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1 Entwicklung und Bau eines elektronischen Steuermoduls zur Zeiterfassung Schriftliche Hausarbeit, vorgelegt im Rahmen der ersten Staatsprüfung für das Lehramt der Sekundarstufe 1 Von Lukas Leon Bott Matrikel Nr. 309016 Herford, den 10. Mai 2010-08-10 Gutachter: Prof. Dr. Christian Hein Institut für Technik und ihre Didaktik Westfälische Wilhelms-Universität

Entwicklung und Bau eines elektronischen … · verbreitete Satz: „Liebe Studierende, schauen sie nach rechts, schauen sie nach links, ... Tabelle 1 Übersicht über Daten und Funkionen

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1

Entwicklung und Bau eines

elektronischen Steuermoduls zur

Zeiterfassung

Schriftliche Hausarbeit, vorgelegt im Rahmen der

ersten Staatsprüfung für das Lehramt der

Sekundarstufe 1

Von

Lukas Leon Bott

Matrikel Nr. 309016

Herford, den 10. Mai 2010-08-10

Gutachter:

Prof. Dr. Christian Hein

Institut für Technik und ihre Didaktik

Westfälische Wilhelms-Universität

2

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung ............................................................................................................ 1

2. Ausgangslage ....................................................................................................... 1

2.1 Ingeniueurmangel ........................................................................................... 2

2.1 Keine IT ohne IC ............................................................................................ 5

3. Das Steuermodul ................................................................................................. 7

3.1 Spielstanderfassung ........................................................................................ 8

3.1.1 Blockschaltbild ........................................................................................ 9

3.1.2 Signalverlauf .......................................................................................... 10

3.1.2.1 Das Resetsignal ............................................................................ 10

3.1.2.2 Das Up / Down Signal ................................................................. 10

3.1.2.3 Der Takt ....................................................................................... 10

3.1.3 Signalverlaufsplan ................................................................................. 11

3.2 Zeiterfassung ................................................................................................. 12

3.2.1 Blockschaltbild ...................................................................................... 13

3.2.2 Signalverlauf .......................................................................................... 14

3.2.2.1 Das Resetsignal ............................................................................ 14

3.2.2.2 Das „ST / ND“ Signal - Preset ..................................................... 14

3.2.2.2.a Setzen der Preset Eingänge der Zähler ........................... 14

3.2.2.2.b Beladen der Dateneingänge „P“ der Zähler .................... 14

3.2.2.2.c Resetvorgang des Toggle Flip Flop’s 1 .......................... 15

3.2.2.3 Das Taktsignal ............................................................................. 15

3.2.2.3.a Die Taktgeberschaltung .................................................. 15

3.2.2.3.b Setzen des Taktsignals .................................................... 16

3.2.2.3.c Der „Taktverteilerautomat“............................................. 16

3.2.2.3.c.a 45 min. und Spielhälfte 1 ................................ 16

3.2.2.3.c.b 90 min. und Spielhälfte 2 ................................ 16

3.2.2.3.c.c Takt für die Nachspielzeit ............................... 17

3.2.2.3.c.d Takt für die reguläre Spielzeit ......................... 17

3.2.2.3.d Kaskadierung .................................................................. 17

3.2.2 Signalverlaufsplan ................................................................................. 19

4. Das Funktionsmodell ........................................................................................ 20

5. Anwendung im Technikunterricht ................................................................. 21

6. Unterrichtsmaterialien ..................................................................................... 24

3

7. Schlussbetrachtung .......................................................................................... 30

8. Platinenlayout ................................................................................................... 32

8.1 Platine reguläre Spielzeit .............................................................................. 32

8.2 Platine Nachspielzeit..................................................................................... 33

8.3 Platine Punktestand ....................................................................................... 34

8.4 Platine Taktgebung und Taktverteilung ........................................................ 35

8.5 Platine Tastenentprellung ............................................................................ 36

9. Anhang .............................................................................................................. 37

10. Quellenverzeichnis .......................................................................................... 38

4

1. Einleitung

Meinen ersten, didaktisch aufbereiteten Kontakt mit technischen Inhalten hatte ich

während einer Projektwoche in der achten Klasse. Thema dieser war das

Herstellen einer Ente aus Holz. Sieben Jahre später, im Wintersemester

2003/2004, nahm ich mein Studium der Informatik an der Westfälischen Wilhelms-

Universität in Münster auf. Schon in der ersten Vorlesungswoche erklang der weit

verbreitete Satz: „Liebe Studierende, schauen sie nach rechts, schauen sie nach

links, diese Kommilitonen werden ihr Studium nicht beenden!“. Wenige

Semesterwochenstunden später fand man den Einstieg in die Formale Logik mit

folgenden Beispielen: „Hamburg ist die Hauptstadt Deutschlands“ oder „Es

regnet – Hast du einen Regenschirm“ - Meine Kommilitonen sahen mich nicht

wieder.

Mit diesem reduzierten Umriss meines Lebenslaufs, der möglicherweise als

Beispiel für eine ganze Generation steht, möchte ich zeigen, dass der

Ingenieurmangel mutmaßlich nur eine logische Konsequenz dessen sein konnte.

Das Kollektiv der „Technikversteher“ wird immer kleiner und verstrickt sich

zudem in lebensfernen didaktischen Modellen.

Im Zuge dieser Examensarbeit wird ein Steuermodul zur Zeiterfassung, aber auch

ein Unterrichtsmedium entstehen, das mit seiner äußeren Erscheinung

lebenswirkliche Elektronikgeräte imitiert. Im Inneren jedoch birgt es ein

didaktisches Funktionsmodell elektronischer Grundschaltungen. Dabei werden

ausschließlich CMOS IC's der 4000er Reihe verwendet.

Stoppuhren, die Anzeigetafel in der Turnhalle oder die Digitaluhr an der Fassade

einer Apotheke, sind nur einige elektronische Geräte zur Zeiterfassung mit denen

Schüler täglich mehrmals konfrontiert werden. Kaum einer von ihnen würde

jedoch die inneren Vorgänge als aneigbar klassifizieren und bei einer

unterrichtlichen Behandlung, schon im Vorhinein, resignieren.

Kerngedanke dieser Examensarbeit ist es, sukzessive die Angst vor der immer

5

komplexer werdenden Struktur elektronischer Geräte in Neugierde umzuwandeln.

