Aktuelle Informationen im Sommersemester 2022

Führung am Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS)

Für alle Teilnehmer des Mikrorechner-Praktikums wird zu folgenden Terminen eine Führung am IMS angeboten:
Dienstag     17.1.12 15:30 Uhr
Dienstag     17.1.12 16:00 Uhr
Donnerstag 19.1.12 16:00 Uhr

Evaluation der Lehrveranstaltung

Hier geht es zur Evaluation des Praktikum für Anwendungen der Mikrorechner.

Bewertungen können bis zum 28.6.2021,  23:59 Uhr abgegeben werden

 

Vorbesprechung und Anmeldung

Die Vorbesprechung findet am Dienstag, 03.05.2022 um 13:15 Uhr online statt.

Weitere Informationen zur Vorbesprechung und Anmeldung stehen im ILIAS.

 

Aufgrund der aktuellen Situation im Zusammenhang mit der Covid-19-Pandemie kann das Praktikum im Sommersemester 2020 voraussichtlich nicht stattfinden. Falls es moeglich sein sollte das Praktikum im Laufe des Sommersemsters zu starten, werden wir es an dieser Stelle bekannt geben.

 Datum:  
 Uhrzeit:  13:15 Uhr
 Hörsaal:  Physik, kleiner Hörsaal A, Geb. 30.22

Hier werden die Praktikumsversuche kurz vorgestellt sowie eventuelle Terminänderungen festgelegt.
Die Gruppeneinteilung bzw. Anmeldung erfolgt über die Webseite, die vom Mittwoch 30.10.2019 10:00 Uhr bis Dienstag 05.11.2019 20:00 Uhr freigeschalten ist.
Vorlesungsverzeichnis

Gruppeneinteilung

Nach Ablauf der Anmeldefrist werden hier die Teilnehmerlisten der Gruppen veröffentlicht.

Praktikumsbeginn

Gruppe 1: Montag   09.05.2022, 08:00 - 11:00 Uhr

Gruppe 2: Mittwoch 11.05.2022, 15:30 - 18:30 Uhr

Praktikumsort

Westhochschule, Gebäude 6.41, Raum 101

Die Versuche sollten alle, aufgrund der Pandemie, Zuhause programmiert werden.

 

Weitere Informationen aus der Vorbesprechung finden Sie im ILIAS unter Informationen zum Praktikum im SS 2022.

Versuchsbearbeitung

Die Versuchsbearbeitung umfasst das Durcharbeiten der Versuchsunterlagen, das Ausfüllen des Vorbereitungsformulars und das Programmieren der Aufgabenstellung. Bei 2er-Gruppen sollte dies in Zusammenarbeit erfolgen.

Zur Programmierung stehen über bwLehrpool virtuelle PCs (virtuelle Maschinen; kurz VMs) zur Verfügung. Diese können ab 06.05.2022 rund um die Uhr (bevorzugt bei Tageslicht) genutzt werden. Die Anleitung zum Arbeiten mit einer VM über bwLehrpool finden Sie unten im Downloadbereich.

Sobald die Versuche im unten befindlichen Downloadbereich verfügbar sind, können diese bearbeitet werden.
Während der Praktikumtermine können wir Sie über MS Teams bei Fragen und Problemen unterstützen. Es besteht bis auf die Versuchsabnahme keine Anwesenheitspflicht.

Alle Teilnehmer werden entsprechend der ILIAS-Anmeldung zu folgenden Teams hinzugefügt:

Montag-Gruppe:    IMS_Mikrorechnerpraktikum Montag
Mittwoch-Gruppe: IMS_Mikrorechnerpraktikum Mittwoch

Die Kanäle werden jeweils 1 Stunde vor dem Praktikumsbeginn geöffnet.

Für Hilfestellungen außehalb der Praktikumstermine kontaktieren Sie Frank Ruhnau per Email oder Telefon.

Versuchsabnahme / Versuchsabgabe

Die Abnahme der Versuche erfolgt durch eine Vorführung beider Gruppenteilnehmer im Verlaufe des Gruppentermins über MS-Teams. Die Programmierung sollte soweit wie möglich vor dem Gruppentermin erfolgen, damit es nicht zu Engpässen kommt.

