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《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第四版)
教學(xué)課件
南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院
傅大豐電子信箱:fdf_nuaa@聯(lián)系電話一章邏輯代數(shù)基礎(chǔ)1.1數(shù)字電路的基本概念1.2邏輯代數(shù)中的三種基本運(yùn)算1.3邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式1.4邏輯代數(shù)的基本定理1.5邏輯函數(shù)及其表示方法1.6邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法1.7邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法1.8具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)1.1數(shù)字電路的基本概念1.1.1數(shù)字量和模擬量1.1.2數(shù)制和碼制1.1.1數(shù)字量和模擬量一、模擬量與數(shù)字量模擬量——時(shí)間連續(xù)數(shù)值也連續(xù)的物理量。例如溫度、速度等。數(shù)字量——在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的。如生產(chǎn)線上記錄零件個(gè)數(shù),啤酒生產(chǎn)線啤酒的個(gè)數(shù)等。
二、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)——表示模擬量的信號(hào)(時(shí)間連續(xù)數(shù)值也連續(xù)的信號(hào))。如熱電偶在工作時(shí)輸出的電壓信號(hào),溫度等。數(shù)字信號(hào)——表示數(shù)字量的信號(hào)(在時(shí)間上和數(shù)值上均是離散的)。如電子表的秒信號(hào),生產(chǎn)線上記錄零件個(gè)數(shù)的記數(shù)信號(hào)等。
電子電路中的信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)間連續(xù)的信號(hào)時(shí)間和幅度都是離散的例:正弦波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等。例:產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)、數(shù)字表盤(pán)的讀數(shù)、數(shù)字電路信號(hào)等。模擬信號(hào)tV(t)tV(t)數(shù)字信號(hào)高電平低電平上跳沿下跳沿5V(V)0t(ms)1020304050數(shù)字信號(hào)在電路中常表現(xiàn)為突變的電壓或電流。
模擬電路——指工作在模擬信號(hào)下的電子電路。數(shù)字電路——指工作在數(shù)字信號(hào)下的電子電路。
三、模擬電路與數(shù)字電路模擬電路主要研究?jī)?nèi)容:輸入、輸出信號(hào)間的大小、相位、失真等方面的關(guān)系。主要采用電路分析方法,動(dòng)態(tài)性能則用微變等效電路分析。在模擬電路中,晶體管一般工作在線性放大區(qū);在數(shù)字電路中,三極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),即工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。數(shù)字電路主要研究?jī)?nèi)容:電路輸出、輸入間的邏輯關(guān)系。主要的工具是邏輯代數(shù),電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式及波形圖表示。模擬電路與數(shù)字電路比較1)電路的特點(diǎn)2)研究的內(nèi)容模擬電路研究的問(wèn)題基本電路元件:基本模擬電路:晶體三極管場(chǎng)效應(yīng)管集成運(yùn)算放大器
信號(hào)放大及運(yùn)算(信號(hào)放大、功率放大)信號(hào)處理(采樣保持、電壓比較、有源濾波)信號(hào)發(fā)生(正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、…)3)研究的問(wèn)題數(shù)字電路研究的問(wèn)題基本電路元件基本數(shù)字電路
邏輯門(mén)電路
觸發(fā)器
組合邏輯電路時(shí)序電路(寄存器、計(jì)數(shù)器、脈沖發(fā)生器、脈沖整形電路)
A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器
有兩種邏輯體制:
正邏輯體制規(guī)定:高電平為邏輯1,低電平為邏輯0。
負(fù)邏輯體制規(guī)定:低電平為邏輯1,高電平為邏輯0。
下圖為采用正邏輯體制所表示的邏輯信號(hào):四、正邏輯與負(fù)邏輯
數(shù)字信號(hào)是一種二值信號(hào),用兩個(gè)電平(高電平和低電平)分別來(lái)表示兩個(gè)邏輯值(邏輯1和邏輯0)。
邏輯0
邏輯0
邏輯0
邏輯1
邏輯1
負(fù)邏輯,如何?