Ganz im Sinne von Frau Prof. Dr. Elke Hartmann, Vorsitzende des VDI Bereichs

Technik und Bildung:

„...Berufliche Chancen von Jugendlichen sind in hohem Maße abhängig vom

Niveau ihrer erworbenen Bildung und von ihrer Aufgeschlossenheit allem Neuen

und Fortschrittlichen gegenüber. Technik ist Sinnbild für „Neues“. Sie ist das

Ergebnis kreativen Arbeitens von Technikern und Ingenieuren zur Befriedigung

alltäglicher Bedürfnisse vieler Menschengenerationen. … Technikwissen ist die

Eintrittskarte dafür, dass man in der Gesellschaft verantwortungsbewusst die

Zukunft mitgestalten kann.“1

2. Ausgangslage

2.1 Ingenieurmangel

Glaubt man den Aussagen renommierter Wirtschaftswissenschaftler, so wird der

Fachkräftemangel in den kommenden Jahren eskalieren. Bis zum Jahr 2014 sollen

rund 220.000 Ingenieure, Naturwissenschaftler und Techniker fehlen, so geht es

aus der Studie des IW2 hervor. Gelingt es nicht, diesen seit Jahren schon

anhaltenden Trend zu stoppen, so lassen sich schon im Jahre 2020 425.000 Stellen

nicht besetzen. Laut VDI/ZEW3 erwarten 83% der befragten Unternehmen einen

drastischen Mangel in den nächsten fünf bis zehn Jahren. Schuld daran ist das zu

geringe Interesse an ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen. Dieses

wiederum führt zu einer äußerst geringen Bewerberanzahl, gaben zweidrittel der

befragten Unternehmen an.

1 www.vdi-jutec.de, Mein Standpunkt zu Jugend und Technik: Prof. Dr. Elke Hartmann

2 Institut der Deutschen Wirtschaft

3 Verein Deutscher Ingenieure / Zentrum für europäische Wirtschaftsforschung

6

Abbildung 1 VDI Nachrichten - Ursachen für Ingenieurmangel

Abbildung 2 VDI Nachrichten – Zukunftserwartungen

Dass in Deutschland nur etwa jeder fünfte eines Altersjahrgangs überhaupt ein

Studium abschließt, verstärkt dieses Problem. Ausgehend von dieser schmalen

Basis, erlangt nur jeder siebte Absolvent einen ingenieurwissenschaftlichen

Abschluss.

7

Abbildung 3 IW Trends - Angebotsseitige Ursachen des Ingenieurmangels

Dabei stehen, für einen angehenden Absolventen, die Chancen

überdurchschnittlich gut. Schon im Jahr 2003 gaben 58% der von VDI und ZEW

befragten Unternehmen an, Probleme bei der Besetzung von Ingenieurpositionen

zu haben. 2006 waren es im Maschinenbau und der Elektroindustrie schon circa

30%.

Abbildung 4 IW Trends – Ingenieurintensität nach Branchen

Kaum ein Fach wird so beworben wie die Ingenieurwissenschaften. Es gibt

zulassungsfreie Studiengänge, Stipendien, Aktionstage und Werbeaktionen. Die

positiven Wirkungen dieser Bewerbungen lassen noch immer auf sich warten. - Es

wird Zeit, die Thematik nun auch didaktisch zu bewerben.

8

2.2 Keine IT ohne IC

Mit der Erfindung des Transistors am 23.12.1947, ist der Beginn des

Informations-zeitalters markiert. Der Transistor ermöglichte es, die

problembehaftete Elektronenröhre zu ersetzen und machte den Weg für die

Miniaturisierung frei. Sein geringes Gewicht, die geringe Größe und seine geringe

Verlustleistungsaufnahme waren dabei ausschlaggebende Punkte gegenüber der

Elektronenröhre. Doch je größer die Projekte der Elektronik wurden, umso größer

wurden auch die neuen Probleme. Die Vielzahl der benötigten Bauteile musste

von Hand auf Leiterplatten gelötet werden. Das war kostenaufwendig,

fehlerträchtig und nahm eine Menge Zeit in Anspruch. Zudem waren die Geräte in

den 1950 Jahren immer noch enorm groß. Die Lösung für dieses Problem sah Jack

Kilby, in Halbleitermaterialien. 1976 schrieb Kilby:

„Mir wurde klar, dass, weil alle Materialien aus demselben Material hergestellt

werden können, sie auch alle in Situ gebaut und miteinander zu einem Schaltkreis

verbunden werden können“4

Abbildung 5 Patentschrift von Bob Noyce der zeitgleich zu Jack Kilby ein IC entwarf.

4 www.spiegel.de, 50 Jahre Ic’s – Als die Chips geboren wurden.

9

1971 brachte Intel den 4004, den ersten Mikroprozessor, auf den Markt. Dieser

vereinte 2300 Transistoren und hatte aus heutiger Sicht die Leistung eines „Ein

Euro“ Taschenrechners, aber auch die Leistung eines Eniacs von 1946. Dieser

beanspruchte mit seinen 18850 Elektronenröhren eine Standfläche von 150

Quadratmetern und 150kW Heizleistung. Eine imposante Entwicklung, die heute

als das „Moore's Law“ bekannt ist. Demnach verdoppelt sich jedes Jahr die

Anzahl der Transistoren auf einem Chip. Die Mikrochips von heute sind derart

winzig, dass sie mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen sind. Ein Leben ohne

sie ist jedoch nicht mehr denkbar. Kein Kraftfahrzeug, keine Waschmaschine, kein

Handy, Laptop oder Computer kommt ohne Mikrochips aus.

Nachdem nun in den Punkten 2.1 und 2.2 die Ausgangslage dargestellt wurde und

somit auch die Relevanz des Themas deutlich geworden ist, möchte ich nun in den

folgenden Punkten auf meinen Vorschlag eingehen, das Thema Digitaltechnik zu

bewerben. Dabei werde ich zunächst die Funktion des Steuermoduls erläutern um

dann, in den Punkten 4., 5., und 6., auf seinen Zweck als Unterrichtsmedium

einzugehen.

10

3. Das Steuermodul

Dieses Steuermodul verfügt über einen vergleichsweise großen Funktionsumfang,

womit die lückenlose Zeit- und Ergebnissicherung eines Fußballspiels bequem

möglich wird. Die bewusst einfach gehaltene Bedienung macht die Integration in

den Schulsport, aber auch im ausserschulischen Sportbereich der Jugendlichen

ohne Probleme möglich. In den sogleich folgenden Unterpunkten 3.1 und 3.2 wird

das Steuermodul näher erläutert.