Die Versuche (alle relevanten Programmdateien) inklusive Vorbereitungsblatt sind per Email an frank ruhnau does-not-exist.kit edu zu schicken. Abgabetermin ist der Tag des Gruppentermins. Im Betreff der Email muss zwingend der aktuelle Versuch, der Wochentag der Gruppe sowie die Nachnamen der Bearbeiter stehen.

Beispiel: Versuch1,  Montag-Gruppe     ->  Abgabetag: 09.05.2022      Email Betreff: Versuch1 Dienstag Maier Schmitt
               Versuch2,  Mittwoch-Gruppe  ->  Abgabetag: 18.05.2022      Email Betreff: Versuch2 Mittwoch Maier Schmitt

Bei 2er-Gruppen reicht eine Version der Vorbereitung, es muss jedoch von beiden unterschrieben werden.

Hygienekonzept

  • Die Teilnehmer sind dazu angehalten einen Mund-Nasen-Schutz zu tragen, sobald der Mindestabstand von 1,5m nicht eingehalten werden kann. Ebenso auf dem Flur und im Treppenhaus.
  • Zur Händereinigung stehen in den Toiletten Seifenspender bereit.
     

Achtung!

Das Vorbereitungsformular für Versuch9/10 erhalten Sie auch hier:

In der Woche vom 5.12.05 bis 9.12.05 findet kein Praktikum statt.

In der Woche vom 19.12.05. bis 23.12.05 findet ebenfall kein Praktikum statt.

Im neuen Jahr wird das Praktikum am 11.01.06 bzw. 12.01.06 fortgesetzt.

Hinweise

Vorbereitung zu Versuch 1

Wichtig für ein erfolgreiches Arbeiten im Mikrorechnerpraktikum ist eine sorgfälltige Vorbereitung. Lesen Sie sich dazu das Skript "Versuch1_PSoC_Einfuehrung_Beschreibung_130423.pdf"  gründlich durch.

Das Vorbereitungsblatt "Versuch1_PSoC_Einfuehrung_Vorbereitung_130423.pdf" bringen Sie ausgefüllt zum ersten Praktikumstermin mit. Zur Bewertung geben Sie es zu Beginn einem der Betreuer.

Zum programmieren des Mikrocontrollers wird im Praktikum die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE)  PSoC-Designer von Cypress eingesetzt. Dieses kostenlose Programm kann über die Webseite https://www.cypress.com/ herunter geladen werden. Damit haben Sie zusätzlich die Möglichkeit ihre Programme zuhause vorzubereiten und gewinnen somit Zeit für das Testen während des Praktikumtermins.

Bis spätestens Mittwoch, den 29.10.08 wird der Download mit den Unterlagen zu Versuch 1 online gestellt.

Hinweise

Die Programmvorlagen für Versuch 2 können Sie sich im Praktikum auf Diskette/USB-Stick kopieren und das Programm für diesen Versuch zuhause vorbereiten. So ersparen Sie  sich viel Tipparbeit im Praktikum und haben somit mehr Zeit für das Debuggen Ihres Programmes.

Versuch 2

In den Download zu Versuch 2 wurde am 9.5.08 die PSoC-Programmvorlage hinzugefügt.

Vorbereitung

siehe Kapitel 9.2

Vorbereitungsformular bitte ausgefüllt mitbringen.

Einige Programmteile wie z.B. die Port-Initialisierung und die I/O-Routinen können bereits in die Programmvorlage eingetippt und mitgebracht werden.
Damit habe Sie während des Praktikumtermins mehr Zeit Ihr Programm zu debuggen.

Versuch 3

Dieser Versuch ist eine Einführung in LabVIEW, der nicht gewertet wird. Für diesen Versuchsnachmittag ist kein Vorbereitungsformular auszufüllen.

Vorbereitung

Mit der im Praktikum ausgeteilten Demo-Version von LabVIEW können Sie die beiden Einführungsversuche auch zuhause bearbeiten.