五、數(shù)字信號(hào)的主要參數(shù)
一個(gè)理想的周期性數(shù)字信號(hào),可用以下幾個(gè)參數(shù)來(lái)描繪:
Vm——信號(hào)幅度。
T——信號(hào)的重復(fù)周期。
tW——脈沖寬度。
q——占空比。其定義為:
5V(V)0t(ms)twTVm
圖中所示為三個(gè)周期相同(T=20ms),但幅度、脈沖寬度及占空比各不相同的數(shù)字信號(hào)。
1.1.2數(shù)制一、幾種常用的計(jì)數(shù)體制
1.十進(jìn)制(Decimal)
2.二進(jìn)制(Binary)
3.十六進(jìn)制(Hexadecimal)與八進(jìn)制(Octal)逢N進(jìn)一,N=10,2,16,8,
N稱(chēng)為基數(shù)十進(jìn)制:以十為基數(shù)的記數(shù)體制。表示數(shù)的十個(gè)數(shù)碼:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0遵循逢十進(jìn)一的規(guī)律。157=一個(gè)十進(jìn)制數(shù)數(shù)N可以表示成:若在數(shù)字電路中采用十進(jìn)制,必須要有十個(gè)電路狀態(tài)與十個(gè)記數(shù)碼相對(duì)應(yīng)。這樣將在技術(shù)上帶來(lái)許多困難,而且很不經(jīng)濟(jì)):。二進(jìn)制:以二為基數(shù)的記數(shù)體制。表示數(shù)的兩個(gè)數(shù)碼:0、1遵循逢二進(jìn)一的規(guī)律。(1001)B==(9)D二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn):用電路的兩個(gè)狀態(tài)---開(kāi)/關(guān)來(lái)表示二進(jìn)制數(shù),數(shù)碼的存儲(chǔ)和傳輸簡(jiǎn)單、可靠。二進(jìn)制的缺點(diǎn):位數(shù)較多,使用不便;不合人們的習(xí)慣,輸入時(shí)將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制,運(yùn)算結(jié)果輸出時(shí)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制和八進(jìn)制十六進(jìn)制記數(shù)碼:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)(4E6)H=4162+14161+6160=(1254)D(F)H(1111)B說(shuō)明:十六進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的四位。
十六進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。Hexadecimal:十六進(jìn)制的Decimal:十進(jìn)制的Binary:二進(jìn)制的(0101
1001)B=[027+126+025+124+123+022+021+120]D=[(023+122+021+120)161+(123+022+021+120)160]D=(59)H每四位2進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位16進(jìn)制數(shù)(10011100101101001000)B=從末位開(kāi)始四位一組(1001
1100
1011
0100
1000)B()H84BC9=(9CB48)H八進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換。(10011100101101001000)O=從末位開(kāi)始三位一組(10011
100101101001
000)B
()O01554=(2345510)O32八進(jìn)制記數(shù)碼:0、1、2、3、4、5、6、7(7)O(111)B說(shuō)明:八進(jìn)制的一位對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的三位。例1.1.1
將二進(jìn)制數(shù)10011.101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解:將每一位二進(jìn)制數(shù)乘以位權(quán),然后相加,可得
(10011.101)B=1×24+0×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3
=(19.625)D二、不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換
1)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制兩邊除2,余第0位K0商兩邊除2,余第1位K1十進(jìn)制與二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換方法:可以用二除十進(jìn)制數(shù),余數(shù)是二進(jìn)制數(shù)的第0位K0,然后依次用二除所得的商,余數(shù)依次是第1位K1
、第2位K2
、……。……
