邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)就是使一個(gè)最初的邏輯函數(shù)經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)后得到式中的“與”項(xiàng),“或”項(xiàng)項(xiàng)數(shù)最少,而每項(xiàng)中的變量數(shù)也最少。從而使組成的邏輯電路最簡(jiǎn)(邏輯門數(shù)和每門的輸入端數(shù)最少)。
二、邏輯函數(shù)的代數(shù)法化簡(jiǎn)
代數(shù)法是利用邏輯代數(shù)工具來(lái)達(dá)到使式子簡(jiǎn)化的目的;(jiǎn)依據(jù):邏輯代數(shù)定律、常用公式、和運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行化簡(jiǎn)。常用方法:有吸收法、配項(xiàng)法、合并法、消去法、 冗余法等。代數(shù)法化簡(jiǎn)雖然簡(jiǎn)單,但必須熟悉邏輯代數(shù)運(yùn)算規(guī)則等,且具有一定的試探性,否則達(dá)不到最簡(jiǎn)的目的。
三、邏輯函數(shù)的卡諾圖法化簡(jiǎn)
1. 卡諾圖:用方格圖來(lái)描述邏輯函數(shù),由于該方法由卡諾首先提出,所以把方格圖稱為卡諾圖。
2. 如何畫卡諾圖:n個(gè)變量的函數(shù),就有個(gè)小方格,一個(gè)小方格對(duì)應(yīng)一個(gè)最小項(xiàng),下面是2~5變量卡諾圖。
(a) 二變量A、B卡諾圖:,
。
(b) 三變量A、B、C卡諾圖
三變量的八個(gè)最小項(xiàng):。8個(gè)最小項(xiàng)在卡諾圖小方格上的位置必須以相鄰放置→相鄰方格中的最小項(xiàng)只差一個(gè)變量不同,其他相同。
(c) 四變量卡諾圖和五變量卡諾圖
3. 邏輯函數(shù)的卡諾圖表示
方法:首先將函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)的“與—或”式,(最小項(xiàng)之和表達(dá)式),將式中最小項(xiàng)相應(yīng)的小方格填“1”,式中沒(méi)有的最小項(xiàng)代表的小方格填“0”。填寫好后的圖形就是該函數(shù)的卡諾圖了。
4. 卡諾圖化簡(jiǎn)的依據(jù)
利用了相鄰二個(gè)小方格代表的最小項(xiàng)只差一個(gè)變量的相鄰性,它們可以合并成一項(xiàng),消去一個(gè)變量的性質(zhì)進(jìn)行。下面用四變量卡諾圖為例加以說(shuō)明。
如:m0與m1結(jié)合(畫包圍圈),即:。
m0與m4結(jié)合(畫包圍圈),即:。
m1與m3結(jié)合(畫包圍圈),即:。
m0與m2結(jié)合(畫包圍圈),即:。
m1、m3、m9、m11結(jié)合,即:。
m0、m2、m8、m10結(jié)合,即:。
結(jié)論:包圍小方格結(jié)合最小項(xiàng)時(shí),其結(jié)果是:消去包圍圈中不同的變量,保留相同的變量。
卡諾圖化簡(jiǎn)時(shí)的一般原則和規(guī)律:
1. 只能對(duì)個(gè)相鄰方格實(shí)施包圍,包圍圈越大,式子越簡(jiǎn);
.2 . 小方格可以重復(fù)包圍,但每一包圍必須含有一個(gè)未被包圍過(guò)的方格,否則多余;
3. 包圍“1”格得原函數(shù),包圍“0”格得反函數(shù),經(jīng)二次求反后分別可用“與非”邏輯和“或非”邏輯實(shí)現(xiàn)。
四、具有約束條件的邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)
1.什么樣的邏輯函數(shù)稱為具有約束的邏輯函數(shù)?
在許多邏輯問(wèn)題中,邏輯變量與邏輯結(jié)果之間存在著某種限制、制約和約束的關(guān)系,如十字路口交通信號(hào)控制燈和汽車通行之間的關(guān)系。在任何時(shí)間,紅、綠、黃三只燈中只允許有一只燈亮,而不允許同時(shí)有二只或以上的燈亮,來(lái)控制指揮汽車通行、停止和準(zhǔn)備。令燈暗為“0”,亮為“1”,車停為“1”,行為“0”。“×”為不允許出現(xiàn)(受制約的)燈亮組合,則有如下真值表。A-紅,B-綠,C-黃時(shí)真值表:從表看出:輸入變量的
組合是不允許出現(xiàn)的,是制約關(guān)系,這些項(xiàng)的取值與函數(shù)的結(jié)果無(wú)關(guān)。所以,這些項(xiàng)稱為無(wú)關(guān)項(xiàng)、約束項(xiàng),或是任意項(xiàng)等。
2.具有約束條件的邏輯函數(shù)的表示方法
具有約束條件的邏輯函數(shù),用最小項(xiàng)和約束項(xiàng)一起表示出來(lái)。
約束條件:
或。
3.如何簡(jiǎn)化具有約束的邏輯函數(shù)
由于約束項(xiàng)的存在與函數(shù)的結(jié)果無(wú)關(guān),因此,在化簡(jiǎn)時(shí),約束項(xiàng)的取值可以當(dāng)作“1”,也可以當(dāng)作“0”處理,在卡諾圖中用符號(hào)“×”表示,以表示和其它最小項(xiàng)區(qū)別。