Bevor Sie die Demo-Version installieren und starten, müssen Sie unbedingt das Systemdatum Ihres Rechners 2 Jahre zurückstellen. Ansonsten können Sie das Programm nicht verwenden.

Die Vorlage für den ersten Einführungsversuch befindet sich unten in der Download-Liste.

Versuch 4

Termine

Dienstag       23.11.2004 14:00 Uhr
Donnerstag  25.11.2004 16:00 Uhr

Vorbereitung

siehe Kapitel 4.1.2

Daten zum Schrittmotor

  • 1 Vollschritt entrpricht einem Drehwinkel von1,8°
  • 1 Umdrehung enspricht 200 Vollschritten
  • 1 Sinus-/Cosinusperiode ergibt 4 Vollschritte
  • mit 32 Werten (zeitdiskret) einer quantisierten Sinus-/Cosinusperiode kann der Motor mit 8 Teilschritten/Vollschritt angesteuert werden (8 Teilschritte x 4 Vollschritte = 32 Werte)
  • Lochscheibe für Lichtschranke besitzt am Rand 180 Löcher (2 °/Loch)
  • Durchmesser des Förderbandantriebsrad:  19 mmm

Versuch 6 LabVIEW Pendel

Termine

Dienstag       7.12.2004 14:00 Uhr
Donnerstag  9.12.2004 16:00 Uhr

Vorbereitung

Lesen Sie auch das Runge-Kutta-Skript , in welchem das numerische Integrationsverfahren ausführlich erläutert wird. Sie finden das Skript im Donwloadbereich unten.

Letzter Termin für die LabVIEW-Versuche

Dienstag       14.12.2004 14:00 Uhr
Donnerstag  16.12.2004 16:00 Uhr

Versuch 7 / Einführung in C++ und Ampelversuch Teil 1

Achtung!!!

Die Aufgabenstellung wurde am 30.5.05 aktuallisiert.
Bitte verwenden Sie nicht mehr die alte Version.

Hinweise

Für die Praktikumsteilnehmer, welche die LabVIEW-Versuche noch nicht abgeschlossen haben, ist dies der letzte Termin. Der Einführungsversuch in C++ Teil 1 kann erst anschließend begonnen werden.

Versuch 8 / C++ Ampel

Termin

Dienstag       11.01.2005 14:00 Uhr
Donnerstag  13.01.2005 16:00 Uhr

Vorbereitung

Für diesen Versuch ist ein gründliches Einarbeiten in die Versuchsvorlage zwingend.

Die Aufgabenstellung finden sie in dem Zip-Archiv  "mrpAmpel_Vorlage.zip" unter Versuchsteil 2 und Versuchsteil 3.

Hinweise

Versuch 9 / C++ Pendelversuch Teil 1

Vorbereitung

Die Aufgabenstellung und alle weitere Dokumentation, sowie die Versuchsvorlagen finden sie in dem Zip-Archiv  "Pendel_ws04.zip".

Hinweise

Für die Aufbabe Nr. 4 auf dem Vorbereitungsformular verwenden Sie für Dämpfung und Reibung jeweils Null.

Versuch 10 / C++ Pendelversuch Teil 2

Termin

Montag       05.07.2004 14:00 Uhr
Dienstag    06.07.2004 14:00 Uhr
Mittwoch 1 08.07.2004 13:00 Uhr
Mittwoch 2 08.07.2004 16:00 Uhr

Vorbereitung

(siehe Versuch 9)

Zusatztermin für die C++-Versuche

Termin

Montag       12.07.2004 14:00 Uhr
Dienstag    13.07.2004 14:00 Uhr
Mittwoch 1 14.07.2004 13:00 Uhr
Mittwoch 2 14.07.2004 16:00 Uhr

Vorbereitung

(optimieren)

Hinweise

Dies ist die letzte Möglichkeit die Versuche abzuschließen.

Teilnahmebescheinugungen für das Sommersemester 2013

Die Bescheinigungen über die Teilnahme am "Praktikum über Anwendungen der Mikrorechner" können ab dem 22.7.2013 bei Frau Schorn (Physikhochhaus, 11 Stock, Raum 7), abgeholt werden.