2)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制例1.1.2
將十進(jìn)制數(shù)23轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。
解:用“除2取余”法轉(zhuǎn)換:
則(23)D=(10111)B225余1K0122余0K162余0K232余1K312余1K40例1.1.3:十進(jìn)制數(shù)25轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程:(25)D=(11001)B三、二進(jìn)制碼數(shù)字系統(tǒng)的信息數(shù)值文字符號(hào)二進(jìn)制代碼編碼為了表示字符代碼——不同數(shù)碼不僅可以表示數(shù)量的不同大小,而且還能用來(lái)表示不同的事物。如身份證,汽車(chē)牌照等。碼制——編碼時(shí)遵循的一定的規(guī)則。南京身份證為3201XXXXX。為了分別表示N個(gè)字符,所需的二進(jìn)制數(shù)的最小位數(shù):
編碼可以有多種,數(shù)字電路中所用的主要是二–十進(jìn)制碼(BCD-Binary-Coded-Decimal碼)。BCD碼——用二進(jìn)制代碼來(lái)表示十進(jìn)制的0~9十個(gè)數(shù)。
要用二進(jìn)制代碼來(lái)表示十進(jìn)制的0~9十個(gè)數(shù),至少要用4位二進(jìn)制數(shù)。
4位二進(jìn)制數(shù)有16種組合,可從這16種組合中選擇10種組合分別來(lái)表示十進(jìn)制的0~9十個(gè)數(shù)。
選哪10種組合,有多種方案,這就形成了不同的BCD碼。
每一位十進(jìn)制數(shù)都用四位二進(jìn)制數(shù)示。
四位二進(jìn)制數(shù)中的每一位都有固定的權(quán)值。(1)8421BCD碼每一位的權(quán)值從高位到低位分別為:
BCD碼具有十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)、二進(jìn)制數(shù)的形式。是人-機(jī)對(duì)話的中間表示。23
,22
,21,20
即:8,4,2,1BCD碼分為有權(quán)BCD碼和無(wú)權(quán)BCD碼1)有權(quán)BCD碼:特點(diǎn):1、每個(gè)十進(jìn)制數(shù)用四位二進(jìn)制數(shù)表示。3、8421碼和十進(jìn)制數(shù)之間直接按位轉(zhuǎn)換。2、四位二進(jìn)制數(shù)有16種狀態(tài)組合,8421碼只用了前十種,1010~1111六種沒(méi)有使用,是禁用碼。位權(quán)值00000100012001030011401005010160110701118100091001十進(jìn)制數(shù)8421
例1.1.4:(37.86)10=(?)8421BCD=(0011,0111.1000,0110)8421BCD一位十進(jìn)制數(shù),用四位二進(jìn)制數(shù)表示。例2:(011000101000.10010101)8421BCD=(?)10四位二進(jìn)制數(shù),可以表示一位十進(jìn)制數(shù)。=(0110,0010,1000.1001,0101)8421BCD=(628.95)10十進(jìn)制數(shù)位權(quán)值300114010051000610017101081011911000000010001200105421特點(diǎn):1、每一位的權(quán)值從高位到低位分別為:5,4,2,1
2、前五位與8421碼相同。3、直接按權(quán)展開(kāi)求十進(jìn)制。(1011)5421BCD=1X5+0X4+1X2+1X1=(8)104、5421BCD碼和十進(jìn)制之間可直接按位轉(zhuǎn)換。(645.89)10=(?)5421BCD
=(100101001000.10111100)5421BCD(2)、5421碼特點(diǎn):1、每一位的權(quán)值從高位到低位分別為:2,4,2,1
。2、前五位與8421碼相同。3、直接按權(quán)展開(kāi)求十進(jìn)制。4、2421BCD碼和十進(jìn)制之間可直接按位轉(zhuǎn)換。5、2421BCD碼具有對(duì)9的自補(bǔ)特性。000011110001111000101101按位求反(3)、2421碼特點(diǎn):1、無(wú)權(quán)BCD碼,沒(méi)有確定的位權(quán)值。2、不能按位權(quán)展開(kāi)求十進(jìn)制。3、有自身特點(diǎn),根據(jù)使用條件,按需選用。2)無(wú)權(quán)BCD碼:特點(diǎn):1、比8421BCD碼多出0011所以稱(chēng)為余3碼。余3碼=8421碼+00112、余3碼,沒(méi)有確定的位權(quán)值只能理解記憶和十進(jìn)制之間的關(guān)系。3、余3碼也是一種對(duì)9的自補(bǔ)代碼。0011110001001011(1)、余三碼1、編碼無(wú)規(guī)律。2、兩個(gè)相鄰碼組之間,只有一個(gè)碼元不同,是一種高高可靠性編碼。