Technische Daten:

Display: 11 Stellen

Tastatur: 8 Tasten

Spannungsversorgung: 5 V

Anschluss: DC Buchse, Hohlstecker 1,9mm

Höhe: 65 mm

Breite: 300 mm

Länge: 380 mm

Gewicht: 1,5 kg

Gehäuse: Edelstahl, Plexiglas

Funktionen:

Zeitnahme: Reguläre Spielzeit: 2 Halbzeiten von 00:00 – 45:00 &

45:00 – 90:00

Nachspielzeit: von 00:00 – 09:99

Spielstand: 00 – 99 je Mannschaft

Tabelle 1 Übersicht über Daten und Funkionen des Steuermoduls

Bei Abnahme und Weiterleitung des BCD Code an den Zählern würden damit

auch immobile, große Zeiterfassungsgeräte steuerbar.

Das hier vorliegende technische Gerät dient zum Einen der Zeiterfassung und zum

Anderen der Punkte-, bzw. Torstandserfassung des Sportspiels „Fußball“.

11

3.1 Spielstanderfassung

Der Punktestand wird mittels des Tasters „+“ um einen Punkt heraufgesetzt und

mittels des Tasters „-“ um einen Punkt herabgesetzt. Die Ausgabe erfolgt über die

Sieben-Segment-Anzeigen für den Punktestand. Mittels des Tasters „Reset“ kann

dieser Zähler zurückgesetzt werden.

Da zwei Mannschaften gegeneinander spielen, gibt es eine Punktestanderfassung

pro Mannschaft.

12

3.1.1 Blockschaltbild

Abbildung 6 Blockschaltbild Spielstanderfassung

13

3.1.2 Signalverlauf

3.1.2.1 Das Resetsignal

Im Anschluss an die Entprellung des Reset Tasters T6, werden damit die Reset

Eingänge der einer Zähler IC13, IC15, IC17 und IC19 belegt.

3.1.2.2 Das Up / Down Signal

Die entprellten Signale „+“ und „-“ der Taster T4, T5, T7 und T8 werden an die R

und S Eingänge der entsprechenden RS FF's 1 und 2 gelegt. Je nachdem, welche

Taste ein HIGH Signal ausgibt, führt der Q Ausgang der RS FF's entweder HIGH

oder LOW. Dieses Signal wird dann an die „U/D“ Eingänge der Zähler IC13,

IC15, IC17 und IC19 gelegt. Liegt an ihnen ein HIGH an, so ist die Zählrichtung

der Zähler aufwärts. Liegt ein LOW an, so ist die Zählrichtung abwärts.

3.1.2.3 Der Takt

Ganz gleich welche Taster betätigt werden, muss permanent ein Taktimpuls an die

entsprechenden Zähler geführt werden. So werden die entprellten Impulse der

Taster T4 und T5, wie auch die des T7 und T8 an die beiden Eingänge der

entsprechenden XOR 7 und 8 Gatter geführt. Ob nun der „-“ oder „+“ Taster

gedrückt wird, liegt am Ausgang dieser XOR Gatter jeweils ein High an. Um zu

gewährleisten, dass der Taktimpuls später das Zähler IC erreicht, als das in Punkt

5.2.2 ausgeführte Up Down Signal, werden die invertierenden Hex Schmitt

Trigger HSI10 und HSI11 zwischen XOR Ausgang und Clock Eingang der Zähler

IC13 und IC17 gelegt. Die Clock Eingänge der Zähler IC15 und IC16 werden

durch den „Ripple Clocking“ Modus kaskadiert.

Verschaltet man die Zählerbausteine im „Ripple Clocking“ Modus, so ist der

Zählumfang automatisch auf 10 Zählimpulse beschränkt und gibt beim Zehnten

einen Taktimpuls an den „Clock“ und „Carry In“ Eingang des Folgezählers.

14

3.1.3 Signalverlaufsplan

Abbildung 7 Signalverlaufsplan der Spielstanderfassung

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3.2 Zeiterfassung

Die reguläre Spielzeit beim Fußball gliedert sich in zwei Spielhälften á 45

Minuten. Insgesamt werden regulär also 90 Minuten gespielt. Die erste Spielhälfte

verläuft von 00:00 bis 45:00, die Zweite beginnt bei 45:00 und endet bei 90:00

Minuten. In jeder Spielhälfte wird die Zeit nachgespielt, die verloren geht, für

Torjubel, Auswechslungen, Verletzungen von Spielern, Zeitschinden etc. . Dabei

liegt es im Ermessen des Schiedsrichters, wie viel Zeit nachgespielt wird. Die

reguläre Spielzeit bleibt demzufolge bei 45:00 min. (erste Halbzeit) bzw. 90:00

min. (zweite Halbzeit) stehen und eine weitere Stoppuhr erfasst die Dauer der

Nachspielzeit. Das Spiel ist beendet, wenn der Schiedsrichter den entsprechenden

Pfiff tätigt. Es steht dann die reguläre Spielzeit, plus die Nachspielzeit zu Buche.

Abschließend sei gesagt, dass die in Spielhälfte 1 nachgespielte Zeit keinen

Einfluss auf die Startzeit der zweiten Spielhälfte hat. Sie startet ganz gleich wie

lange nachgespielt wurde, immer mit 45:00.

Aus dieser Beschreibung, der Dauer eines Fußballspiels, ergibt sich auch die

Funktion des dazugehörigen technischen Geräts zu deren Erfassung. Bei

Betätigung des Tasters „ST/ST“5 beginnt die Uhr bei 00:00 (erste Spielhäfte) wie

bei 45:00 (zweite Spielhälfte) und wird mittels der Sieben-Segment-Anzeigen für

die reguläre Spielzeit optisch ausgegeben. Bei Erreichen der 45:00 min (in

Spielhälfte 1) und 90:00 min. (in Spielhälfte 2) verharrt die Stoppuhr für die

reguläre Spielzeit in diesem Zustand, während die Stoppuhr für die Nachspielzeit

die nun folgende Zeitspanne ab 00:00 erfasst und sie mittels der dazugehörigen

Sieben-Segment-Anzeigen der Nachspielzeit optisch ausgibt.

Die Einstellung der Startzeit auf 00:00 und 45:00 erfolgt durch den Taster

„ST / ND“ 6. Ertönt der Halbzeit- bzw. Schlusspfiff, wird die Uhr durch

wiederholtes Betätigen des Tasters „ST/ST“ zum Stillstand gebracht und die

endgültige Spielzeit kann den beiden Anzeigen entnommen werden.

Der „Reset“ Taster setzt alle Uhren auf 00:00.

