數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第二章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)

1、第二章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容提要 本章介紹分析數(shù)字邏輯功能的數(shù)學(xué)方法。首先介紹邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算、常用公式和基本定理，然后介紹邏輯代數(shù)及其表示方法、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)。重點(diǎn)掌握卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)，為后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。1中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 本章的內(nèi)容2.1 概述2.2 邏輯代數(shù)中的三種基本運(yùn)算2.3 邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式2.4 邏輯代數(shù)的基本定理2.5 邏輯函數(shù)及其表示方法2.6 邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法2.7 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)2中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.1 概述 在數(shù)字電路中，1位二進(jìn)制數(shù)碼“0”和“1”不僅可以表示數(shù)量的大小，也可以表示事物的兩種不同的邏輯狀態(tài)，如電平的高低、開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)

2、、電機(jī)的起動(dòng)和停止、電燈的亮和滅等。這種只有兩種對(duì)立邏輯狀態(tài)的邏輯關(guān)系，稱(chēng)為二值邏輯。 當(dāng)二進(jìn)制數(shù)碼“0”和“1”表示二值邏輯，并按某種因果關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，稱(chēng)為邏輯運(yùn)算，最基本的三種邏輯運(yùn)算為“與”、“或”、“非”，它與算術(shù)運(yùn)算的本質(zhì)區(qū)別是“0”和“1”沒(méi)有數(shù)量的意義。故在邏輯運(yùn)算中1+1=1(或運(yùn)算）2.1.1 二值邏輯和邏輯運(yùn)算3中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 數(shù)字電路是一種開(kāi)關(guān)電路，輸入、輸出量是高、低電平，可以用二值變量（取值只能為0，l）來(lái)表示。輸入量和輸出量之間的關(guān)系是一種邏輯上的因果關(guān)系。仿效普通函數(shù)的概念，數(shù)字電路可以用邏輯函數(shù)的的數(shù)學(xué)工具來(lái)描述。2.1.2 數(shù)字電路的特點(diǎn)及描述工具 邏輯代

3、數(shù)是布爾代數(shù)在數(shù)字電路中二值邏輯的應(yīng)用，它首先是由英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治.布爾（George Boole）提出的，用在邏輯運(yùn)算上。后來(lái)用在數(shù)字電路中，就被稱(chēng)為開(kāi)關(guān)代數(shù)或邏輯代數(shù)，它是邏輯函數(shù)的基礎(chǔ)。4中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 注意：1. 邏輯代數(shù)和普通數(shù)學(xué)代數(shù)的運(yùn)算相似，如有交換律、結(jié)合律、分配律，而且邏輯代數(shù)中也用字母表示變量，叫邏輯變量。2. 邏輯代數(shù)和普通數(shù)學(xué)代數(shù)有本質(zhì)區(qū)別，普通數(shù)學(xué)代數(shù)中的變量取值可以是正數(shù)、負(fù)數(shù)、有理數(shù)和無(wú)理數(shù)，是進(jìn)行十進(jìn)制（09）數(shù)值運(yùn)算。而邏輯代數(shù)中變量的取值只有兩個(gè)：“0”和“1”。并且“0”和“1”沒(méi)有數(shù)值意義，它只是表示事物的兩種邏輯狀態(tài)。5中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.2 邏輯代

4、數(shù)中的三種基本運(yùn)算 在二值邏輯函數(shù)中，最基本的邏輯運(yùn)算有與（AND）、或（OR）、非（NOT）三種邏輯運(yùn)算。2.2.1 與運(yùn)算 與運(yùn)算也叫邏輯乘或邏輯與，即當(dāng)所有的條件都滿足時(shí)，事件才會(huì)發(fā)生，即“缺一不可。 如圖2.2.1所示電路，兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)控制一盞燈就是與邏輯事例，只有開(kāi)關(guān)A、B同時(shí)閉合時(shí)燈才會(huì)亮。 6中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 設(shè)開(kāi)關(guān)閉合用“1”表示，斷開(kāi)用“0”表示 ；燈亮用“1”表示，燈滅用“0”表示（邏輯賦值），則可得到表2.2.1所示的輸入輸出的邏輯關(guān)系，稱(chēng)為真值表 從表中可知，其邏輯規(guī)律服從“有0出0，全1才出1” 這種與邏輯可以寫(xiě)成下面的表達(dá)式： 稱(chēng)為與邏輯式，這種運(yùn)算稱(chēng)為與運(yùn)算7中

5、英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 也可以用圖2.2.2表示與邏輯，稱(chēng)為邏輯門(mén)或邏輯符號(hào)，實(shí)現(xiàn)與邏輯運(yùn)算的門(mén)電路稱(chēng)為與門(mén)。 2.2.2 或運(yùn)算 或運(yùn)算也叫邏輯加或邏輯或，即當(dāng)其中一個(gè)條件滿足時(shí)，事件就會(huì)發(fā)生，即“有一即可若有n個(gè)邏輯變量做與運(yùn)算，其邏輯式可表示為8中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 如圖2.2.3所示電路，兩個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)控制一盞燈就是或邏輯事例，只要開(kāi)關(guān)A、B有一個(gè)閉合時(shí)燈就會(huì)亮。 用與前面相同的邏輯賦值同樣也可得到其真值表如表2.2.2所示，其邏輯規(guī)律服從“有1出1，全0才出0” 其邏輯式為上式說(shuō)明：當(dāng)邏輯變量A、B有一個(gè)為1時(shí)，邏輯函數(shù)輸出Y就為1。只有A、B全為0，Y才為0。9中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 其邏輯門(mén)符號(hào)如

6、圖2.2.4所示，實(shí)現(xiàn)或邏輯運(yùn)算的門(mén)電路稱(chēng)為或門(mén)。若有n個(gè)邏輯變量做或運(yùn)算，其邏輯式可表示為3. 非邏輯運(yùn)算 條件具備時(shí)，事件不發(fā)生；條件不具備時(shí)，事件發(fā)生，這種因果關(guān)系叫做邏輯非，也稱(chēng)邏輯求反10中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 如圖2.2.5所示電路，一個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈就是非邏輯事例，當(dāng)開(kāi)關(guān)A閉合時(shí)燈就會(huì)不亮。 非邏輯運(yùn)算也叫邏輯非或非運(yùn)算、反相運(yùn)算，即輸出變量是輸入變量的相反狀態(tài)。其邏輯式為 用與前面相同的邏輯賦值同樣也可得到其真值表如表2.2.3所示注：上式也可寫(xiě)成11中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 其邏輯門(mén)符號(hào)如圖2.2.6所示，實(shí)現(xiàn)非邏輯運(yùn)算的門(mén)電路稱(chēng)為非門(mén) 以上為最基本的三種邏輯運(yùn)算，除此之外，還有下面的由基