一般在高分辨率設(shè)備中采用這種編碼形式,以避免計(jì)數(shù)過(guò)程出現(xiàn)誤碼。(2)、余三碼循環(huán)碼位權(quán)0123456789十進(jìn)制數(shù)842100000001001000110100010101100111100010018421碼242100000001001000110100101111001101111011112421碼0011010001010110011110001001101010111100000000010010001101001000100110101011110054215421碼無(wú)權(quán)余3碼
常用BCD碼000000010010001101100111100010011010101111011110111101011100010001236789101113141551240123578964012356789403456782910123678549二進(jìn)制數(shù)自然碼8421碼2421碼5421碼余三碼強(qiáng)調(diào)1點(diǎn):
8421碼與8421BCD碼是不同的。8421碼是上表中的自然碼。1.1.3算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算
在數(shù)字電路中,1位二進(jìn)制數(shù)碼可以用0和1來(lái)表示。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。
二值邏輯所表示的是一對(duì)互為相反的狀態(tài),所表示的變量與函數(shù)值僅有兩個(gè)特征值0和1,具有排中性。
當(dāng)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示兩個(gè)數(shù)量大小時(shí),它們之間可以進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算,這種運(yùn)算稱(chēng)為算術(shù)運(yùn)算。
二進(jìn)制和十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的規(guī)則基本相同,唯一區(qū)別在于二進(jìn)制數(shù)是逢二進(jìn)一而不是逢十進(jìn)一。例:兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)1001和0101的算術(shù)運(yùn)算有:加法運(yùn)算10011110+0101減法運(yùn)算1001-01010100乘法運(yùn)算1001X010110010000100100000101101100101011.01011000101010110101010010從以上運(yùn)算過(guò)程可以看出:乘法運(yùn)算:可以用加法和左移移位兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法運(yùn)算:可以用減法和右移移位兩種操作實(shí)現(xiàn)。
二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算都可以用加法運(yùn)算電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。除法運(yùn)算如何將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算?
在數(shù)字電路和數(shù)字電子計(jì)算機(jī)中,二進(jìn)制數(shù)的正、負(fù)號(hào)也用0和1表示。
在定點(diǎn)運(yùn)算的情況下;最高位作為符號(hào)位,正數(shù)為0,負(fù)數(shù)為1。其余各位0和1表示數(shù)值。這種方式表示的數(shù)碼稱(chēng)為原碼。例:(01011001)2=(+89)10(11011001)2=(-89)10在數(shù)字電路中兩數(shù)相減的運(yùn)算是用補(bǔ)碼相加來(lái)完成。二進(jìn)制數(shù)編碼定義為:
最高位作為符號(hào)位,正數(shù)為0,負(fù)數(shù)為1;
正數(shù)的補(bǔ)碼和它的原碼相同;
負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是將原碼求反加1;然后將兩個(gè)補(bǔ)碼相加并舍去進(jìn)位01001+11011100100所以:(1001)2-(0101)2=01001+11011=00100將減法運(yùn)算變?yōu)榧臃ㄟ\(yùn)算,簡(jiǎn)化了運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)。
當(dāng)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示不同的邏輯狀態(tài)時(shí),它們之間可以按照指定的某種因果關(guān)系進(jìn)行邏輯運(yùn)算。邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算有著本質(zhì)上的區(qū)別。因此將重點(diǎn)介紹邏輯運(yùn)算的各種規(guī)律。例:計(jì)算(1001)2-(0101)2
采用補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí),首先求出(+1001)2和(-0101)2的補(bǔ)碼。+1001補(bǔ)=01001-0101補(bǔ)=11011
