Digitaltechnik. Selina Malacarne Nicola Ramagnano. 1 von 21

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1 Digitaltechnik Selina Malacarne Nicola Ramagnano 1 von 21 5./6. September 2011

2 Programm Was bedeutet digital? Logische Verknüpfungen Bau einer Alarmanlage 2 von 21

3 Programm Was bedeutet digital? Logische Verknüpfungen Bau einer Alarmanlage 3 von 21

4 Was bedeutet digital? In der Elektronik unterscheidet man zwischen analogen und digitalen Signalen. Das Wort digital stammt vom lateinischen Wort digitus und bedeutet Finger. Digitale Grössen besitzen eine endliche Anzahl an Zwischenwerte. Man kann sie eben an den Fingern abzählen. 4 von 21

5 Unterschied zwischen analog und digital Zeit Analoge Grössen besitzen unendlich viele Zwischenwerte. Die Auflösung ist unendlich fein Zeit Digitale Grössen besitzen eine endliche Anzahl an Zwischenwerten. Die Auflösung ist begrenzt. 5 von 21

6 Unterschied zwischen analog und digital... ein Beispiel... Analoges Thermometer Digitales Thermometer 6 von 21

7 Aus analog wird digital Um analoge Grössen mit einem digitalen System (z.b. Computer) verarbeiten zu können, müssen diese zuerst digitalisiert werden. Die Anzahl der Abstufungen wird dabei begrenzt, z.b. auf acht Graustufen: Die Abstufungen werden nun mit einer eindeutigen Nummer gekennzeichnet. 7 von 21

8 Aus analog wird digital Farbiges Analog -Bild Schwarz-Weiss Analog -Bild Digitalisiertes Bild (30 30 Pixel) von 21

9 Digitale Signale Digitale Signale besitzen im einfachsten Fall nur zwei mögliche Zustandswerte: 0 und 1 Diese Zustandswerte können sehr einfach mit physikalischen Grössen beschrieben werden: +1.5 V hell ein voll 0 V dunkel aus leer 9 von 21

10 Programm Was bedeutet digital? Logische Verknüpfungen Bau einer Alarmanlage 10 von 21

11 Logische Verknüpfungen Mit digitalen Signalen (0 und 1) kann auch gerechnet werden! Diese besondere Art von Mathematik heisst Schaltalgebra. Die drei Grundoperationen heissen: A B UND ODER NICHT & A Y 1 B Y A 1 Y = A B Y = A B Y = A Y Diese Operationen verknüpfen jeweils zwei Eingangssignale zu einem Ausgangssignal. 11 von 21

12 UND-Verknüpfung A B & Y Bei der UND-Verknüpfung ist der Ausgang nur dann 1, wenn der Eingang A und der Eingang B gleich 1 sind. Die entsprechende Wahrheitstabelle lautet: Y = A B A B Y von 21

13 ODER-Verknüpfung A B 1 Y Bei der ODER-Verknüpfung ist der Ausgang nur dann 1, wenn mindestens eines der Eingänge A und B gleich 1 ist. Die entsprechende Wahrheitstabelle lautet: Y = A B A B Y von 21

14 NICHT-Verknüpfung A 1 Y Bei der NICHT-Verknüpfung ist der Ausgang nur dann 1, wenn der Eingang A gleich 0 ist. Die entsprechende Wahrheitstabelle lautet: Y = A A Y von 21

15 Programm Was bedeutet digital? Logische Verknüpfungen Bau einer Alarmanlage 15 von 21

16 Bau einer Alarmanlage Mit den eben kennengelernten Verknüpfungen lässt sich nun sehr einfach eine digitale Alarmanlage bauen! on off Sirene Alarm-LED Mikroschalter Türe 5V-Regler Digitale Logik 9V-Batterie Reset-Taste Alarm-Taste 16 von 21

17 Aufgabenbeschreibung Die Alarmanlage soll nur dann einen Alarm auslösen, wenn der Mikroschalter oder die Alarm-Taste betätigt wird. Ist der Alarm einmal ausgelöst, soll er eingeschaltet bleiben, auch wenn der Mikroschalter oder die Alarm-Taste wieder losgelassen werden. Der Alarm soll mit der Reset-Taste wieder deaktiviert werden können. 17 von 21

18 Funktionsgleichung bestimmen Welche Eingangs- und Ausgangssignale kommen vor? Eingänge Alarm-Taste Mikroschalter Reset-Taste Ausgänge Alarm Wie lautet die Funktionsgleichung für das Ausgangssignal Alarm? Alarm = [ Alarm-Taste Mikroschalter Alarm ] Reset-Taste 18 von 21

19 Eingangssignale definieren Reset-Taste +5V Alarm-Taste +5V Mikroschalter +5V R A M GND R = 5 V, wenn nicht gedrückt R = 0 V, wenn gedrückt GND A = 0 V, wenn nicht gedrückt A = 5 V, wenn gedrückt GND M = 0 V, wenn nicht ausgelöst M = 5 V, wenn ausgelöst 19 von 21

20 Logikschaltung zeichnen Logikschaltung Reset-Taste & Alarm-Taste 1 1 Mikroschalter Alarm 20 von 21

21 Schaltung auf Veroboard übertragen R5 + X1 S IC2 1 IC3 D1 R4 T1 R3 + C1 R1 R2 Mikroschalter-Kabel IC1 C2 + S2 S3 21 von 21