BCD-7セグメントデコーダ
概要
- 目的: BCD-7セグメントデコーダは、4ビットの BCD（2進化10進数） 値（0〜9）を、その数字を7セグメントディスプレイに表示するために必要な7本の制御信号（a〜g）に変換する組み合わせ回路です。
- 記号: 左側に4本の入力（A0〜A3）、右側に7本の出力（a〜g）を持つデコーダブロックです。DigiSim.io では BCD / 7-SEG と表示されます。
- DigiSim.io での役割: 2進数で動作する計数・演算ロジックと、人が読める数字表示との橋渡しをします。7447/7448 のような古典的なデコーダ IC に相当します。
機能説明
論理動作
デコーダは A0〜A3（A0 が最下位ビット）の4ビット BCD 値を読み取り、その数字に対応するアクティブハイのパターンで7本のセグメント出力 a〜g を駆動します。入力 1010〜1111（10〜15）は10進数ではないため、表示を消灯します（全セグメント消灯）。これは 7448 と同じ規約です。
真理値表（セグメント = 1 は点灯を意味します）:
| 数字 | A3 A2 A1 A0 | a | b | c | d | e | f | g |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0000 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0001 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0010 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 3 | 0011 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 4 | 0100 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 5 | 0101 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 6 | 0110 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | 0111 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 8 | 1000 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | 1001 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
入力と出力
- 入力:
A0、A1、A2、A3— 4ビットの BCD 値（A0 = LSB）。 - 出力:
a、b、c、d、e、f、g— 7本のセグメント駆動信号（アクティブハイ）。それぞれを 7セグメントディスプレイ の対応するセグメント入力に接続します。
設定可能なパラメータ
なし。対応付けは固定（標準の10進フォント）で、動作は入力に与えられた BCD 値のみに依存します。
DigiSim.io での視覚的表現
このコンポーネントはデコーダ本体として描画され、左側に入力 A0〜A3 が並び、右側に7本のセグメント出力 a〜g が並びます。入力をスイッチ、カウンタ、または任意の4ビットロジックで駆動し、出力を7セグメントディスプレイに接続すると、数字が表示されます。
教育的価値
主要概念
- BCD 符号化 — 各10進数字 0〜9 を4ビットの2進値として表現する。
- 組み合わせデコード — 符号化された入力を、メモリやクロックなしで固定の出力パターンに変換する。
- ディスプレイ駆動 — 値（2進数）と、その表示（点灯セグメント）を分離する。
学習目標
- 7セグメントの真理値表を読み、各数字を点灯セグメントに対応付ける。
- 2進カウンタをデコーダとディスプレイに接続し、計数する数字を構築する。
- BCD デコーダで9を超える値が消灯される理由を理解する。
使用例・シナリオ
- 1桁の計数表示: 4ビットカウンタ → BCD-7セグメントデコーダ → 7セグメントディスプレイが 0〜9 を表示。
- 複数桁の時計やカウンタ: 桁ごとにデコーダ + ディスプレイを1組ずつ用意し、カスケード接続した mod-10 / mod-6 カウンタで駆動する（デジタル時計のデモを参照）。
- 手動実験: 4個のスイッチで BCD 値を設定し、ディスプレイが対応する数字を表示する。
応用
- デジタル時計、タイマー、ストップウォッチ。
- カウンタ、スコアボード、集計表示。
- 電圧計、温度計、その他の数値計測器の表示。
- 2進数を見える10進数字に変換するあらゆるプロジェクト。
制限
- 1桁の10進数字（0〜9）をデコードします。複数桁の数値には、桁ごとにデコーダ + ディスプレイが必要です。
- 入力 10〜15 は16進の文字を表示するのではなく、表示を消灯します。16進（0〜F）には、代わりに数字ディスプレイ（Digit Display）コンポーネントを使用してください。
- 純粋に組み合わせ回路であり、値を保持しません。数字を保持したい場合は、上流でラッチまたは計数してください。
関連コンポーネント
- 7セグメントディスプレイ — このデコーダが駆動する出力デバイス。
- デコーダ（3-to-8） / デコーダ（2-to-4） — ワンホットのアドレスデコーダ。関連するデコードロジック。
- 数字ディスプレイ（Digit Display） — デコーダを内蔵し、16進（0〜F）を直接表示する。外部デコーダ不要。
- カウンタ — このデコーダに BCD 値を供給する一般的なソース。