7、本邏輯運(yùn)算組合出來(lái)的邏輯運(yùn)算4. 與非（NAND）邏輯運(yùn)算與非運(yùn)算是先與運(yùn)算后非運(yùn)算的組合。以二變量為例，布爾代數(shù)表達(dá)式為： 其真值表如表2.2.4所示12中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 其邏輯規(guī)律服從“有0出1，全1才出0” 實(shí)現(xiàn)與非運(yùn)算用與非門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2.2.7所示5. 或非（NOR）運(yùn)算 或非運(yùn)算是先或運(yùn)算后非運(yùn)算的組合。以二變量A、B為例，布爾代數(shù)表達(dá)式為： 13中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 或非邏輯規(guī)律服從有“1”出“0”全“0”出“1”或非運(yùn)算用或非門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2.2.8所示其真值表如表2.2.5所示14中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 與或非運(yùn)算是“先與后或再非”三種運(yùn)算的組合。以四變量為例，邏輯表達(dá)式為：

8、 上式說(shuō)明：當(dāng)輸入變量A、B同時(shí)為1或C、D同時(shí)為1時(shí)，輸出Y才等于0。與或非運(yùn)算是先或運(yùn)算后非運(yùn)算的組合。在工程應(yīng)用中，與或非運(yùn)算由與或非門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其真值表見(jiàn)書(shū)P22表2.2.6所示，邏輯符號(hào)如圖2.2.9所示6.與或非運(yùn)算15中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 其門(mén)電路的邏輯符號(hào)如圖2.2.10所示其布爾表達(dá)式（邏輯函數(shù)式）為7. 異或運(yùn)算符號(hào)“”表示異或運(yùn)算，即兩個(gè)輸入邏輯變量取值不同時(shí)Y=1，即不同為“1”相同為“0”，異或運(yùn)算用異或門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其真值表如表2.2.6所示16中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 異或運(yùn)算的性質(zhì)1. 交換律：2. 結(jié)合律：3.分配律：推論：當(dāng)n個(gè)變量做異或運(yùn)算時(shí)，若有偶數(shù)個(gè)變量取“1”時(shí)

9、，則函數(shù)為“0”；若奇數(shù)個(gè)變量取1時(shí)，則函數(shù)為1.4.17中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 8. 同或運(yùn)算：其布爾表達(dá)式為符號(hào)“”表示同或運(yùn)算，即兩個(gè)輸入變量值相同時(shí)Y=1，即相同為“1”不同為“0” 。同或運(yùn)算用同或門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它等價(jià)于異或門(mén)輸出加非門(mén)，其真值表如表2.2.7所示其門(mén)電路的邏輯符號(hào)如圖2.2.11所示18中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.3 邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式2.3.1 基本公式表2.3.1為邏輯代數(shù)的基本公式，也叫布爾恒等式表2.3.1 邏輯代數(shù)的基本公式返回A返回B19中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 A 0 = 0A + 0 = AA 1 = AA + 1 = 12. 交換律、結(jié)合律、分配律a. 交換

10、律： AB= BA A + B=B + Ab. 結(jié)合律：A（BC） =（ AB）C A +（ B C）= （AB） + Cc. 分配律：A( B + C) = AB + AC A + BC = (A + B)(A + C)1.關(guān)于變量與常數(shù)關(guān)系的定理說(shuō)明：由表中可以看出鏈接A20中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 a. 互補(bǔ)律：b. 重疊律：A A = A A + A = Ac. 非非律：d. 吸收律：A + A B = A A (A+B) = A e. 摩根定律：注：以上定律均可由真值表驗(yàn)證3.邏輯函數(shù)獨(dú)有的基本定理鏈接B21中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.3.2 若干常用公式表2.3.2為常用的一些公式表2.3.2

11、常用公式22中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 說(shuō)明：1. AABA：在兩個(gè)乘積項(xiàng)相加時(shí)，如果其中一項(xiàng)包含另一項(xiàng)，則這一項(xiàng)是多余的，可以刪掉；2. AABAB：在兩個(gè)乘積項(xiàng)相加時(shí)，如果其中一項(xiàng)含有另一項(xiàng)的取反因子，則此取反因子多余的，可從該項(xiàng)中刪除；3. ABA B A：在兩個(gè)乘積項(xiàng)相加時(shí)，如果它們其中的一個(gè)因子相同，而另一個(gè)因子取反，則兩項(xiàng)合并，保留相同因子；4. A（AB）A：在當(dāng)一項(xiàng)和包含這一項(xiàng)的和項(xiàng)相乘時(shí)，其和項(xiàng)可以消掉23中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 5.ABA CBC ABA C ：在三個(gè)乘積項(xiàng)相加時(shí)，如果前兩項(xiàng)中的一個(gè)因子互為反，那么剩余的因子組成的另一項(xiàng)則是多余的，可以刪掉； 公式ABA CBCD ABA

12、C 的原理和上述相同6. A（A B） A B ：如果某項(xiàng)和包含這一項(xiàng)的乘積項(xiàng)取反相乘時(shí)，則這一項(xiàng)可以刪掉；7. A （A B） A ：當(dāng)某個(gè)項(xiàng)取反和包含這一項(xiàng)的乘積項(xiàng)取反相乘時(shí)，則只保留這個(gè)取反項(xiàng)以上的公式比較常用，應(yīng)該能熟用，為以后邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)打好基礎(chǔ)24中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.4 邏輯代數(shù)的基本定理2.4.1 代入定理內(nèi)容：任何一個(gè)含有變量A 的等式，如果將所有出現(xiàn) A 的位置都用同一個(gè)邏輯函數(shù)G來(lái)替換，則等式仍然成立。利用代入定理可以證明一些公式，也可以將前面的兩變量常用公式推廣成多變量的公式25中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 證明：方程的左邊有A的地方代入G得：B(A十D)十C B(A十D)十BC