5 Start / Stopp

6 Als Abkürzung für die englische Bezeichnung „first“ und „second“ half

16

3.2.1 Blockschaltbild

Abbildung 8 Blockschaltbild der Zeiterfassung

17

3.2.2 Signalverlauf

3.2.2.1 Das Resetsignal

Nachdem das Signal des Reset Tasters T3 entprellt wurde, werden damit die Reset

Eingänge der Einer Zähler IC1, IC4, IC6, IC7 und IC10 belegt. Die Zehner Zähler

IC3 und IC9 müssen jedoch auch beim sechsten Zählimpuls zurückgesetzt

werden. Dieser Anforderung wird Folge geleistet, in dem die Ausgänge Q3 und

Q2 (BCD Code 0110 – Dezimalzahl 6) eines Zehner Zählers in den jeweiligen

AND 1,2, und 4 Gatter „verundet“ werden. Führen beide einen High Pegel,

resultiert am Ausgang solch eines AND Gatters, ebenfalls ein High Pegel, der dem

ersten Eingang des darauffolgenden XOR 1,2 oder 3 Gatters zugeführt wird. Der

zweite Eingang dieser XOR Gatter wird mit dem zu Anfang beschriebenen Signal

des Tasters T3 belegt. Beide Signale werden dort „verexclusive odert“ und dann

den Reset Eingängen der Zähler IC3 und IC9 zugeführt. Diese werden also bei

Betätigen des Reset Tasters T3, wie auch bei Erreichen des Zustands Q3 = Q2 =

High, zurückgesetzt.

3.2.2.2 Das „ST / ND“ Signal - Preset

3.2.2.2.a Setzen der Preset Eingänge der Zähler

Das entprellte Signal des „ST / ND“ Tasters T1 wird den Preset Eingängen des

Zählers IC4 und IC6 zugeführt. Liegt an dem „Preset“ Eingang eines Zählers ein

High Pegel an, so werden die Eingangszustände an P1 – P4 an die Ausgänge

Q1 – Q4 übertragen.

3.2.2.2.b Beladen der Dateneingänge P der Zähler

Das entprellte Signal des T1 wird zudem dem „Clock“ Eingang des Toggle Flip

Flops TFF1 zugeführt. Bei Tastendruck des „ST / ND“ Tasters T1 wird das TFF 1

gesetzt bzw. zurückgesetzt. Das gesetzte Signal des T FF's1 wird an die P1 und P3

Sekunden

Minuten

18

Eingänge des Zählers IC4 und an den P3 Eingang des Zählers IC6 geführt. Die

übrigen P Eingänge der Zähler IC4 und IC6 werden an Masse gelegt. Bei

gesetztem TFF1 und gleichzeitigem Highpegel des T1 Signals, wird der Zähler

IC4 mit P1=1, P2=0, P3=1und P4=0 (BCD Code 0101 = Dezimalzahl Fünf) und

der Zähler IC6 mit P1=0, P2=0, P3=1 und P4=0 (BCD Code 0100 = Dezimalzahl

Vier) beladen. Ist das Flip Flop nicht gesetzt, werden bei Druck auf den T1 alle P

Eingänge der beiden Zähler mit 0 beladen und somit alle Ausgänge Q auf 0

gesetzt.

3.2.2.2.c Resetvorgang des Toggle Flip Flop's 1

Wenn das TFF1 gesetzt ist und der Reset Taster T3 betätigt wird, werden die

Zähler zurückgesetzt. Das TFF1 jedoch bleibt weiterhin gesetzt. Bei jetziger

Betätigung des „ST / ND“ Tasters T1 würden die Zähler wieder auf Null gesetzt

werden. Da nach dem Resetvorgang die Zähler aber schon zurückgesetzt sind,

geschieht bei einem Tastendruck des T1 nicht das Mindeste. Um diesen möglichen

Fall zu umgehen, muss das TFF1 bei jedem Resetvorgang ebenfalls zurückgesetzt

werden.

So wird das Signal des T3 an den Eingang des AND9 Gatters gelegt. Der andere

Eingang dieses AND Gatters wird mit dem Ausgangssignal des TFF's1 belegt.

Das Ausgangssignal wird dann im XOR4 Gatter mit dem des T1 „verexclusive

odert“. Das daraus resultierende Signal setzt das TFF1 endgültig.

3.2.2.3 Das Taktsignal

3.2.2.3.a Die Taktgeberschaltung

Den Ursprung des Taktsignals bildet die 1Hz Taktgeberschaltung. Entsprechend

verschaltet, besitzt der verwendete Quarz eine Frequenz von 4,19430MHz. Am

Q22 des Frequenzteilers IC12 ist diese Frequenz durch 2²² geteilt abnehmbar.

4,19430MHz / 2²² ergibt einen Takt von genau 1Hz, der dann an einem Eingang

des AND13 Gatters angelegt wird.

19

3.2.2.3.b Setzen des Taktsignals

Das entprellte „ST / ST“ Signal des T2 wird dem T FF2 zugeführt. Der Ausgang

dieses wird zusammen mit dem 1Hz Takt aus IC12 im AND13 Gatter „verundet“.

Ist das T FF2 gesetzt, so wird der Takt am Ausgang des AND13 Gatters an den

„Taktverteilerautomat“ weitergeleitet.

3.2.2.3.c Der „Taktverteilerautomat“

Der „Taktverteiler Automat“ ist eine Verschaltung aus verschiedenen

Logikgattern, die je nach derzeitigem Stand der Zähler und des TFF's1, den Takt

entweder an den „Clock“ Eingang des Zählers IC1 der regulären Spielzeit oder in

dem Anderen der zwei möglichen Fälle an den „Clock“ Eingang des Zählers IC7

der Nachspielzeit weiterleitet.

3.2.2.3.c.a 45 min. und Spielhälfte 1

Zu Beginn wird am Zähler IC6 der Ausgang Q3 abgenommen und auf den ersten

Eingang des AND6 Gatters geführt. Am Zähler IC4 werden die Q Ausgänge 1 und

3 auf das AND5 Gatter gelegt. Dieses Gatter führt nur dann ein High am Ausgang,

wenn der Zählerstand am IC4 „Fünf“ beträgt. Dieser wird dann auf den zweiten

Eingang des AND6 Gatters gelegt. Wenn der Zählerstand am IC4 „Fünf“ und am

IC6 „Vier“ ergibt, führt der Ausgang des AND6 Gatters ein High Pegel. Dieses

Signal wird mit dem in NAND12 Gatter negiertem Signal des TFF's1 auf die

beiden Eingänge des AND8 Gatters gelegt. Der Ausgang von AND8 Gatter führt

also nur dann einen High Pegel, wenn die Zustände; Ausgang von TFF1 = LOW

und Zählerstand Vier am IC6 wie Zählerstand Fünf am IC4 eingetroffen sind.

