El display de 7 segmentos es uno de los componentes electrónicos más tradicionales, utilizado desde tiempos inmemoriales en infinidad de dispositivos para visualizar información (números y/o letras).

Tal vez su época dorada ya ha pasado, hoy en día la versatilidad de las pantallas se ha impuesto en casi todas las aplicaciones, grandes y pequeñas, pero siguen siendo un elemento muy interesante y vistoso.

La tecnología detrás de un display de 7 segmentos es muy, muy sencilla. No es otra cosa que un conjunto de LEDs que se iluminan de manera selectiva para tomar la forma del número o letra que queremos representar. En el componente que vamos a usar encontraremos además un punto para representar valores decimales, si fuera necesario.

Puedes comprar algunos ejemplares para tus pruebas en este enlace.

La circuitería interna conecta además estos LEDs de modo que o bien todos los cátodos se unirán en un punto común (y entonces tendremos un display de 7 segmentos de cátodo común) o bien todos los ánodos se unirán en un punto común (y entonces tendremos un display de 7 segmentos de ánodo común).

Display de 7 segmentos de cátodo común

Parece evidente, por tanto, que para conformar el carácter (número o letra) que queramos mostrar tan sólo tendremos que proporcionar el nivel de tensión alta en el terminal correspondiente del display y conectar el terminal GND a la tierra del circuito.

Cada uno de los terminales de tensión están designados con una letra entre la a y la g que nos permite identificar de manera sencilla qué LED vamos a iluminar. Así, nos basta con iluminar la combinación adecuada de LEDs para conseguir nuestro propósito.

Ahora bien, manipular un display de 7 segmentos nos va a ocasionar dos inconvenientes que debemos mitigar de alguna manera:

1. Los LEDs consumen potencia. Cuanto mayor sea la corriente que circula por ellos, mayor será la luminosidad ofrecida. Pero evidentemente, el paso de una gran corriente puede ser dañino tanto para los LEDs del display como para el suministrador de esa corriente. Por ello, es una buena práctica intercalar una resistencia entre la fuente de tensión y los terminales del display de 7 segmentos, de modo que podamos trabajar con un valor de corriente adecuado (recordad la Ley de Ohm: V = I * R).
2. Normalmente usamos un microcontrolador o similar para controlar los LEDs del display. Si cada display requiere 7 pines de salida (u 8 si usamos también el punto decimal), nos quedaremos sin pines disponibles rápidamente. Podemos corregir esta situación con el uso de circuitos integrados.

Por ahora, vamos a simular el uso de 2 displays de 7 segmentos de cátodo común con el software de simulación Multisim para observar la complejidad de gestionar tantos puertos de conexión.

Usando el circuito integrado 4511

Los circuitos integrados (eso a lo que comúnmente se le llama chips) son circuitos electrónico en miniatura, encapsulados de tal modo que el usuario sólo ve sus patillas de conexión (las entradas y salidas del circuito) y que cumplen un objetivo concreto.

En el caso que nos ocupa queremos reducir la cantidad de pines necesarios para manipular los LEDs del display de 7 segmentos. Esto será posible gracias al circuito integrado 4511 (cómpralo aquí).

Este CI (circuito integrado) tiene 4 entradas de señal (más las de alimentación y otras necesarias), que en diferentes combinaciones de niveles alto y bajo proporcionan automáticamente las 8 salidas necesarias para representar los dígitos del 0 al 9 en un display de 7 segmentos.

Podemos encontrar su documentación fácilmente en internet:

De esta documentación podemos extraer su esquemático:

Y la tabla de la verdad, que nos proporciona los valores de salida para cada una de las combinaciones de entrada posibles:

Con estas indicaciones podemos construir el circuito para testear todos los componentes.