Displays de 7 segmentos y circuitos digitales: decodificador, comparador, sumador y contador

Resumen

El documento explica cómo se muestran números mediante displays de 7 segmentos, que pueden ser de cátodo común o de ánodo común. Después describe cuatro circuitos digitales básicos: el decodificador BCD a 7 segmentos, el comparador, el sumador binario y el contador ascendente y descendente. Con estos conceptos el estudiante aprenderá cómo los sistemas digitales traducen el binario a números visibles y cómo operan con datos binarios.

Puntos clave

Un display de 7 segmentos usa siete diodos LED para representar los dígitos del 0 al 9 y algunos textos.
En el display de cátodo común los segmentos se activan con 1; en el de ánodo común se activan conectando a 0.
El decodificador traduce el lenguaje binario de las máquinas a números y letras comprensibles por las personas.
El comparador indica mediante sus salidas A = B, A > B o A < B según los números binarios de entrada.
El sumador suma dos números binarios A y B y entrega el resultado S junto con el acarreo C4.
El contador ascendente y descendente cuenta impulsos en la entrada CP; la línea U/D = 1 cuenta hacia arriba y U/D = 0 hacia abajo.
La línea TC se activa cuando la cuenta pasa de 9 a 0 o viceversa, lo que permite encadenar contadores para decenas, centenas, etc.

Ponte a prueba

Display de 7 segmentos

Display de 7 segmentos: cuando el resultado de una operación es un número, una manera de mostrarlo es mediante un indicador numérico llamado display. Se construyen empleando siete diodos LED con los que se pueden representar los dígitos del 0 al 9 y algunos textos. Hay dos tipos de displays de 7 segmentos:

Cátodo común. Se activan las segmentos con 1.
Ánodo común. Se activan las segmentos conectando a 0.

Decodificador

Decodificador: traduce el lenguaje binario en el que trabajan las máquinas al lenguaje que entienden las personas (números y letras).

Los circuitos digitales trabajan en binario. Si queremos utilizar un display de 7 segmentos para visualizar un dato, es necesario un circuito que realice la conversión entre binario y display de 7 segmentos. Circuito decodificador BCD → 7 segmentos.

Comparador

Comparador: compara dos números en binario y, a su salida, nos indica si son iguales o cuál es mayor.

Número A formado por A0 y A1. Número B formado por B0 y B1.
Si los números A y B son iguales, la salida A = B valdrá 1 y las demás 0.
Si el número A es mayor que el número B, la salida A > B valdrá 1 y las demás 0.
Si el número A es menor que el número B, la salida A < B valdrá 1 y las demás 0.

Ejemplo: si tenemos 1 en las entradas A1 y B0, la salida será A > B; al revés, si las entradas estuvieran invertidas, la salida indicaría B > A.

Sumador

Sumador: suma dos números binarios, el número A (formado por A0 y A1) y el número B (formado por B0 y B1). El circuito nos entrega el número S (formado por S2, S1 y S0) como resultado de la suma. Sumatorio y C4 van a los LEDs. C0 a tierra.

Ejemplo: 01 + 10 → (se invierten) 10 + 01 → 2 + 1 = 3 → 011. S2 = 0, S1 = 1, S0 = 1.

Contador ascendente y descendente

Contador ascendente y descendente: circuito digital capaz de contar sucesos electrónicos como impulsos o, por ejemplo, las veces que accionamos un pulsador. Su funcionamiento es el siguiente:

Dispone de una entrada CP que, al recibir un impulso eléctrico, incrementa o decrementa la cuenta según la dirección indicada.
Tiene una línea U / D con la que indicamos si la cuenta va a ser ascendente o descendente. U / D = 1 → ascendente. U / D = 0 → descendente.
Las salidas Q3, Q2, Q1 y Q0 indican en binario el valor de la cuenta.
En el momento en que la cuenta pase de 9 a 0 o viceversa se activa la línea TC. Esto se usa cuando queremos llevar cuenta de las decenas, centenas, etc.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un display de cátodo común y uno de ánodo común?

En el display de cátodo común los segmentos se activan con un 1, mientras que en el de ánodo común se activan conectándolos a 0. Por tanto, la lógica de control debe adaptarse al tipo de display utilizado.

¿Para qué sirve el decodificador BCD a 7 segmentos?

Sirve para convertir el dato en binario que manejan los circuitos digitales en las señales necesarias para encender los segmentos correctos de un display y mostrar un número.

¿Qué indica la línea TC en un contador?

La línea TC se activa cuando la cuenta pasa de 9 a 0 o de 0 a 9, y se usa para llevar cuenta de las decenas, centenas y demás órdenes cuando se encadenan contadores.