3.2.2.3.c.b 90 min. und Spielhälfte 2

Weiterhin werden am Zähler IC6 die Ausgänge Q4 und Q3 abgenommen und auf

die Eingänge des AND3 Gatters geführt. Der Ausgang dieses Gatters führt nur ein

20

HIGH, wenn sich der Zählerstand des IC6 bei „Neun“ befindet. Dieses

Ausgangssignal wird auf den ersten Eingang des AND7 Gatters gelegt. Der zweite

Eingang des AND7 Gatters wird mit dem Ausgangssignal von TFF1 belegt. AND7

Gatter führt dementsprechend nur ein HIGH, wenn die Voraussetzungen

Zählerstand „Neun“ am IC6 und Ausgang TFF1 = HIGH vorherrschen.

3.2.2.3.c.c Takt für die Nachspielzeit

Die eben beschriebenen Ausgangssignale von AND8 Gatter und AND7 Gatter

werden im XOR4 Gatter „verexclusive odert“. XOR4 Gatter führt folglich nur

dann einen High Pegel, wenn eine der eben beschriebenen Voraussetzungen

eingetroffen ist. Ist dies der Fall, muss das 1Hz Taktsignal an den „Clock“

Eingang des Zählers IC7 der Nachspielzeit geführt werden. Hierzu wird der

Ausgang des XOR4 Gatters, zusammen mit dem gesetzten Takt von TFF2 im

AND11 Gatter „verundet“. Am Ausgang des AND11 Gatters resultiert nun der Takt

für den Zähler IC7 der Nachspielzeit und wird direkt mit seinem „Clock“ Eingang

verknüpft.

3.2.2.3.c.d Takt für die reguläre Spielzeit

In allen anderen Fällen, also beim Zustand Ausgang XOR4 Gatter = LOW, muss

der „Clock“ Eingang des Zählers IC1 der regulären Spielzeit mit dem 1Hz Takt

versorgt werden. Demzufolge wird das Ausgangssignal des XOR4 Gatters in

NAND10 Gatter negiert und mit dem gesetzten Takt im AND9 Gatter verundet.

Am Ausgang des AND9 Gatters resultiert nun der Takt für den Zähler IC1 der

regulären Spielzeit und wird direkt mit seinem „Clock“ Eingang verknüpft.

3.2.2.3.d Kaskadierung

Bisher wurde nur der Takt, der jeweils ersten Zähler, sprich Sekunden einer Zähler

besprochen. Die darauf folgenden Zähler erhalten ihren Takt durch entsprechende

Kaskadierung im schon behandelten „Ripple Clocking“ Modus.

21

Abbildung 9 Cascading Counter Packages CMOS IC HEF4510BE

Im Konkreten wird das „Carry Out“ Signal der Zähler IC1 und IC7 an die „Carry

In“ sowie „Clock“ Eingänge der Zähler IC3, IC6 und IC9 gelegt. Der Zählumfang

von IC3 und IC9 hingegen, ist aber auf 6 Zählimpulse beschränkt. Beim sechsten

Zählimpuls sollen sie zurückgesetzt werden und einen Taktimpuls an die „Clock“

und „Carry In“ Eingänge der folgenden Zähler IC4 und IC10 geben. Der

Rücksetzvorgang wurde bereits unter dem Punkt 5.1.1 „Das Resetsignal“ erläutert.

Das dort resultierende Resetsignal am Ausgang von AND 1 und 4 Gatter dient

auch als Taktimpuls für die Zähler IC4 und IC10.

22

3.2.3 Signalverlaufsplan

Abbildung 10 Signalverlaufsplan der Zeiterfassung

23

4. Das Funktionsmodell

Das Funktionsmodell im Inneren des Steuermoduls ist in 5 Platinen unterteilt, an

denen Funktionen verschiedener Grundschaltungen erforscht und behandelt

werden können. Platinen 3, 4 und 5 behandeln sequentielle Schaltungen, sind aber

im Aufbau verschieden, da zum Einen der Zählumfang je verschieden ist und zum

Anderen der Takt kontinuierlich, wie auch diskontinuierlich eingegeben wird.

Somit sind zwei verschiedene Anwendungen eines Zählers zu demonstrieren.

Die in Abb.7 gestrichelt eingekreisten Blöcke stellen jeweils eine Platine dar.

Wobei Takterzeugung und Takteingabe auf einer Platine untergebracht worden

sind.

Abbildung 11 Struktur des Funktionsmodells

24

Im Folgenden sind die Einsatzbereiche des Funktionsmodells tabellarisch

dargestellt.

Platine 1: Takterzeugung und Taktverteilung

Schaltung Bereich

1Hz Taktgeberschaltung Analogtechnik / Taktgeneratoren

Taktverteilung Digitaltechnik / Kombinatorische

Schaltungen

Platine 2: Dateneingabe

Schaltung Bereich

Entprellschaltung Analogtechnik / Digitaltechnik /

Wandlung

Platine 3,4,5: Signalverarbeitung und Ausgabe

Schaltung Bereich

Binärzähler / Decoder Digitaltechnik / Sequentielle

Schaltungen

Tabelle 2 Übersicht über die Einsatzgebiete des Funktionsmodells

5. Anwendung im Technikunterricht

Das bisher vorgestellte Steuermodul, sowie Funktionsmodell, möchte im

Technikunterricht als Unterrichtsmedium eingesetzt werden.

Originäres Ziel dieses Unterrichtsmediums, welches äußerlich handelsübliche

Geräte imitiert, ist es den Einstieg in das jeweilige Themengebiet zu erleichtern

und währenddessen Ängste sukzessive abzubauen. Das Funktionsmodell im

Inneren erlaubt dann aber auch eine nähere, theoretische Aufarbeitung

digitaltechnischer Sachverhalte. Das Novum dieses Geräts ist die Möglichkeit der

Anwendung der Produktanalyse als Unterrichtsmethode, die sonst bei

handelsüblichen Geräten aufgrund der Miniaturisierung und Komplexität der

Geräte eher vermieden wird.

25

„ Die Produktanalyse kommt als Unterrichtsverfahren zum Einsatz, wenn

vorgegebene Realobjekte oder Produktionsprozesse den Schülern und

Schülerinnen durchschaubar gemacht werden sollen. Hierbei stehen Re und

Demontage im Mittelpunkt unterrichtlicher Tätigkeiten, d.h. es wird mit

Werkzeugen und Werkstücken der technischen Wirklichkeit gearbeitet. Durch

Zerlegen, Ordnen und Gruppieren von Funktionsteilen lernen Schüler nicht nur

das technische Objekt zu durchschauen…………“7

Um Schülern und Schülerinnen methodisch die Angst vor dieser Komplexität zu

nehmen, sei die Black Box Methode angeboten. Zu Anfang werden dabei nur die

Ein und Ausgangsgrößen betrachtet, während die innere Struktur unbeachtet

bleibt. Erst wenn man sich über die äußere Struktur einen Überblick verschafft

hat, wird die innere Struktur betrachtet und dabei stufenweise aufgelöst. Das

Funktionsmodell mit seinen fünf Leiterplatten, die je ein anderes Subsystem eines

Geräts zur Zeiterfassung beinhalten, ist wie bereits beschrieben so konzipiert, dass

es diese Vorgehensweise unterstützt.