Für Bachelor Physik und Bachelor Mathematik

Die Anmeldung zum Praktikum in QISPOS kann ab sofort vorgenommen werden muss bis zum 30.11.2012 erfolgt sein.

Allgemeine Informationen zu den Versuchen

Im WS 2004/05:
Vorbesprechnung und Anmeldung: am Mittwoch 20.10.2004, 14:00 Uhr im Otto-Lehmann-Hörsaal
Praktikumstermine nach Bedarf: Mo, Di, Mi, Do 14:00 -17:00 Uhr (auch zu andere Zeiten möglich)
Praktikumsbeginn: erste Woche im November (KW 45)
Ort: Westhochschule Geb. 06.41, Raum 101

Im SS 2004:
Vorbesprechnung und Anmeldung: am Di. 20.4.2004, 14:00 Uhr im Gerthsen-Hörsaal
Praktikumstermine: Di 13:00 - 16:00 Uhr, Di 16:00 - 19:00 Uhr
Praktikumstermine nach Bedarf: Mo, Mi, Do 14:00 -17:00 Uhr (auch zu andere Zeiten möglich)
Praktikumsbeginn: letzte Woche im April (KW 18)
Ort: Westhochschule Geb. 06.41, Raum 101

Im SS 2004:
Vorbesprechnung und Anmeldung: war am Di. 20.4.2004, 14:00 Uhr im Gerthsen-Hörsaal
Praktikumstermine: Mo 14-17 Uhr, Di 14-17 Uhr,  Mit 13-16 Uhr, Mit 16-19 Uhr
Praktikumsbeginn: letzte Woche im April (KW 18)
Ort: Westhochschule Geb. 06.41, Raum 101

  • Vorkenntnisse in einer höheren Programmiersprache sind unbedingt erforderlich
  • Freies Üben ist nach Absprache auch außerhalb der Praktikumtermine möglich!
  • Das Praktikum über Anwendungen der Mikrorechner ist Teil des Nebenfachs Informatik im Bachelor-Studiengang Physik und ist als Wahl- bzw. Wahlpflichtfach u.a. für den Studiengang Technomathematik zugelassen.
  • Alle Versuche werden testiert und muessen bestanden werden.
  • Zur Verbuchung der Leistung ist eine Anmeldung im CAMPUS notwendig.

Inhalt des Praktikums

Ziel dieses Praktikums ist es, für praxisnahe Anwendungen aus dem Bereich Mess-,Steuer- und Regelungstechnik, unter Einsatz verschiedener Programmiersprachen, funktionsfähige Benutzerprogramme und Firmware zu erstellen.

An jedem Arbeitsplatz steht ein programmierbares Mess-, Steuer- und Regelsystem (MSR-System) zur Verfügung, welches per serieller Schnittstelle mit einem PC verbunden ist. Kernstück des MSR-Systems ist ein sogenanntes "Programable System on Chip" (kurz PSoC) der Firma Cypress. Dieses beinhaltet neben einem 8-Bit Mikrocontroller (M8C) verschiedene, programmierbare analoge und digitale Funktionsblöcke in einem Baustein (IC). Mit den analogen Blöcken erfolgt die Signalsynthese und die Messwerterfassung, mit den digitalen Blöcken die Steuerung der Versuchsaufbauten sowie die Datenkommmunikation mit dem PC.

Als Programmiersprachen werden Assembler und G (LabVIEW) verwendet.

In Assembler wird zu Beginn des Praktikums die Firmware für das MSR-System geschrieben um es so für alle weiteren Versuche einsatzfähig zu machen. Die Firmware soll sicherstellen, dass die Funktionsblöcke des PSoCs richtig konfiguriert werden und das Kommunikationsprotokoll mit den vorgegebenen PC-Steuerbefehle entsprechend verarbeitet wird. Aufgrund des geringen Speichers und der gewünschten Echtzeitfähigkeit des MSR-Systems ist Assembler hierfür gut geeignet, da damit kleine und schnelle Programme geschrieben werden können.