13、BA十BD十BC方程的右邊有A的地方代入G得：B(A十D)十BCBA十BD十BC故 B(A十D)十C B(A十D)十BC例2.4.1 若B(A十C)BA十BC，現(xiàn)將所有出現(xiàn)A的地方都代入函數(shù)GA十D，則證明等式仍成立26中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 證明：設(shè)GBC代入公式左右的B中同理設(shè)GBC代入式子左右的B例2.4.2 試用代入規(guī)則證明摩根定律適用多變量的情況可得故：可得27中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 內(nèi)容：若已知邏輯函數(shù)Y的邏輯式，則只要將Y式中所有的“.”換為“+”, “+”換為“.”,常量“0”換成“1”，“1”換成“0”，所有原變量（不帶非號(hào)）變成反變量，所有反變量換成原變量，得到的新函數(shù)即為原函數(shù)Y的反

14、函數(shù)（補(bǔ)函數(shù)） Y 。利用摩根定律，可以求一個(gè)邏輯函數(shù) 的反函數(shù)。2. 反演定理注意：1. 變換中必須保持先與后或 的順序； 2. 對(duì)跨越兩個(gè)或兩個(gè)以上變量的“非號(hào)”要保留不變；28中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：由摩根定理或直接求反例2.4.3 已知YA（BC ）C D ，求Y 29中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：由反演定理例2.4.4 若 Y（A B） CD +C，求反函數(shù)或直接求反得30中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 3.對(duì)偶規(guī)則對(duì)偶式：設(shè)Y是一個(gè)邏輯函數(shù)，如果將Y中所有的“+”換成與“”， “.”換成與“+” ，“1” 換成與“0”， “0” 換成與“1”，而變量保持不變，則所得的新的邏輯式 YD 稱(chēng)為Y的對(duì)偶式。如：

15、31中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 對(duì)偶規(guī)則：如果兩個(gè)函數(shù)Y和G相等，則其對(duì)偶式Y(jié)D和GD也必然相等，Vice versa。利用對(duì)偶式可以證明一些常用公式例1.1.5 試?yán)脤?duì)偶規(guī)則證明分配律 ABC=(A+B)(A+C)式子成立證明：設(shè)Y ABC，G (A+B)(A+C)，則它們的對(duì)偶式為由于故YG，即ABC=(A+B)(A+C)32中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 證明：設(shè)則它們的對(duì)偶式為由于故YG，即例1.1.6 試?yán)脤?duì)偶規(guī)則證明吸收律AABAB 式子成立33中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.5 邏輯函數(shù)的定義：其中：A1, A2 An稱(chēng)為n個(gè)輸入邏輯變量，取值只能是“0” 或是“1”，Y為輸出邏輯變量，取值只能是“0”或 是

16、“1”則F稱(chēng)為n變量的邏輯函數(shù) 在數(shù)字電路中，輸入為二值邏輯變量，輸出也是二值變量，則表示輸入輸出的邏輯函數(shù)關(guān)系，即如 YAB C，表示輸出等于變量B取反和變量C的與，再和變量A相或。2.5.1 邏輯函數(shù)34中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 一 、邏輯真值表2.5.2邏輯函數(shù)的幾種表示方法 邏輯函數(shù)的表示方法很多，比較常用的如下： 邏輯真值表就是采用一種表格來(lái)表示邏輯函數(shù)的運(yùn)算關(guān)系，其中輸入部分列出輸入邏輯變量的所有可能取值得組合，輸出部分根據(jù)邏輯函數(shù)得到相應(yīng)的輸出邏輯變量值。 如表2.5.1表示的異或邏輯關(guān)系的函數(shù)，即YBA011101110000輸出輸入表2.5.1YA B AB 35中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 二

17、 、邏輯函數(shù)式 按一定邏輯規(guī)律寫(xiě)成的函數(shù)形式，也是邏輯代數(shù)式。與普通函數(shù)數(shù)不同的是，邏輯函數(shù)式中的輸入輸出變量都是二值的邏輯變量。如異或關(guān)系的邏輯函數(shù)可寫(xiě)成YA B AB 三、 邏輯圖法 采用規(guī)定的圖形符號(hào)，來(lái)構(gòu)成邏輯函數(shù)運(yùn)算關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖形圖2.5.1表示的是異或關(guān)系的邏輯圖36中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 四 波形圖法: 一種表示輸入輸出變量動(dòng)態(tài)變化的圖形，反映了函數(shù)值隨時(shí)間變化的規(guī)律，也稱(chēng)時(shí)序圖。如圖2.5.2表示異或邏輯關(guān)系的波形。 除上面介紹的四種邏輯函數(shù)表示方法外，還有卡諾圖法、點(diǎn)陣圖法及硬件描述語(yǔ)言等。在后面的課程中將重點(diǎn)介紹卡諾圖法。37中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 五、各種表示方法間的相互轉(zhuǎn)換 在設(shè)計(jì)

18、數(shù)字電路時(shí)，有時(shí)需要進(jìn)行各種表示邏輯函數(shù)方法的轉(zhuǎn)換。1. 真值表與邏輯函數(shù)式的相互轉(zhuǎn)換 通過(guò)下面的例子得出由真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)的方法例2.5.1 某邏輯函數(shù)的真值表如表2.5.2所示，寫(xiě)出邏輯函數(shù)式輸入輸出ABCY100001111001100110101010101101001表2.5.2輸出Y200010111（1）由真值表寫(xiě)邏輯函數(shù)式38中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：邏輯式為輸入輸出ABCY100001111001100110101010101101001表2.5.2輸出Y200010111總結(jié)：找出真值表中使邏輯函數(shù)為“1”的輸入變量的組合；39中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 對(duì)應(yīng)每個(gè)輸出為“1”變量組合關(guān)

19、系為與的關(guān)系，即乘積項(xiàng)，其中如圖輸入變量取值為“1 ”的寫(xiě)成原變量，輸入變量取值為“0”的寫(xiě)成反變量，如A B C輸入輸出ABCY100001111001100110101010101101001表2.5.2輸出Y200010111將這些乘積項(xiàng)相加，即得到輸出的邏輯式40中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.5.2 已知真值表如表2.5.3所示，試寫(xiě)出輸出的邏輯函數(shù)輸入輸出ABCY00001111001100110101010110010110表2.5.3解：其輸出的邏輯函數(shù)為41中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 （2）由邏輯函數(shù)式寫(xiě)出真值表 將輸入變量所有取值組合，代入邏輯函數(shù)式，得出輸出的值，并以表的形式表示出來(lái)。例2