Die curriculare Legitimierung erfährt der praktische Unterricht durch den

Themenkreis 5 „Information und Kommunikation“, mit seinen Themen

„Nachrichtenübertragung“, „Aufnahme von Informationen durch Sensoren“,

„Speicherung von Informationen / Daten“, sowie „Verarbeitung von

Informationen / Daten“ aus den Richtlinien der Sekundarstufe 1 für die Realschule

in NRW. In den Richtlinien der übrigen Schulformen lassen sich unter dem

Bereich Information und Kommunikation ebenfalls ähnliche Teilbereiche finden,

in denen der Einsatz des Unterrichtsmediums legitimiert wird.

Beispielgebend für die vielen Versuche, die sich aus diesem Modell generieren

lassen, soll hier nur auf eine Möglichkeit eingegangen werden die innere Struktur

stufenweise aufzulösen.

Im ersten Schritt wird das Gerät als Solches untersucht. Es befindet sich dabei in

geschlossenem Zustand und wäre austauschbar mit jeder Stoppuhr oder ähnlichen

handelsüblichen Geräten. Die Schüler sollen vorerst einen aktivierenden Einstieg

7 MSWWF Hauptschule, 1989, S.66

26

finden und dabei als Vorbereitungsmaßnahme für die folgenden Schritte das

Gesamtsystem analysieren.

Im zweiten Schritt wird das Gerät geöffnet und das für diesen Schritt notwendige

Subsystem selektiert und näher betrachtet. In der logischen Reihenfolge der

Aufarbeitung der inneren Struktur, steht kurz nach dem Tastendruck die

Behandlung der Signalerzeugung, bevor im letzten Schritt die Signalverarbeitung

am Beispiel des enthaltenen Flip Flops zum Gegenstand wird.

In Anlehnung an das Konzept „Technik für dich“ von Cornelsen sind im

Folgenden Arbeits- und Lösungsblätter zur praktischen Umsetzung der Versuche

im Unterricht aufgeführt.

27

6. Unterrichtsmaterialien

Arbeitsblatt 1

Aufgabe 1 a.) Betrachte das Gerät als Black Box und notiere Input und Output

Input Black Box Output

b.) Kennst du Geräte aus deinem Alltag, die dieselbe Funktion erfüllen? Notiere sie und erkläre so weit wie möglich ihre Funktion:

28

Aufgabe 2 Nun wollen wir das Gerät öffnen und nach schauen, was das Drücken eines Tasters elektronisch für Auswirkungen hat. In diesem Schritt ist es deine Aufgabe die Signalspannung zu messen. Die Spannung wird zwischen dem jeweiligen Beinchen und dem Minuspol gemessen. Dein Spannungsmesser wird dabei wie folgt angeschlossen: Den COM Anschluss legst du an das Minuspol-Beinchen und den V Anschluss klemmst du an das Signalbeinchen.

a.) Halte deine Ergebnisse in dieser Tabelle fest!

Taster „-“ Gedrückt

Taster „-“ nicht Gedrückt

= Signal 1 in V

Taster „+“ Gedrückt

Taster „+“ nicht Gedrückt

= Signal 2 in V

b.) Kreuze das entsprechende an: Taster gedrückt entspricht dabei in der.........

…... Ausdrucksweise der Digitalelektronik einem:

high low

…... in der Sprache der Formalen Logik einer:

0 1

Taster nicht gedrückt entspricht dabei in der.........

…... Ausdrucksweise der Digitalelektronik einem:

high low

…... in der Sprache der Formalen Logik einer:

0 1

29

Lösungsblatt 1 Aufgabe 1 a.) Betrachte das Gerät als Black Box und notiere Input und Output

Input Black Box Output

1) Beim drücken des Tasters „+“ 2) Beim drücken des Tasters „-“ . . . . . .

1) Springt der Punktestand einen höher 2) Springt der Punktestand einen tiefer . . . . . .

b.) Kennst du Geräte aus deinem Alltag, die dieselbe Funktion erfüllen? Notiere sie und erkläre so weit wie möglich ihre Funktion: Stadionanzeige, Stoppuhr, Anzeige beim Arbeitsamt, …......

30

Aufgabe 2 Nun wollen wir das Gerät öffnen und nach schauen, was das Drücken eines Tasters elektronisch für Auswirkungen hat. In diesem Schritt ist es deine Aufgabe die Signalspannung zu messen. Die Spannung wird zwischen dem jeweiligen Beinchen und dem Minuspol gemessen. Dein Spannungsmesser wird dabei wie folgt angeschlossen: Den COM Anschluss legst du an das Minuspol-Beinchen und den V Anschluss klemmst du an das Signalbeinchen.

a.) Halte deine Ergebnisse in dieser Tabelle fest!

Taster „-“ Gedrückt

Taster „-“ nicht Gedrückt

= Signal 1 in V

Taster „+“ Gedrückt

Taster „+“ nicht Gedrückt

= Signal 2 in V

4,94 V

4,94 V

0,00 V

0,00 V

b.) Kreuze das entsprechende an: Taster gedrückt entspricht dabei in der.........

…... Ausdrucksweise der Digitalelektronik einem:

high low

…... in der Sprache der Formalen Logik einer:

0 1

Taster nicht gedrückt entspricht dabei in der.........

…... Ausdrucksweise der Digitalelektronik einem:

high low

…... in der Sprache der Formalen Logik einer:

0 1

Hinweis: Wann immer du also einen Taster eines elektronischen Geräts drückst, sei es nun die Mikrowelle, die Fernbedienung deines Fernsehers oder deine PC Tastatur, auch dort wirst du diese Beobachtungen wiederfinden. Du kommunizierst in der Sprache eines elektronischen Geräts in der Sprache der Nullen und Einsen.

31

Arbeitsblatt 2

Aufgabe 1 In diesem Versuch möchten wir anhand unseres Tastersignals nun herausfinden wie solche Signale in elektronischen Geräten verarbeitet werden können. Im IC Baustein CD4043B werden die Signale des Tasters „+“ und „-“ das erste Mal verarbeitet. Erzeuge entsprechend der Tabelle folgende Signalkombination. Notiere in jedem Zustand die Spannungsverhältnisse von Signal 3.

