Decodificador BCD a 7 segmentosLa funcin bsica de undecodificadores detectar la presencia de una determinada combinacin de bits (cdigo) en sus entradas y sealar la presencia de este cdigo mediante un cierto nivel de salida.Un ejemplo de aplicacin es eldecodificador BCD a 7 segmentos. Este tipo de decodificador acepta cdigo BCD en sus entradas y proporciona salidas capaces de excitar un display de 7 segmentos para indicar un dgito decimal.

74ls47>>> usa display de anodo comun74ls48>>> usa display de catodo comun

La Practica esta realizado en el simulador Livewire.

Teoria - Parte 1 -Descargar simulaciones:con el 74ls47con el 74ls48++Diagramas++

pd. las resistencias pueden ser de 220 ohms.

++Fotografias++

Resultado al combinar los codigos binarios

DECODIFICADOR BCD A DECIMALUn decodificador es considerado como el proceso inverso de un codificador, es decir, un traductor de lenguaje de las maquina al lenguaje de la gente.El diagrama de bloque del decodificador se muestra en la figura 4.

Figura 4: Smbolo lgico de un decodificador BCD a decimalEl decodificador tiene 4 entradas a la izquierda que estn conformadas por el cdigo BCD 8421, y tiene a la derecha diez lneas de salidas. En la figura se muestra el decodificador comercial BCD a decimal, TTL7442y su correspondiente tabla de verdad.

Figura 5: Smbolo lgico del decodificador/excitador BCD a decimal 7442

LneaNEntradas BCD

DCBA0123456789

Lnea 10LLLLLHHHHHHHHH

Lnea 21LLLHHLHHHHHHHH

Lnea 32LLHLHHLHHHHHHH

Lnea 43LLHHHHHLHHHHHH

Lnea 54LHLLHHHHLHHHHH

Lnea 65LHLHHHHHHLHHHH

Lnea 76LHHLHHHHHHLHHH

Lnea 87LHHHHHHHHHHLHH

Lnea 98HLLLHHHHHHHHLH

Lnea 109HLLHHHHHHHHHHL

Lneas 11-16InvlidoHHHHHHHHHHHH

Tabla 2: Tabla de verdad del decodificador 7442A la izquierda se encuentran las 4 entradas BCD etiquetadas con D, C, B y A. Estas entradas se activan con el uno lgico, o nivel alto. A la derecha se encuentran las 10 salidas del decodificador, cada una con un circulito que indican que las salidas son activas en baja, es decir, que normalmente estn en alta.Los inversores que se encuentran a la salida se aaden por conveniencia para controlar las luces de los indicadores decimales, es decir, que una salida activa se invierte a uno lgico en los indicadores de salidas.En la primera lnea de la tabla de verdad se muestran todas las entrada en el nivel bajo (L). Con una entrada LLLL se activa la salida del cero decimal al estado bajo. El inversor inferior complementa esta salida al nivel alto, lo que hace que luzca el indicador de la salida decimal cero, no permitiendo que ninguno de los dems luzcan.De igual forma, la quinta lnea muestra la entrada BCD LHLL, lo que hace que se active la salida cuatro en el nivel bajo. Esta salida es invertida haciendo que luzca el indicador de la salida decimal 4.La lnea 11 muestra la entrada HLHL, que normalmente representa el decimal 10. Como el cdigo BCD no contiene este nmero, esta entrada es invalida y no lucir ninguna lampara de salida. Igualmente para las 5 ltimas lneas de la tabla del diagrama lgico del decodificador 7442, BCD a decimal, se muestran las figuras.

Figura 6: Diagrama lgico del decodificador BCD a decimal 7442

La entrada A3 es el BIT ms significativo (MSB), o la entrada del 8 y la entrada A0 es el BIT menos significativo (LSB), o la entrada del 1. La salidas estn etiquetadas con nmeros decimales. La salidas que se encuentran activas en baja aparecen con barras sobres las salidas decimales (9,8etc...)Supongamos que la entrada BCD es LLLL (0000). Si seguimos cuidadosamente el camino de las cuatro entradas a travs de los inversores 12,14,16 y 18, se observa que a la puerta NAND 1 se aplican cuatro 1 lgicos, que la activan produciendo entonces un cero lgico. Todas las dems puertas NAND quedan inhabilitadas por la presencia de un cero en algunas de sus entradas.En la tecnologa CMOS tambin encontramos diversos tipos de decodificadores BCD a decimal, dentro de los cales los ms representativos son el4028,74C42y74HC42.