20、.5.3 寫(xiě)出邏輯函數(shù)YAB C 的真值表解：其真值表如表2.5.4所示輸入輸出ABCY00001111001100110101010110111110表2.5.442中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.邏輯函數(shù)式與邏輯圖的相互轉(zhuǎn)換（1）由邏輯函數(shù)式畫(huà)出邏輯圖 用邏輯符號(hào)代替邏輯函數(shù)中的邏輯關(guān)系，即可得到所求的邏輯圖例2.5.4 畫(huà)出邏輯函數(shù)Y（AB+C ） （ AC ） B 的邏輯電路解：其實(shí)現(xiàn)電路如圖2.5.3所示43中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 （2）由邏輯圖寫(xiě)出邏輯函數(shù)式 已知邏輯圖，根據(jù)邏輯門(mén)的輸入輸出關(guān)系，寫(xiě)出整個(gè)邏輯圖的輸入輸出關(guān)系，得出輸出的邏輯函數(shù)式例2.5.5 已知邏輯電路如圖2.5.4，試寫(xiě)出輸出

21、端的邏輯函數(shù)式，并寫(xiě)出真值表解：輸出的邏輯式為44中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 由邏輯式寫(xiě)出真值表，如表2.5.5所示輸入輸出ABCY00001111001100110101010101010011表2.5.545中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.5.6 設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路，當(dāng)三個(gè)輸入A、B、C至少有兩個(gè)為低電平時(shí)，該電路輸出為高，試寫(xiě)出該要求的真值表和邏輯表達(dá)式，畫(huà)出實(shí)現(xiàn)的邏輯圖解：由邏輯要求寫(xiě)出真值表，如表2.5.6所示輸入輸出ABCY00001111001100110101010111101000表2.5.646中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 由真值表寫(xiě)出邏輯式為輸入輸出ABCY00001111001100110101010

22、111101000表2.5.647中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 其實(shí)現(xiàn)的邏輯圖如圖2.5.5所示48中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 3.波形圖與真值表的相互轉(zhuǎn)換（1）由波形圖得到真值表 根據(jù)所給的波形，列出各輸入變量組合所對(duì)應(yīng)的輸出值例2.5.7 已知邏輯函數(shù)Y的輸出波形如圖2.5.6所示，試分析其邏輯功能。解：由所給的波形寫(xiě)出輸入輸出的真值表，如表2.5.7所示49中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 由真值表可知，當(dāng)輸入變量A、B取值相同時(shí)，輸出Y1； A、B取值不同時(shí)，輸出Y0。故輸出和輸入是同或關(guān)系。其邏輯函數(shù)式為YBA111001010100輸出輸入表2.5.750中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.5.8 已知圖2.5. 7所示是某個(gè)數(shù)字

23、邏輯電路的輸入輸出波形，試畫(huà)出該組合邏輯電路圖，并判斷其邏輯功能解:由波形得出真值表如表2.5.8所示輸入輸出ABCY00001111001100110101010101101001表2.5.851中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 由真值表寫(xiě)出輸出的邏輯式輸入輸出ABCY00001111001100110101010101101001表2.5.8由真值表可知，當(dāng)輸出有奇數(shù)個(gè)“1”時(shí)，輸入為“1”。故此電路為“判奇電路”，其邏輯圖如圖2.5.8所示52中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 （2）由真值表畫(huà)出波形圖按照真值表的輸入取值，畫(huà)出輸入輸出的波形。例2.5.9 已知邏輯函數(shù)的真值表如表2.5.9所示，試畫(huà)出輸入輸出波形和輸出

24、端的邏輯函數(shù)式。輸入輸出ABCY00001111001100110101010111001000表2.5.9解：由真值表畫(huà)出輸入輸出波形如圖2.5.9所示53中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 輸出端的邏輯式為輸入輸出ABCY00001111001100110101010111001000表2.5.954中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.5.3 邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)型 一種輸入輸出的邏輯關(guān)系可以有多種等效的表達(dá)式表示，但可以化為標(biāo)準(zhǔn)形式。其標(biāo)準(zhǔn)型有兩種：標(biāo)準(zhǔn)與或式和標(biāo)準(zhǔn)或與式1.最小項(xiàng)a. 定義: 在n變量的邏輯函數(shù)中，設(shè)有n個(gè)變量A1 An，而 m 是由所有這n個(gè)變量組成的乘積項(xiàng)（與項(xiàng)）。若m中包含的每一個(gè)變量都以A i

25、或A i 的形式出現(xiàn)一次且僅一次，則稱(chēng)m 是n變量的最小項(xiàng)。注：n個(gè)變量構(gòu)成的最小項(xiàng)有2n個(gè)，通常用 mi 表示第i 個(gè)最小項(xiàng)，變量按A1 An排列，以原變量出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的值為“1”，以反變量出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的值取“0”，按二進(jìn)制排列時(shí)，其十進(jìn)制數(shù)即為i 。一、最小項(xiàng)和最大項(xiàng)55中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 表2.5.10、表2.5.11、表2.5.12分別為二變量、三變量和四變量的最小項(xiàng)56中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 57中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b. 最小項(xiàng)的性質(zhì)對(duì)于任一個(gè)最小項(xiàng)，僅有一組變量取值使它的值為“1”，而其它取值均使它為“0”。或者說(shuō)在輸入變量的任何取值必有一個(gè)最小項(xiàng)也僅有一個(gè)最小項(xiàng)的值為“1”。n變量組成的全體最

26、小項(xiàng)之邏輯和為“1”。即58中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.最大項(xiàng)a. 定義：在n變量的邏輯函數(shù)中，設(shè)有n 個(gè)變量A1 An，而M是由所有這n個(gè)變量組成的和項(xiàng)（或項(xiàng)）。若M中包含的每一個(gè)變量都以Ai或A i 的形式出現(xiàn)一次且僅一次，則M是n變量的最大項(xiàng)。注： n個(gè)變量構(gòu)成的最大項(xiàng)也有2n個(gè)，通常用Mi表示第i個(gè)最大項(xiàng)，變量按A1 An排列，以原變量出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的值為“0”，以反變量出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的值取“1”，按二進(jìn)制排列時(shí)，其十進(jìn)制數(shù)即為i 。59中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 表2.5.13、表2.5.14分別為二變量、三變量的最大項(xiàng)，四變量最大項(xiàng)課下自己寫(xiě)出60中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b. 最大項(xiàng)的性質(zhì)對(duì)于任一個(gè)最大項(xiàng)，僅有

