/seriell zusammengeschalten)

== Weitere Arten ==
=== JK-Flipflop ===
Funktioniert wie ein normales RS-FF. Der verbotene Zustand (J, K = High) bewirkt ein Invertieren des Ausgangs (Q).
=== D-Flipflop ===
Ein Flankengesteuertes Flipflop mit den Eingängen Data (D) und Clock (C). Das FF kann den Data-Eingang nur zum Ausgang "durchfloppen", wenn der Clock-Eingang eine positive Flanke aufweist.
=== T-Flipflop ===
Toggle-Flipflop. Wie ein D-FF, hat aber nur einen Takt-Eingang (C) und "floppt" bei jedem Takt um.

== Quellen ==
* http://www.iris.uni-stuttgart.de/lehre/eggenberger/ksn/9_Flipflops/NOR-FF.htm
* http://www.iris.uni-stuttgart.de/lehre/eggenberger/ksn/9_Flipflops/NAND-FF.htm
* http://www.mr.inf.tu-dresden.de/lehre_ws/infet1/docs/Kapitel3-Informationsverarbeitung.pdf

[[Kategorie:Microcontroller]]

Microcontroller

2007-08-19T18:11:12Z

SirUlrich: Rechtschreibfehler beseitigt.

'''Microcontroller''' (MCU oder µC) sind programmierbare Schaltungen (Prozessoren), welche für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden können. Ein Programm (Software) steuert den
Funktionsablauf der Schaltung. Microcontroller findet man in allen elektronisch kontrollierten Geräten vom ABS-System im Auto über das Videogerät, den Fotoapparat, die Harddiskeinheit im PC, den Telefonapparat bis hin zu Haushaltsgeräten. In all diesen Anwendungen können Microcontroller eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Geräteanforderungen werden durch anwendungsspezifische Software und durch spezielle Interfaceschaltungen (Sensoren, Aktoren) abgedeckt.

Microcontroller sind heute in verschiedenen Größen erhältlich und so billig, dass es sich
lohnt, bereits kleine Schaltungen mit solchen Bauelementen aufzubauen. 4-, 8-, 16- und 32-Bit-Microcontroller werden von verschiedenen Herstellern angeboten und in Millionenstückzahlen produziert. Einfache Funktionen mit geringer Programmgröße können durch Microcontroller im
'Single Chip Mode' gelöst werden. Das Programm wird dabei im [[Flash|Flash-EEPROM]] des Microcontrollers untergebracht, während für die Speicherung von temporären Daten das interne RAM Verwendung findet.

Microcontroller unterscheiden sich von Microprocessoren durch zusätzliche Funktionen, welche
auf dem gleichen Chip integriert sind. So findet man bei allen modernen Microcontrollern
[[Timer|Timersysteme]], Ereigniszähler, Interfaces für verschiedene Schnittstellen, [[ADC|Analog-Digital-Wandler]], [[PWM|Pulsweitenmodulatoren]], Pulsakkumulatoren, [[Watchdog]]-Systeme sowie digitale Ports.

Am wirkungsvollsten werden solche Systeme in Assembler programmiert. Neuere
Microcontroller eignen sich aber auch sehr gut für die Programmierung
in einer Hochsprache. Teilweise achten die Hersteller von Microcontrollern bereits in der Designphase des Chips darauf, dass die Controller für den Einsatz mit Hochsprachen wie C gut vorbereitet sind. Dank der für Hochsprachen optimierten Befehlssätze der neuesten
MCU-Generation werden heute praktisch alle Anwendungen in Hochsprachen – davon überwiegend in C, C++, Ada und Java – programmiert, was die Entwicklungszeiten gegenüber der klassischen Assembler-Programmierung drastisch beschleunigt.

Microcontroller eignen sich wegen des kompakten Aufbaus und der geringen externen Beschaltung optimal für die Steuerung kleinerer Roboter.

Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Microcontroller. Zahlreiche Hersteller haben ganze Serien von Microcontrollern auf den Markt gebracht. Zu den Beliebtesten gehören die Serien:

* [[AVR]] - 8-Bit Microcontroller-Familie der Firma [[Atmel]]
* [[ARM]] - 32-Bit Microcontroller-Serie der Firma [[Atmel]]
* [[PIC]] - Mikrocontroller-Serie der Firma [[Microchip]]. PIC ist die Abkürzung für Programmable Interface Controller.

Für kleinere Roboter dürften mit großem Abstand die AVR-Controller von Atmel am weitesten verbeitet sein.

==Siehe auch==
* [[AVR]]
* [[ARM]]
* [[Atmel]]

[[Category:Robotikeinstieg]]
[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Microcontroller| ]]
[[Category:Elektronik]]