Taster „-“ Taster „+“ Signal 3 in V

0 0

0 1

0 0

1 0

0 0

0 1

Welchen Unterschied entdeckst du zu den Beobachtungen im letzten Versuch?

32

Lösungsblatt 2

Aufgabe 1 In diesem Versuch möchten wir anhand unseres Tastersignals nun herausfinden wie solche Signale in elektronischen Geräten verarbeitet werden können. Im IC Baustein CD4043B werden die Signale des Tasters „+“ und „-“ das erste Mal verarbeitet. Erzeuge entsprechend der Tabelle folgende Signalkombination. Notiere in jedem Zustand die Spannungsverhältnisse von Signal 3.

Taster „-“ Taster „+“ Signal 3 in V

0 0 0,00 V

0 1 4,94 V

0 0 4,94 V

1 0 0,00 V

0 0 0,00 V

0 1 4,94 V

Welchen Unterschied entdeckst du zu den Beobachtungen im letzten Versuch?

Nach dem Loslassen des Tasters „+“ bleibt das Signal von 4,94 V trotzdem erhalten. Nach dem Loslassen des Tasters „+“ im ersten Versuch ist auch die Spannung auf 0,00 V gesunken. Beim Drücken des Tasters „-“ hingegen konnte die Spannung von 4,94 V wieder auf den Wert von 0,00 V gesenkt werden.

Hinweis Mit diesem Versuch hast du gerade die Funktion eines der wichtigsten Bauteile der Digitaltechnik kennen gelernt. Das Flip Flop! Flip Flop heißt Wippe und wie du bereits erfahren hast, heißt es nicht nur so, es verhält sich auch so. Es kippt von einem Zustand in den Anderen. In diesem Gerät dient das Flip Flop dazu, dem Zähler die Zählrichtung anzugeben. Liegt am UP / DOWN Eingang dieses Zählers ein High, sprich 4,94 V so zählt es bei jedem an ihm ankommenden Signal aufwärts, liegt hingegen ein Low an zählt es abwärts. Nicht nur in diesem Gerät werden Flip Flops verbaut. Wo sie sich überall wiederfinden, erfährst im theoretischen Teil dieses Themenbereichs!

33

7. Schlussbetrachtung

Maßgeblich für die Idee zu dieser Ausarbeitung, war das Bedürfnis, Digitaltechnik

leichter zugänglich und ausgehend von der Lebenswirklichkeit zu gestalten. Dazu

ist ein Vorgehen von Außen nach Innen8 notwendig. Laborkarten, denen man sich

heutzutage gerne bedient, stellen Zusammenhänge bereits wissenschaftsorieniert

dar. Was mit Wissenschafts- und Lebensweltorienientierung im Technikunterricht

aber gemeint ist, ist die Notwendigkeit der Beachtung der Bereiche Freizeit,

Hobby, Haushalt, Schule und Familie, in denen sich Schüler und Schülerinnen

zumeist bewegen. Bevor man dann im nächsten Schritt das vorrangige Ziel des

Technikunterrichts, die Schüler näher an eine wissenschaftliche Sichtweise der

Dinge heranzuführen, verfolgt. Womöglich wird dann erst die Entwicklung von

Fertigkeiten, Fachwissen, vor allem aber Neugierde und Interesse für

wissenschaftliche Sachverhalte auf breiter Basis gelingen.

Versuche zur Lebensweltorientierung im Themenbereich Digitaltechnik hatten

bisher auch solch einen Charakter:

„Schwimmen ist gesund, Radfahren auch. Tabak dagegen schadet der Gesundheit

und der Alkohol ebenfalls. Diesen Zusammenhang soll nun eine IC Logik

anzeigen. Wie musst du die Logischen Grundgatter anordnen, damit die LED am

Ausgang nur bei wirklich „gesunden Entscheidungen“ aufleuchtet“9

Nun, gesetzt den Fall, jemand durchdringt das Verhalten der Logikgatter anhand

solch einer Vermittlung, was wird er davon für die Begegnung mit anderen

elektronischen Geräten mitnehmen? - Es gibt keinen Rechner und keine

Schaltung, die diesen Algorithmus durchlaufen.

Um nun noch einmal auf die zuvor aufgeführten Laborkarten Bezug zu nehmen,

so ist der Anteil derer, die mit Leiterplatinen Erfahrungen haben, schwindend

gering. Das äußerliche Erscheinungsbild und das hartnäckige Gerücht,

Digitaltechnik oder aber auch Elektronik sei nicht zu verstehen, bewegt den

übrigen Anteil, schon im Vorhinein zur Resignation und somit zum Desinteresse

8 Vom äußerlichen Produkt in seine innere Auskleidung

9 Aus Heepmann, B., 1998, S. 22

34

an einem solch wichtigen Themengebiet.

Das im Zuge dieser Hausarbeit entstandene Steuermodul bzw. Unterrichtsmedium,

legt bei der Vermittlung zwischen Unterricht und externer Wirklichkeit den Fokus

auch auf Zweiteres und soll somit die Wechselwirkung zwischen Schüler, Lehrer

und Lerngegenstand beschleunigen.

Sollte das Steuermodul, so wie angedacht, im schulischen Sportbereich eingeführt

und eingesetzt werden, so wird es von Schülerinnen und Schülern als ein

handelsübliches Gerät eingestuft werden. Zu gegebener Zeit werden sie dann die

Möglichkeit erhalten, daran die ersten Versuche zur Digitaltechnik zu machen.

Ohne den Blick auf die angsteinflößenden Leiterplatten fürchten zu müssen und

somit behutsam an den Lerngegenstand herangeführt zu werden. Hat sich ein

Lernerfolg eingestellt, so kann das Wissen erst auf das vorliegende Gerät und

somit im Folgenden auch auf weitere, den Schülern und Schülerinnen bekannte

Geräte aus dem Alltag bezogen werden. Selbstverständlich mit dem Hinweis, dass

sich im Zuge der Miniaturisierung äußerliche Ausmaße verändert haben, die

Funktion darin, aber dieselbe ist. Das Wissen ist nun nicht mehr

zusammenhanglos und hilft dem von Technik betroffenen, sich weiteren

Herausforderungen zu stellen und Neugierde zu entwickeln.

Bei allem Bemühen, muss abschließend ebenfalls erwähnt werden, dass es sich

hierbei um einen Prototyp handelt, der mit einfachen Mitteln, sowie in kurzer Zeit

hergestellt wurde. In der Imitation handelsüblicher Geräte, wie auch in der

Strukturierung der Subsysteme, liegen sicherlich Optimierungsmöglichkeiten.

