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用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)

 昵稱12483407 2013-05-30

一、卡諾圖

    邏輯函數(shù)可以用卡諾圖表示。所謂卡諾圖,就是邏輯函數(shù)的一種圖形表示。對n個變量的卡諾圖來說,有2 個小方格組成,每一小方格代表一個最小項。在卡諾圖中,幾何位置相鄰(包括邊緣、四角)的小方格在邏輯上也是相鄰的。

二、最小項的定義及基本性質:

1、最小項的定義

    n個變量的邏輯函數(shù)中,如乘積項中包含了全部變量,并且每個變量在該乘積項中或以原變量或以反變量的形式但只出現(xiàn)一次,則該乘積項就定義為該邏輯函數(shù)的最小項。通常用m表示最小項,其下標為最小項的編號。編號的方法是:最小項的原變量取1,反變量取0,則最小項取值為一組二進制數(shù),其對應的十進制數(shù)便為該最小項的編號。如最小項 對應的變量取值為000,它對應十進制數(shù)為0。因此,最小項 的編號為m ,如最小項 的編號為m ,其余最小項的編號以此類推。

2、最小項的基本性質:

   1)對于任意一個最小項,只有一組變量取值使它的值為1,而其余各種變量取值均使它的值為0

   2)不同的最小項,使它的值為1的那組變量取值也不同。

   3)對于變量的任一組取值,全體最小項的和為1。

    1.4.1分別為二變量、三變量和四變量卡諾圖。在卡諾圖的行和列分別標出變量及其狀態(tài)。變量狀態(tài)的次序是00,01,11,10,而不是二進制遞增的次序00,0110,11。這樣排列是為了使任意兩個相鄰最小項之間只有一個變量改變(即滿足相鄰性)。小方格也可用二進制數(shù)對應于十進制數(shù)編號,如圖中的四變量卡諾圖,也就是變量的最小項可用m0, m,m,……來編號。

                           1.4.1 卡諾圖

二、應用卡諾圖表示邏輯函數(shù)

    應用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)時,先將邏輯式中的最小項(或邏輯狀態(tài)表中取值為1的最小項)分別用1填入相應的小方格內,其它的則填0或空著不填。如果邏輯式不是由最小項構成,一般應先化為最小項或將其列出邏輯狀態(tài)表后填寫。

三、應用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)

1、一個正確卡諾圈的要求:

    1)畫在一個卡諾圈內的1方格數(shù)必須是2 個(m為大于等于0的整數(shù))。

2)畫在一個卡諾圈內的2 1方格必須排列成方陣或矩陣。

3)一個卡諾圈內的1方格必須是對稱相鄰的。

2、利用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)的步驟:

    1)先找沒有相鄰項的獨立1方格,單獨畫圈。

    2)其次,找只能按一條路徑合并的兩個相鄰方格,畫圈。

    3)再次,找只能按一條路徑合并的四個相鄰方格,畫圈。

    4)再次,找只能按一條路徑合并的八個相鄰方格,畫圈。

    5)依此類推,若還有1方格未被圈,找合適的圈畫出。

     如: 化簡

 

 

   則有:Y1=

   化簡

          

3、 具有無關項的邏輯函數(shù)的化簡

    邏輯函數(shù)中的無關項:

 

   用“×”(或“d” )表示

    利用無關項化簡原則:

   無關項即可看作“1”也可看作“0”??ㄖZ圖中,圈組內的“×”視為“1”,

組外的視為“0”。

    1 8421BCD碼,當其代表的十進制數(shù)≥5時,輸出為“1”,求Y的最簡表達式。(用于間斷輸入是否大于5

    解:先列真值表,再畫卡諾圖

A

B

C

D

Y

A

B

C

D

Y

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

×

0

0

1

1

0

1

0

1

1

×

0

1

0

0

0

1

1

0

0

×

0

1

0

1

1

1

1

0

1

×

0

1

1

0

1

1

1

1

0

×

0

1

1

1

1

1

1

1

1

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    寫出表達式:Y=
  
歸納起來,n個變量卡諾圖中最小項的合并規(guī)律如下

   
1)卡諾圈中小方格的個數(shù)必須為2m個,m為小于或等于n的整數(shù)。
   
2)卡諾圈中的2m個小方格有一定的排列規(guī)律,具體地說,它們含有m個不同變量,(n-m)個相同變量。
   
3)卡諾圈中的2m個小方格對應的最小項可用(n-m)個變量的項表示,該項由這些最小項中的相同變量構成。
   
4)當m=n時,卡諾圈包圍了整個卡諾圖,可用1表示,即n個變量的全部最小項之和為1

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