27、一組變量取值使它的值為“0”，而其它取值均使它為“1”?；蛘哒f(shuō)在輸入變量的任何取值必有一個(gè)最大項(xiàng)也僅有一個(gè)最大項(xiàng)的值為“0”。n變量組成的全體最大項(xiàng)之邏輯積為“0”。即61中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 二、 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或式型最小項(xiàng)之和標(biāo)準(zhǔn)型如與或型特點(diǎn)：1.式子為乘積和的形式； 2.不一定包含所有的最小項(xiàng)，但每一 項(xiàng)必須為最小項(xiàng)62中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 標(biāo)準(zhǔn)與或式的寫(xiě)法： 在n變量的邏輯函數(shù)中，若某一乘積項(xiàng)由于缺少一個(gè)變量不是最小項(xiàng)，則在這項(xiàng)中添加此變量與這個(gè)變量的反變量之和這一項(xiàng)，使之稱(chēng)為最小項(xiàng)，即利用公式AA1例2.5.10 將邏輯函數(shù)YAB C寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)與或式解：注意：變量的排列順序。63中英文日?qǐng)?bào)

28、導(dǎo)航站 三、 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)或與式型最大項(xiàng)之積標(biāo)準(zhǔn)型如與或型特點(diǎn)：1.式子為和積的形式； 2.邏輯函數(shù)不一定包含所有的最大 項(xiàng)， 但每一項(xiàng)必須為最大項(xiàng)64中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 標(biāo)準(zhǔn)或與式的寫(xiě)法： 在n變量的邏輯函數(shù)中，若某一和項(xiàng)由于缺少一個(gè)變量不是最大項(xiàng)，則在這項(xiàng)中加上此變量與這個(gè)變量的反變量之積這一項(xiàng)，即利用公式AA0，然后利用公式ABC（AB）（AC）使之稱(chēng)為最大項(xiàng)例2.5.11 將邏輯函數(shù)YAC B C寫(xiě)成或與式解：65中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 四、 最小項(xiàng)與最大項(xiàng)的關(guān)系設(shè)有三變量A、B、C的最小項(xiàng)，如m5 ABC，對(duì)其求反得由此可知對(duì)于n 變量中任意一對(duì)最小項(xiàng) mi 和最大項(xiàng)Mi ，都是互補(bǔ)的，即

29、66中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 五、標(biāo)準(zhǔn)與或式和或與式之間的關(guān)系若某函數(shù)寫(xiě)成最小項(xiàng)之和的形式為則此函數(shù)的反函數(shù)必為如表2.5.15中67中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 上式或?qū)懗衫梅囱荻ɡ砜傻?8中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 六、邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式： 有時(shí)需要把任意邏輯函數(shù)變換為兩種標(biāo)準(zhǔn)形式：與或式（最小項(xiàng)之和）和或與式（最大項(xiàng)之積）。實(shí)現(xiàn)這種變換方法很多，可以利用添項(xiàng)、真值表、卡諾圖等實(shí)現(xiàn)，這里介紹利用添項(xiàng)和真值表將邏輯函數(shù)變換成標(biāo)準(zhǔn)型。1.利用真值表 首先寫(xiě)出邏輯函數(shù)的真值表，由真值表寫(xiě)出最小項(xiàng)和最大項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)與或式寫(xiě)法 ：由真值表確定邏輯函數(shù)為“1”的項(xiàng)作為函數(shù)的最小項(xiàng)(乘積項(xiàng)）。若輸入變量取“1”，則寫(xiě)成原變量；若輸

30、入變量取值為“0”，則寫(xiě)成反變量。不同的輸出“1”為和的關(guān)系。69中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 標(biāo)準(zhǔn)或與式寫(xiě)法 ：由真值表確定邏輯函數(shù)為“0”的項(xiàng)作為函數(shù)的最大項(xiàng)（和項(xiàng)）。若輸入變量取“1”，則寫(xiě)成反變量；若輸入變量取值為“0”，則寫(xiě)成原變量。不同的輸出“0”為積的關(guān)系。例2.5.12 試將下列函數(shù)利用真值表轉(zhuǎn)化成兩種標(biāo)準(zhǔn)形式解：其真值表如表2.5.16所示70中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)或與型為則邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或型為71中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 標(biāo)準(zhǔn)或與式的寫(xiě)法：在邏輯函數(shù)中，先將邏輯函數(shù)化為和積式。若某一和項(xiàng)由于缺少一個(gè)變量不是最大項(xiàng)，則在這項(xiàng)中添加此變量與這個(gè)變量的反變量之積這一項(xiàng)，再利用AABB （

31、AB）（AB ）使之稱(chēng)為最大項(xiàng)2.利用公式AA1及AA0將邏輯函數(shù)變換為與或式和或與式標(biāo)準(zhǔn)與或式寫(xiě)法 ：在邏輯函數(shù)中，先將函數(shù)化成與或式（不一定是最小項(xiàng)），則在與項(xiàng)中利用公式 AA1添加所缺的邏輯變量，寫(xiě)成最小項(xiàng)的形式例2.5.13 試?yán)锰砑禹?xiàng)的方法將下面邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化成與或標(biāo)準(zhǔn)式72中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：標(biāo)準(zhǔn)與或式為例2.5.14 試用添加項(xiàng)方法將下面邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化成或與標(biāo)準(zhǔn)式解:73中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 a. 在將一個(gè)n變量的邏輯函數(shù)寫(xiě)成與或式（最小項(xiàng)之和）后，若要寫(xiě)成或與式（最大項(xiàng)之和）時(shí)，其最大項(xiàng)的編號(hào)是除了最小項(xiàng)編號(hào)外的號(hào)碼，最小項(xiàng)與最大項(xiàng)的總個(gè)數(shù)為2n；b. 由i個(gè)最小項(xiàng)構(gòu)成的與或式（最