Decodificador de 7 segmentos 74LS47 Paso a Paso

Este modo de controlar un display es muy simple y didctico, pero en la practica no se utiliza. En un circuito real, siempre habr un dispositivo lgico que controla la indicacin del display, como puede ser un microcontrolador, un contador, etc. En este circuito utilizaremos un decodificador 74LS47. Esto nos sera muy til para ver como un dispositivo controla el display sin meternos por ahora en el cdigo de un microcontrolador. Pues bien, empecemos.Que es un decodificador?Es un dispositivo que "decodifica" un cdigo de entrada en otro. Es decir, transforma una combinacin de unos y cero, en otra. 74LS47, en particular transforma el cdigo binario en el cdigo de 7 segmentos. Parece confuso, pero en breve quedar ms claro.

El decodificador recibe en su entrada el nmero que ser visualizado en el display. Posee 7 salidas, una para cada segmento. Para un valor de entrada, cada salida toma un estado determinado (activada o descativada).La entrada consiste en 4 patas o pines donde el decodficador recibe los nmeros binarios. Podemos ingresar valores de 0 a 9 en formato binario.

Para ingresar un "0" en un pin, conectaremos el mismo al terminal negativo de la fuente. Para ingresar un "1", vamos a conectarlo al terminal positivo. En el tutorial estoy utilizando un decodificador TTL, por lo que la fuente debe ser de 5v.Como es un decodificador 74LS47?El dispositivo viene en un encapsuladoDIP16. Sus pines o patillas son: Entradas: 4 pines de entrada para ingresar el dgito a mostrar en binario. Salidas: 7 pines de salida, uno para cada segmento. Control: 3 pines de control. Por el momentos no entraremos en detalle para que se utilizan. Alimentacin: 2 pines para alimentacin, fuente (+) y fuente (-).Entonces, como ya lo dijimos, hay que aplicar el nmero deseado en la entrada y el dispositivo, automaticamente, habilita los segmentos correspondientes a la salida. Supongamos que queremos mostrar el numero 5. Utilizando la tabla anterior vemos que 5 en binario es 0101. Debemos aplicar este valor en los pines de entrada en el orden DCBA, es decir DCBA = 0101, o sea D=0, C=1, B=0, A=1. Al hacerlo, el integrado enciende todos los segmentos, salvo "b" y "e" para mostrar el nmero 5.Veamos ahora, los valores reales de tensin en la entrada y salida. Recuerden que el "1" lgico equivale a 5v y el "0" lgico a 0v. Vemos nuevamente el mismo grfico, ahora con los valores de tensin en la entrada y la salida:Por favor, presten atencin a los niveles en la salida. Los segmentos encendidos tienen un nivel lgico 0 y los apagados 1. Es decir, cuando el decodificar pone 0v en una salida, el segmento debe quedar encendido, y el mismo se apaga cuando la salida presenta 5v. Este tipo de salida se denominaactivo baja, lo que significa que cuando la salida esta en nivel bajo (0 lgico), la salida esta activa. Resumiendo: En la entrada del 74LS47 hay que ingresar un cdigo binario El valor binario es una combinacin de unos y cero, siendo, "0" lgico = 0v; "1" lgico = 5v. En la salida aparece la combinacin de siete segmentos correspondiente. Cada pin de salida corresponde a un segmento. Las salidas son activo baja, es decir, "0" lgico = encendido; "1" lgico = apagado.Como encender los segmentos?Ahora que tenemos claro como funciona el decodificador, veamos como conectarlo con el display de 7 segmentos. En definitiva, cada patilla de salida controla un segmento, o sea un LED. Y lo que tenemos que lograr es que el LED quede encendido cuando se le aplican 0v, y que se apague al aplicar 5v. Esto tiene un porque, y hacerlo es muy simple. La conexin que debemos realizar es la siguiente.