Mit der Programmiersprache G und dem Programm LabVIEW von der Firma National Instruments ist eine grafische Programmierung möglich. Es können auf einfache Weise grafische Benutzerinterfaces erstellt und Meßwerte grafisch dargestellt werden. Viele komplexe Funktionen zur Signalsynthese und -analyse können auf einfache Weise schnell eingefügt werden.

Die Enwicklungsumgebung (PSoC-Designer) zur Assembler-Programmierung des PSoC-Bausteins ist von Cypress kostenlos erhältlich. Die aktuelle Version enthält auch einen freien C-Compiler.

Als erste praktische Anwendung ist eine Füllhöhenregulierung für Wassertanks zu implementieren, bei der zwei Wasserpumpen anzusteuern sind und über einen Drucksensor der Füllstand zu regeln ist.

Zusätzlich ist die Umgebungstemperatur mit dem Temperatursensor ADT7320 von Analog Devices zu erfassen.

Für ein Förderband gilt es ein Steuerprogramm zu erstellen, mit dem über einen Schrittmotor verschiedene, vom Benutzer einzugebende Positionen angefahren werden. Eine Lichtschranke dient dabei zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke.

Zur Messung von Pendelschwingungen soll ein Messprogramm geschrieben werden, welches die Schwingungen über einen Sensor in Echtzeit erfasst und grafisch darstellt. Die Schwingungen eines zu programmierenden Pendelsimulators sollen parallel dazu und ebenfalls in Echtzeit grafisch dargestellt werden.

 Versuch 1  Assembler - Einführung in die Programmierung eines "Programable System on Chip"
 (Mikrocontroller der Firma Cypress)
 Versuch 2  Assembler - Aufbau eines MSR-Systems, Teil 1
 Versuch 3  Assembler - Aufbau eines MSR-Systems, Teil 2
 Versuch 4  LabVIEW - Einführung in die Programmierung mit LabVIEW (Laborautomations-Software)
 Versuch 5  LabVIEW - Strömungsmechanisches Fließgleichgewicht (Füllhöhenregelung eines Wassertanks)
 Versuch 6  LabVIEW - Steuerung eines Schrittmotors
 Versuch 7  LabVIEW - Simulation und Messung von Pendelschwingungen

Weitere Informationen und Rückfragen an:

 Prof. Dr. Matthias Steinhauser  Tel.:  608-47149
 Dipl. Ing. (FH) Frank Ruhnau  Tel.:  608-44407

Downloads

  • Versuch8/9 C++ Ampelsteuerung Teil 3 (Hardware)

Aktuelle Informationen zu den Versuchen im SS22 (Stand: 5.5.2022)

Für die Bearbeitung der Versuche stehen spätestens ab 06.05.2022 (nachmittags) 8 Laborplätze zur Verfügung auf die Sie über virtuelle PCs  zugreifen können. Diese sind  24/7 verfügbar, jedoch kann nur bei Tageslicht die Ausgabe auf dem Display betrachtet werden. Eine Anleitung finden Sie nachfolgend:

Anleitung für bwLehrpool / virtuelle PCs

Nutzen Sie die Zeit außerhalb der offiziellen Gruppentermine um mögliche Wartezeiten zu vermeiden.

Während den Praktikumsterminen dürfen nur die Teilnehmer der entsprechenden Wochentags-Gruppe die virtuellen PCs verwenden. Pro 2er-Gruppe steht ein virtueller PC zur Verfügung. Ansonsten können diese zu jeder Zeit genutzt werden. Bitte blockieren Sie die PCs nicht unnötig lange und melden Sie sich immer ordentlich ab.

Aufgrund der begrenzten Laborplätze können Sie auch ausserhalb der Praktikumtermine Unterstützung anfragen. Kontaktieren Sie dazu Herrn Ruhnau per E-Mail, Telefon und/oder MS-Teams.

Bis zum 22.12.2021, 24:00 Uhr können Sie an der Evaluation für das Mikrorechnerpraktikum teilnehmen.