32、小項(xiàng)之和）邏輯函數(shù)，其反函數(shù)可以用i個(gè)最大項(xiàng)的或與式（最大項(xiàng)之和）表示，其編號(hào)與最小項(xiàng)編號(hào)相同?？偨Y(jié)：74中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例1.2.5 將下面邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化成兩種標(biāo)準(zhǔn)式，并求其反函數(shù)解：標(biāo)準(zhǔn)與或式為標(biāo)準(zhǔn)或與式為75中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 （注：反函數(shù)的最大項(xiàng)編碼與原函數(shù)最小項(xiàng)編碼相同）反函數(shù)為76中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.5.4 邏輯函數(shù)形式的變換 除了上述標(biāo)準(zhǔn)與或式和標(biāo)準(zhǔn)或與式的外，還需要將邏輯函數(shù)變換成其它形式。假如給出的是一般與或式，要用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，就需要將其變成與非與非式。 一、與或式化為與非與非式利用反演定理 例2.5.10 將下式Y(jié)=AC+BC用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，并畫(huà)出邏輯圖。 解：用二次求反，將

33、第一級(jí)非號(hào)用摩根定理拆開(kāi)，第二級(jí)保持不變。77中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 如果本身有反變量輸入，則用二級(jí)與非門(mén)就可實(shí)現(xiàn)該函數(shù)，其邏輯電路如圖2.5.10所示。如果只有原變量輸入，另外要用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)反相C ，其邏輯電路如圖2.5.11所示78中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 二、將與非式化為與或非式例2.5.11將Y=AC+BC 用與或非門(mén)實(shí)現(xiàn)，畫(huà)出邏輯圖。 解：先用反演定理求函數(shù)Y的反函數(shù)Y ，并整理成與或式，再將左邊的反號(hào)移到等式右邊，即兩邊同時(shí)求反。這就可用與或門(mén)實(shí)現(xiàn)。其電路如圖2.5.12所示多余項(xiàng)79中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 三、將與或式化為或非或非式 解：先將函數(shù)Y化為與或非形式，再用反演定理求Y ，并用摩 根定理展

34、開(kāi)，再求Y，就可得到或非或非式。 例2.5.11 將下式Y(jié)=AC+BC 用或非門(mén)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)現(xiàn)電路如圖2.5.13所示80中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 或者先寫(xiě)成最大項(xiàng)之積形式，再兩次取反，利用反演定理得到或非式81中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.6 邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法 一個(gè)邏輯函數(shù)有多種不同形式的邏輯表達(dá)式，雖然描述的邏輯功能相同，但電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和成本是不同的。邏輯表達(dá)式越簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)的電路越簡(jiǎn)單可靠，且低成本。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須將邏輯函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化。注：隨著集成電路的發(fā)展，集成芯片的種類(lèi)越來(lái)越多。邏輯函數(shù)是否“最簡(jiǎn)”已無(wú)太大意義。但作為設(shè)計(jì)思路，特別對(duì)于中小規(guī)模集成電路，邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化是不能忽視的邏輯函數(shù)的簡(jiǎn)化

35、方法很多，主要有邏輯代數(shù)簡(jiǎn)化法（公式法）和卡諾圖法82中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.6.1 公式化簡(jiǎn)法 公式法化簡(jiǎn)就是利用邏輯代數(shù)的一些定理、公式和運(yùn)算規(guī)則，將邏輯函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化。實(shí)現(xiàn)電路的器件不同，最終要得到的邏函數(shù)的形式不同，其最簡(jiǎn)的定義也不同。 對(duì)于要小規(guī)模集成門(mén)電路實(shí)現(xiàn)的電路，常用的門(mén)為與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)等。由上一節(jié)可知，其最終都可以由與或式、或與式轉(zhuǎn)換而成。故最常用的是最簡(jiǎn)與或式和最簡(jiǎn)或與式。最簡(jiǎn)與或式：最簡(jiǎn)的與或式所含乘積項(xiàng)最少，且每個(gè)乘積項(xiàng)中的因子也最少。最簡(jiǎn)或與式：最簡(jiǎn)的或與式所含和項(xiàng)最少，且每個(gè)和項(xiàng)中的相加的項(xiàng)也最少。83中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 1.與或式的簡(jiǎn)化(1)與或式：就是先與后

36、或式（乘積和），最簡(jiǎn)的與或式是所含與項(xiàng)最少，且每個(gè)與項(xiàng)的邏輯變量最少，則這個(gè)與或式是最簡(jiǎn)的。下面討論公式法常用的化簡(jiǎn)方法。上式Y(jié)1和Y2實(shí)現(xiàn)同樣的邏輯功能，但Y1中不僅所含變量多，而且乘積項(xiàng)也多了一項(xiàng)，要用3個(gè)與門(mén)（不含非門(mén)）和一個(gè)或門(mén)實(shí)現(xiàn)，而Y2的變量有3個(gè)，兩個(gè)乘積項(xiàng)，用2個(gè)與門(mén)、1個(gè)或門(mén)實(shí)現(xiàn)即可，這樣即節(jié)省元件，也減少布線和功耗。2.6.1 公式化簡(jiǎn)法84中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 (2) 與或式的簡(jiǎn)化方法a. 合并項(xiàng)法：利用ABABB消去一個(gè)變量；b. 消除法：利用A ABAB消去多余變量；c. 配項(xiàng)法：利用 AA 1 增加一些項(xiàng)，再進(jìn)行簡(jiǎn)化說(shuō)明：一般化簡(jiǎn)需要各種方法綜合起來(lái)?；?jiǎn)需要技巧和經(jīng)驗(yàn)

37、，需多練習(xí)。另外最后的結(jié)果是否為最簡(jiǎn)，難以判斷。2.6.1 公式化簡(jiǎn)法85中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.1 將下式化為最簡(jiǎn)與或式配項(xiàng)ABC解法一：配項(xiàng)法2.6.1 公式化簡(jiǎn)法86中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解法二：用吸收法和消去法二種方法結(jié)果一致，但過(guò)程繁簡(jiǎn)不同。盡量選擇最佳方法，使化簡(jiǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單2.6.1 公式化簡(jiǎn)法87中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.2 試將下面的邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化為最簡(jiǎn)與或式解：注：從原式看，很難看出是不是最簡(jiǎn)，而且用代數(shù)法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)，不僅要熟悉邏輯代數(shù)公式，而且要靈活運(yùn)用，而且不能保證最后結(jié)果最簡(jiǎn)。2.6.1 公式化簡(jiǎn)法88中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.3 試將下面邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化成最簡(jiǎn)與或式解：