Auch sind die didaktischen Ausführungen eher schemenhaft gehalten worden,

verdeutlichen aber welchen Sinn und Zweck das Steuermodul im praktischen

Einsatz erfüllen soll. Tiefergehende Informationen zu einer möglichen

didaktischen Aufbereitung lassen sich in der Literatur beispielsweise unter den

Stichpunkten: „Anknüpfen an Schülervorstellungen“, „Das Bilden von

Wissensnetzen“ oder „Das rekonstruktive Lernen“ finden. Ob nun die gewünschte

Zielstellung im praktischen Umgang erreicht wird, ist schwer abschätzbar und

kann erst nach repräsentativem Erproben im Klassenraum endgültig verifiziert

werden.

35

8. Platinenlayout (In der Reihenfolge: Untere Seite, Obere Seite und Beidseitig)

8.1 Platine reguläre Spielzeit

36

8.2 Platine Nachspielzeit

37

8.3 Platine Punktestand

38

8.4 Platine Taktgebung und Taktverteilung

39

8.5 Platine Tastenentprellung

40

9. Abbildungsverzeichnis

Nr. und Titel

Quelle Seite

Abbildung 1 VDI Nachrichten

- Ursachen für

Ingenieurmangel

ftp://ftp.zew.de/pub/zew-

docs/gutachten/VDIstudie.pdf Seite 11

3

Abbildung 2 VDI Nachrichten

– Zukunftserwartungen

ftp://ftp.zew.de/pub/zew-

docs/gutachten/VDIstudie.pdf Seite 14

3

Abbildung 3 IW Trends -

Angebotsseitige Ursachen des

Ingenieurmangels

http://www.iwkoeln.de/Portals/0/pdf/trends02_07_2

.pdf Seite 11

4

Abbildung 4 IW Trends –

Ingenieurintensität nach

Branchen

http://www.iwkoeln.de/Portals/0/pdf/trends02_07_2

.pdf Seite 5

4

Abbildung 5 Patentschrift von

Bob Noyce der zeitgleich zu

Jack Kilby ein IC entwarf.

http://www.computerhistory.org/semiconductor/ass

ets/images/400x400/1959_2_2.jpg

5

Abbildung 6 Blockschaltbild

Spielstanderfassung

9

Abbildung 7

Signalverlaufsplan der

Spielstanderfassung

12

Abbildung 8 Blockschaltbild

der Zeiterfassung

14

Abbildung 9 Cascading

Counter Packages CMOS IC

HEF4510BE

http://www.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/pdf/15630/PHILIPS/74HC4511N.html

Stand April 2010

19

Abbildung 10

Signalverlaufsplan der

Zeiterfassung

20

Abbildung 11 Struktur des

Funktionsmodells

21

9. Tabellenverzeichnis

Nr. und Titel

Quelle Seite

Tabelle 1 Übersicht über

Daten und Funkionen des

Steuermoduls

7

Tabelle 2 Übersicht über die

Einsatzgebiete des

Funktionsmodells

22

41

10. Quellenverzeichnis

10.1 Literatur

1.) Heepmann, Bernd: „Technik für dich, Digitale IC’s entscheiden – speichern –

rechnen.“ 74 Versuche zum Einstieg in die Computer-Technik. 1 Auflage. Berlin

Cornelsen 1992

2.) MSWWF: Sekundarstufe I Gesamtschule. Richtlinien und Lehrpläne.

Arbeitslehre. 1. Auflage. Düsseldorf Ritterbach 1998

3.) MSWWF: Sekundarstufe I Realschule. Richtlinien und Lehrpläne. Technik.

1. Auflage. Düsseldorf Ritterbach 1986

4.) MSWWF: Sekundarstufe I Hauptschule. Richtlinien und Lehrpläne.

Arbeitslehre. 1. Auflage. Düsseldorf Ritterbach 1989

10.2 Internetquellen

1.) Pering, Oliver: „1 Hz Quarz-Taktgeber“

URL.: http://www.knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/21/index.htm

Stand April 2010

2.) Schwarz, Andreas: „Schmitt Trigger“

URL.: http://www.mikrocontroller.net/articles/Schmitt-Trigger

Stand April 2010

3.) VDI Nachrichten: „Fachkräftemangel bei Ingenieuren – Aktuelle Situation und

Perspektiven“, 2004

URL.: ftp://ftp.zew.de/pub/zewdocs/gutachten/VDIstudiepdf

4.) Koppel, Oliver: „Ingenieurmangel in Deutschland – Ausmaß und

gesamtwirtschaftliche Konsequenzen.“ In: IW Trends, 2007

42

URL.: http://www.iwkoeln.de/Portals/0/pdf/trends02_07_2.pdf

5.) Kremp, Matthias: „50 Jahre Ic’s – Als die Chips geboren wurden.“ In: Spiegel.de

Netzwelt, 2008

URL.: http://www.spiegel.de/netzwelt/tech/0,1518,577652,00.html

Stand April 2010

6.) Vollmer, Alfred: „Transistor und IC historisch betrachtet.“ In: Elektronik Industrie,

07,2009

URL.: http://imperia.mi-verlag.de/imperia/md/upload/article/ei09_07_021.pdf

7.) Datenblatt zum 74HC14B1

URL.:http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/23037/STMICROELECTRONICS/

M74HC14B1R.html

Stand April 2010

8.) Datenblatt zum 74HC4511N

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/15630/PHILIPS/74HC4511N.html

Stand April 2010

9.) Datenblatt zum CD4043BE

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/26878/TI/CD4043BE.html

Stand April 2010

10.) Datenblatt zum HEF4070B

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/17726/PHILIPS/HEF4070B.html

Stand April 2010

11.) Datenblatt zum HEF4027B

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/17700/PHILIPS/HEF4027B.html

Stand April 2010

12.) Datenblatt zum HEF4081B

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/17734/PHILIPS/HEF4081B.html

Stand April 2010

13.) Datenblatt zum MC14521B

43

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/11982/ONSEMI/MC14521B.html

Stand April 2010

14.) Datenblatt zum TC4011BP

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/31627/TOSHIBA/TC4011BP.html

Stand April 2010

15) Datenblatt zur SC08-11EWA

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/233140/KINGBRIGHT/SC08-

11EWA.html

Stand April 2010

16.) Datenblatt zur SC10-21EWA

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/233066/KINGBRIGHT/SC10-

21EWA.html

Stand April 2010

17.) Datenblatt zur SC39-11EWA

URL.: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/233040/KINGBRIGHT/SC39-

11EWA.html

Stand April 2010