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En el tutorial anterior vimos como manejar un display de 7 segmentos controlando directamente los pines del display. Este modo de controlar un display es muy simple y didáctico, pero en la practica no se utiliza. En un circuito real, siempre habrá un dispositivo lógico que controla la indicación del display, como puede ser un microcontrolador, un contador, etc. En este circuito utilizaremos un decodificador 74LS47. Esto nos sera muy útil para ver como un dispositivo controla el display sin meternos por ahora en el código de un microcontrolador. Pues bien, empecemos.

Que es un decodificador? Es un dispositivo que "decodifica" un código de entrada en otro. Es decir, transforma una combinación de unos y cero, en otra. 74LS47, en particular transforma el código binario en el código de 7 segmentos. Parece confuso, pero en breve quedará más claro.
 
concepto decodificador de 7 segmentos
 
El decodificador recibe en su entrada el número que será 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 números binarios. Podemos ingresar valores de 0 a 9 en formato binario. 
 
tabla conversión de binario a decimal
 
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 encapsulado DIP16. Sus pines o patillas son:
 
  • Entradas: 4 pines de entrada para ingresar el dígito 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.
  • Alimentación: 2 pines para alimentación, fuente (+) y fuente (-).
 patillaje descripción detalles 74ls247
 
Entonces, como ya lo dijimos, hay que aplicar el número 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 número 5.
 
 ejemplo decodificador 7 segmentos digito 5
 
 
 
Veamos ahora, los valores reales de tensión en la entrada y salida. Recuerden que el "1" lógico equivale a 5v y el "0" lógico a 0v. Vemos nuevamente el mismo gráfico, ahora con los valores de tensión en la entrada y la salida:
 
 ejemplo decodificador 7 segmentos digito 5 extendido
 
Por favor, presten atención a los niveles en la salida. Los segmentos encendidos tienen un nivel lógico 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 denomina activo baja, lo que significa que cuando la salida esta en nivel bajo (0 lógico), la salida esta activa. Resumiendo:
  • En la entrada del 74LS47 hay que ingresar un código binario
  • El valor binario es una combinación de unos y cero, siendo, "0" lógico = 0v; "1" lógico = 5v.
  • En la salida aparece la combinación de siete segmentos correspondiente.
  • Cada pin de salida corresponde a un segmento.
  • Las salidas son activo baja, es decir, "0" lógico = encendido; "1" lógico = 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 conexión que debemos realizar es la siguiente. 
 
conexion led activo bajo
 
Veamos la conexión: tenemos la fuente de 5v, conectada a un resistor en serie con el LED. El cátodo del LED queda conectados a una pata del integrado 74LS47. Vean que pasa, cuando la salida del integrado esta en 0v, se produce una circulación de corriente desde la fuente hasta la pata, y el led se enciende. Pero, cuando la salida queda en 5v, no hay circulación 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 display anodo común, 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:
 
circuito completo decodificador siete segmentos
 
Analicemos el circuito por partes. En primer lugar, veamos el dígito de 7 segmentos. Cada segmento esta conectado al pin correspondiente, mediante una resistencia de limitación de corriente. Los ánodos de todos los segmentos (es decir, la patilla Ánodo Común CA) se conectan a la fuente positiva de +5v. Es lo mismo que habíamos visto antes con un solo LED.
 
Ahora, veamos la entrada. Para ingresar la combinación 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 tensión de 0v (recordar que GND es 0v). Cuando esta en OFF, tenemos 5v, mediante las resistencias pull-up conectadas a la fuente positiva +5v. Es la forma clásica de controlar la entrada de un dispositivo digital, pero para los que no están familiarizados, aquí va una breve explicación de como funcióna. Veamos una sola entrada:
 
esquema circuito utilización resistencias pull-up
 
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 prácticos la corriente vale cero. Entonces, quedan aplicados los +5v en la entrada, equivalente a un "1" lógico.
 
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" lógico. Sigue estando conectada a la fuente de +5v mediante la resistencia, pero ahora la situación 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 necesarías las resistencias).
 
Veamos como quedo el circuito armado (clic aqui para acercar):
 circuito armado decodificador de 7 segmentos
 
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 alimentación y van a la fuente.
  • Combinaciones de entrada: En la tabla de códigos de entrada, están las combinaciones desde 0000 hasta 1001. Pero, ¿que pasará si ingresamos una combinación que no esta en la tabla, por ejemplo, 1100 o 1111? Bueno, en el display aparecerán unos símbolos raros que no son números ni letras. A continuación les dejo la tabla que tome de la hoja de datos, para que vean de que se trata. 
codigos decodificador 7 segmentos
 

Descarga la hoja de datos del decodificador 74LS47

 
Conclusiones. Espero que este tutorial les sea útil y que disfruten leyéndolo 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 lógico. El decodificador 74LS47 es una excelente introducción de como hacerlo. En la practiva, tampoco vamos a controlar la entrada del decodificador mediante llaves, esto solo lo hice a los efecto didácticos. Las entradas irían conectadas a un contador, microcontrolador, etc, depende de la aplicación. Vamos a desarrollar esto en los próximos tutoriales. Como siempre, sus comentarios y opiniones son muy bienvenidos. Saludos y hasta la próxima.

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