38、多余項(xiàng)反演定理2.6.1 公式化簡(jiǎn)法89中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 練習(xí)：試將下面邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化成最簡(jiǎn)與或式2.6.1 公式化簡(jiǎn)法90中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.或與式的簡(jiǎn)化a.利用公式A（AB）A 及A（A+B)=A化簡(jiǎn)解：例2.6.4 試將下面的邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化為最簡(jiǎn)或與式2.6.1 公式化簡(jiǎn)法91中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b. 利用兩次求對(duì)偶式進(jìn)行簡(jiǎn)化再求對(duì)偶式如例2.6.4的邏輯函數(shù)：其對(duì)偶式為2.6.1 公式化簡(jiǎn)法92中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法 公式法簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)不直觀，且要熟練掌握邏輯代數(shù)的公式以及簡(jiǎn)化技巧，而卡諾圖法能克服公式法的不足，可以直觀地給出簡(jiǎn)化的結(jié)果。一.卡諾圖a. 定義：將邏輯函數(shù)

39、的真值表圖形化，把真值表中的變量分成兩組分別排列在行和列的方格中，就構(gòu)成二維圖表，即為卡諾圖，它是由卡諾（Karnaugh）和范奇（Veich）提出的。b. 卡諾圖的構(gòu)成：將最小項(xiàng)按相鄰性排列成矩陣，就構(gòu)成卡諾圖實(shí)質(zhì)是將邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)之和的以圖形的方式表示出來(lái)。最小項(xiàng)的相鄰性就是它們中變量只有一個(gè)是不同的。93中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 下面表2.6.1 是二變量的卡諾圖2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法94中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 表2.6.2為三變量的卡諾圖2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法95中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 表2.6.3為4變量的卡諾圖2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法96中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 從上面卡諾圖可以看出 任意兩個(gè)相鄰的最小

40、項(xiàng)在圖上是相鄰的，并且圖中最左列的最小項(xiàng)與左右列相應(yīng)最小項(xiàng)也是相鄰的（如m0和m2， m9和m10 )。位于最上面和最下面的相應(yīng)最小項(xiàng)也是相鄰的（ m0和m9 , m2和m10)，所以四變量的最小項(xiàng)有四個(gè)相鄰最小項(xiàng)。可以證明n變量的卡諾圖中的最小項(xiàng)有n個(gè)相鄰最小項(xiàng)2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法97中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 n變量的卡諾圖可有n1變量的卡諾圖采用折疊法構(gòu)成,如五變量的卡諾圖可由四變量的卡諾圖折疊得到，如表2.6.42.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法98中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 二. 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法 如果畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖，首先將邏輯函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)與或型（最小項(xiàng)和），在相應(yīng)的最小項(xiàng)位置填“1”，其方法如下

41、a. 利用真值表：將邏輯函數(shù)的真值表做出，將表中對(duì)應(yīng)“1”項(xiàng)的最小項(xiàng)填到卡諾圖中2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法例2.6.5 畫(huà)出下面函數(shù)的卡諾圖99中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：其真值表如表2.6.5所示,其卡諾圖如表2.6.6所示輸入輸出ABCY00001111001100110101010100110001表2.6.52.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法100中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b.化為標(biāo)準(zhǔn)與或型例2.6.6 畫(huà)出下面邏輯函數(shù)的卡諾圖解：2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法101中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 卡諾圖如表2.6.62.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法102中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 (3)觀察法 采用觀察法不需要前兩種方法需要將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)

42、，而是采用觀察邏輯函數(shù)，將應(yīng)為“1”的項(xiàng)填到卡諾圖中例2.6.7 用卡諾圖表示下面的邏輯函數(shù)解：其卡諾圖如表2.6.7所示2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法AA11111111103中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.8 畫(huà)出下列函數(shù)的卡諾圖解:Y的卡諾圖如表2.6.8所示2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法1111111111104中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.9 畫(huà)出下列函數(shù)的卡諾圖解: Y的卡諾圖如表2.6.9所示2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法111111111105中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 練習(xí)：畫(huà)出下列函數(shù)的卡諾圖2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法106中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 三、利用卡諾圖簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)卡諾圖的性質(zhì)a. 卡諾圖上任何2（21)個(gè)

43、標(biāo)“1”的相鄰最小項(xiàng)，可以合并成一項(xiàng)，并消去1個(gè)取值不同的變量例如表2.6.10中，有消去變量D2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法107中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b. 卡諾圖上任何4（22)個(gè)標(biāo)“1”的相鄰最小項(xiàng)，可以合并成一項(xiàng)，并消去2個(gè)取值不同的變量例如表2.6.11中，有消去變量AC2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法108中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法109中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 c. 卡諾圖上任何8（23)個(gè)標(biāo)“1”的相鄰最小項(xiàng)，可以合并成一項(xiàng)，并消去3個(gè)取值不同的變量例如表2.6.12中，有消去變量ABC2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法110中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 或者下面的圈“1”法2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法111中英

44、文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 卡諾圖簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)為與或式的步驟a. 將邏輯函數(shù)化為最小項(xiàng)（可略去）；b. 畫(huà)出表示該邏輯函數(shù)的卡諾圖；c. 找出可以合并的最小項(xiàng),即1的項(xiàng)（必須是2n個(gè)1)，進(jìn)行圈“1”，圈“1”的規(guī)則為：2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法* 圈內(nèi)的“1”必須是2n個(gè)；* “1”可以重復(fù)圈，但每圈一次必須包含沒(méi)圈過(guò)的“1”；* 每個(gè)圈包含“1”的個(gè)數(shù)盡可能多，但必須相鄰，必須為2n 個(gè)；112中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 圈“1”的規(guī)則為2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法* 圈數(shù)盡可能的少；* 要圈完卡諾圖上所有的“1”。d. 圈好“1”后寫(xiě)出每個(gè)圈的乘積項(xiàng)，然后相加，即為簡(jiǎn)化后的邏輯函數(shù)。注：卡諾圖化簡(jiǎn)不是唯一，不同的圈法