Veamos la conexin: tenemos la fuente de 5v, conectada a un resistor en serie con el LED. El ctodo del LED queda conectados a una pata del integrado 74LS47. Vean que pasa, cuando la salida del integrado esta en 0v, se produce una circulacin de corriente desde la fuente hasta la pata, y el led se enciende. Pero, cuando la salida queda en 5v, no hay circulacin de corriente (pues no hay desnivel de tensiones). Simple, verdad? Si no esta muy claro como funciona,recomiendo leer el primer tutorial, donde explico como funciona un displayanodo comn, ya que justamente este tipo de display vamos a utilizar en este circuito.Circuito completo.Ahora, que ya tenemos el concepto del decodifcador y la forma en que enciende los segmentos, veamos el circuito completo:

Analicemos el circuito por partes. En primer lugar, veamos el dgito de 7 segmentos. Cada segmento esta conectado al pin correspondiente, mediante una resistencia de limitacin de corriente. Los nodos de todos los segmentos (es decir, la patilla nodo Comn CA) se conectan a la fuente positiva de +5v. Es lo mismo que habamos visto antes con un solo LED.Ahora, veamos la entrada. Para ingresar la combinacin de entrada estoy utilizando llaves tipo DIP switch. La llave 1 controla la entrada A, la 2 controla B, etc. Cuando la llave esta en ON, en la entrada se aplica una tensin de 0v (recordar que GND es 0v). Cuando esta en OFF, tenemos 5v, mediante lasresistencias pull-upconectadas a la fuente positiva +5v. Es la forma clsica de controlar la entrada de un dispositivo digital, pero para los que no estn familiarizados, aqu va una breve explicacin de como funcina. Veamos una sola entrada:

En la imagen de arriba, a la izquirda, esta el circuito para controlar una sola entrada digital. El pin de entrada queda conectado mediante una resistencia a +5v, y mediante una llave a tierra. Veamos que pasa, cuando llave queda abierta (imagen del medio). En ese caso, la entrada queda conectado a +5v. Hay una resistencia en el medio, pero las entradas digitales no toman corriente, a efectos prcticos la corriente vale cero. Entonces, quedan aplicados los +5v en la entrada, equivalente a un "1" lgico.Por otra parte, con la llave cerrada (imagen a la derecha), la entrada queda conecta directamente a tierra, se aplican 0v equivalente a un "0" lgico. Sigue estando conectada a la fuente de +5v mediante la resistencia, pero ahora la situacin cambio. Por la resistencia circula una corriente, desde +5v a tierra. Para que esta corriente no sea excesiva, las resitencias pull-up por lo general son grandes, entre 1 y 10k. (Si no colocamos una resistencia pull-up, al cerrar la llave, se produce un cortocircuito; por eso son necesaras las resistencias).Veamos como quedo el circuito armado

Lo que quedo en el tintero.Algunas cositas que quedaron pendientes en el desarrollos del articulo: Pines control: como lo mencione, el integrado tiene tres pines de control, no los vamos a utilizar. Para que el circuito funcione adecuadamente, hay que conectarlos a +5v. Lo hice mediante una resistencia pull-up. En el circuito completo que se muestra arriba, no se indican los pines 8 y 16. Normalmente estos pines no se dibujan, ya que se sobreentiende son de alimentacin y van a la fuente. Combinaciones de entrada: En la tabla de cdigos de entrada, estn las combinaciones desde 0000 hasta 1001. Pero, que pasar si ingresamos una combinacin que no esta en la tabla, por ejemplo, 1100 o 1111? Bueno, en el display aparecern unos smbolos raros que no son nmeros ni letras. A continuacin les dejo la tabla que tome de la hoja de datos, para que vean de que se trata.

Conclusiones.Espero que este tutorial les sea til y que disfruten leyndolo tanto como yo escribiendo :) Como lo dije al principio, nunca vamos a controlar un display de 7 segmentos mediante llavecitas (como estaba en el tutorial anterior), sino mediante un dispositivo lgico. El decodificador 74LS47 es una excelente introduccin de como hacerlo. En la practiva, tampoco vamos a controlar la entrada del decodificador mediante llaves, esto solo lo hice a los efecto didcticos. Las entradas iran conectadas a un contador, microcontrolador, etc, depende de la aplicacin. Vamos a desarrollar esto en los prximos tutoriales. Como siempre, sus comentarios y opiniones son muy bienvenidos. Saludos y hasta la prxima.

Descarga la hoja de datos del decodificador 74LS47http://tecnoface.com/images/tutoriales/7-segmentos/03/SN74LS248N.pdf