45、得到的簡(jiǎn)化結(jié)果不同，但實(shí)現(xiàn)的邏輯功能相同的。113中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 解：其卡諾圖如表2.6.13所示圈法如圖，則例2.6.10 用卡諾圖簡(jiǎn)化下面邏輯函數(shù)2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法111111114中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 或者圈法如表2.6.14所示，則故卡諾圖簡(jiǎn)化不是唯一的2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法與第一種圈法相比115中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.11 用卡諾圖簡(jiǎn)化下面邏輯函數(shù)解：其卡諾圖如表2.6.15所示則簡(jiǎn)化后的邏輯函數(shù)為12.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法11111111111116中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 注： 以上是通過(guò)合并卡諾圖中的“1”項(xiàng)來(lái)簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的，有時(shí)也通過(guò)合并“0”項(xiàng)先求F的反函數(shù)，再求反得Y例

46、如上面的例題,圈“0”情況如表2.6.15所示，可得1111111111112.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法117中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.12 用卡諾圖簡(jiǎn)化下面邏輯函數(shù)解:卡諾圖如表2.6.16可得2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法11111111111118中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 練習(xí)： 利用卡諾圖簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)為或與式 在卡諾圖上圈“0”的最小項(xiàng)，其規(guī)則與化成與或式相同，但寫(xiě)最簡(jiǎn)或與式時(shí)，消去取值不同的變量，保留取值相同的變量。寫(xiě)相同變量時(shí)，取值為“0”寫(xiě)成原變量，取值為“1”寫(xiě)成反變量，每個(gè)圈寫(xiě)這些相同變量的和，不同的圈為乘積的關(guān)系。2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法119中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.13 用卡諾圖將下

47、面邏輯函數(shù)簡(jiǎn)化成最簡(jiǎn)與或式和或與式解：其卡諾圖如表2.6.17所示對(duì)于與或式，圈“1”，則注：Y的最簡(jiǎn)與或式不是唯一的2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法11111111000000001120中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 對(duì)于與或式，圈“0”，則由表2.6.17的卡諾圖可得故2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法121中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.14 試將下面邏輯函數(shù)化成最簡(jiǎn)與或式和或與式。解：卡諾圖如表2.6.18所示圈“1”化成最簡(jiǎn)與或式，則可得2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法0111111000000000122中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 圈“0”化成最簡(jiǎn)或與式為2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法123中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.15 試將下面邏輯函

48、數(shù)化成最簡(jiǎn)與或式和或與式解：由于最大項(xiàng)對(duì)應(yīng)輸入函數(shù)取值為“0”，如 M6AB C D，當(dāng)ABCD0110時(shí)，M6=0，故在相應(yīng)最大項(xiàng)的位置上填“0”即可得邏輯函數(shù)的卡諾圖。則Y的卡諾圖如表2.6.19所示則最簡(jiǎn)與或式為2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法0000000111111111124中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 圈“0”可得最簡(jiǎn)的或與式為2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法125中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 練習(xí)：將下列函數(shù)簡(jiǎn)化成最簡(jiǎn)與或式和或與式2.6.2 卡諾圖化簡(jiǎn)法*2.6.3 奎恩麥克拉斯基化簡(jiǎn)法（QM法）（自學(xué)）126中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 2.7 具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無(wú)關(guān)項(xiàng)1.

49、定義：a.約束項(xiàng) ：在邏輯函數(shù)中，輸入變量的取值不是任意的，受到限制。對(duì)輸入變量取值所加的限制稱(chēng)為約束，被約束的項(xiàng)叫做約束項(xiàng)。例如有三個(gè)邏輯變量A、B、C分別表示一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。若A1表示電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，B1表示電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，C1表示電動(dòng)機(jī)停止，則其ABC的只能是100、010、001，而其它的狀態(tài)如000、011、101、110、111是不能出現(xiàn)的狀態(tài)，故ABC為具有約束的變量，恒為0。可寫(xiě)成這些恒等于“0”的最小項(xiàng)稱(chēng)為約束項(xiàng)127中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 b.任意項(xiàng)：輸入變量的某些取值對(duì)電路的功能沒(méi)影響，這些項(xiàng)稱(chēng)為任意項(xiàng) 。 例如8421BCD碼取值為0000 1001十個(gè)狀態(tài)，而1010

50、1111這六個(gè)狀態(tài)不可能出現(xiàn)，故對(duì)應(yīng)的函數(shù)取“0”或取“1”對(duì)函數(shù)沒(méi)有影響，這些項(xiàng)就是任意項(xiàng)項(xiàng)。c.無(wú)關(guān)項(xiàng)：將約束項(xiàng)和任意項(xiàng)統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)關(guān)項(xiàng) 。即把這些最小項(xiàng)是否寫(xiě)入卡諾圖對(duì)邏輯函數(shù)無(wú)影響2. 含有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)的表示方法最小項(xiàng)的表達(dá)式為其中d為無(wú)關(guān)項(xiàng)也可以寫(xiě)成2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無(wú)關(guān)項(xiàng)128中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 化簡(jiǎn)時(shí)，根據(jù)需要無(wú)關(guān)項(xiàng)可以作為“1”也可作“0”處理，以得到相鄰最小項(xiàng)矩形組合最大（包含“1”的個(gè)數(shù)最多）為原則。3. 無(wú)關(guān)項(xiàng)在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)中的應(yīng)用利用無(wú)關(guān)項(xiàng)可以使得函數(shù)進(jìn)一步簡(jiǎn)化步驟： 將給定的邏輯函數(shù)的卡諾圖畫(huà)出來(lái);將無(wú)關(guān)項(xiàng)中的最小項(xiàng)在卡諾圖相應(yīng)位置用“ ”表示出來(lái)；2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無(wú)關(guān)項(xiàng)129中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 例2.6.1 用卡諾圖簡(jiǎn)化下列邏輯函數(shù)，并寫(xiě)成最簡(jiǎn)與或式和或與式解：Y的卡諾圖如表2.6.1所示則最簡(jiǎn)與或式為2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無(wú)關(guān)項(xiàng)111111130中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 還有另一種圈法，如圖2.6.2所示簡(jiǎn)化后的邏輯函數(shù)為2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯函數(shù)式中的無(wú)關(guān)項(xiàng)此種圈法圈數(shù)少，變量少，比上一種簡(jiǎn)單131中英文日?qǐng)?bào)導(dǎo)航站 寫(xiě)成或與式為2.7.1 約束項(xiàng)、任意項(xiàng)和邏輯