1.2邏輯代數(shù)中的三種基本運(yùn)算一.基本定義與運(yùn)算
代數(shù)是以字母代替數(shù),稱(chēng)因變量為自變量的函數(shù),函數(shù)有定義域和值域。——這些都是大家耳熟能詳?shù)母拍睢?/p>
如或
當(dāng)自變量的取值(定義域)只有0和1(非0即1),函數(shù)的取值也只有0和1(非0即1)兩個(gè)數(shù)——這種代數(shù)就是邏輯代數(shù),這種變量就是邏輯變量,這種函數(shù)就是邏輯函數(shù)。
邏輯代數(shù),亦稱(chēng)布爾代數(shù),是英國(guó)數(shù)學(xué)家喬治布爾(GeorgeBoole)于1849年創(chuàng)立的。在當(dāng)時(shí),這種代數(shù)純粹是一種數(shù)學(xué)游戲,自然沒(méi)有物理意義,也沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義。在其誕生100多年后才發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用和價(jià)值。其規(guī)定:所有可能出現(xiàn)的數(shù)只有0和1兩個(gè)?;具\(yùn)算只有“與”、“或”、“非”三種。二、基本邏輯運(yùn)算設(shè):開(kāi)關(guān)閉合=“1”
開(kāi)關(guān)不閉合=“0”
燈亮,L=1
燈不亮,L=0
與邏輯——只有當(dāng)決定一件事情的條件全部具備之后,這件事情才會(huì)發(fā)生。1.與運(yùn)算與邏輯表達(dá)式:AB燈L不閉合不閉合閉合閉合不閉合閉合不閉合閉合不亮不亮不亮亮0101BLA0011輸入0001輸出
與邏輯真值表真值表特點(diǎn):
任0則0,全1則1與邏輯運(yùn)算規(guī)則:0?0=00?1=01?0=01?1=1L=AANDB=A&B=A·B=AB與運(yùn)算邏輯乘邏輯與國(guó)外符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)2.或運(yùn)算或邏輯表達(dá)式:
L=A+B
或邏輯——當(dāng)決定一件事情的幾個(gè)條件中,只要有一個(gè)或一個(gè)以上條件具備,這件事情就發(fā)生。AB燈L不閉合不閉合閉合閉合不閉合閉合不閉合閉合不亮亮亮亮0101BLA0011輸入0111輸出
或邏輯真值表或邏輯運(yùn)算規(guī)則:或運(yùn)算邏輯加邏輯或真值表特點(diǎn):
任1則1,全0則0。Y=AORB=A+B0+0=00+1=11+0=11+1=1國(guó)外符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)3.非運(yùn)算
非邏輯——某事情發(fā)生與否,僅取決于一個(gè)條件,而且是對(duì)該條件的否定。即條件具備時(shí)事情不發(fā)生;條件不具備時(shí)事情才發(fā)生。A燈L閉合不閉合不亮亮LA0110非邏輯真值表非邏輯表達(dá)式:
非邏輯運(yùn)算規(guī)則:非運(yùn)算邏輯非邏輯反真值表特點(diǎn):1則0,0則1。國(guó)外符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)
二、其他復(fù)合邏輯運(yùn)算“與”、“或”、“非”是三種基本的邏輯關(guān)系,任何其它的邏輯關(guān)系都可以以它們?yōu)榛A(chǔ)表示。1.與非:條件A、B都具備,則Y不發(fā)生。0101BYA0011輸入1110輸出
“與非”真值表與非
——由與運(yùn)算和非運(yùn)算組合而成。2.或非
——由或運(yùn)算和非運(yùn)算組合而成。0101BLA0011輸入1000輸出
“或非”真值表或非:條件A、B任一具備,則L不發(fā)生。3.與或非
——由與運(yùn)算、或運(yùn)算和非運(yùn)算組合而成。4.異或
異或是一種二變量邏輯運(yùn)算,當(dāng)兩個(gè)變量取值相同時(shí),邏輯函數(shù)值為0;當(dāng)兩個(gè)變量取值不同時(shí),邏輯函數(shù)值為1。0101BLA0011輸入0110輸出
“異或”真值表異或的邏輯表達(dá)式為:異或:條件A、B有一個(gè)具備,另一個(gè)不具備則L發(fā)生。任何其它的邏輯關(guān)系都可以用與、或、非表示,異或怎么表示?Y=A⊙BABY0010100011
同或是一種二變量邏輯運(yùn)算,當(dāng)兩個(gè)變量取值相同時(shí),邏輯函數(shù)值為1;當(dāng)兩個(gè)變量取值不同時(shí),邏輯函數(shù)值為0。5.同或同或:條件A、B相同,則F發(fā)生。同或與異或是甚么關(guān)系?基本邏輯關(guān)系小結(jié)
邏輯符號(hào)表示式與&ABYABY≥1或非1YAY=ABY=A+B與非&ABY或非ABY≥1異或=1ABYY=AB§1.3邏輯代數(shù)的基本公式和常用公式數(shù)字電路要研究的是電路的輸入輸出之間的邏輯關(guān)系,所以數(shù)字電路又稱(chēng)邏輯電路,相應(yīng)的研究工具是邏輯代數(shù)(布爾代數(shù))。在邏輯代數(shù)中,邏輯函數(shù)的變量只能取兩個(gè)值(二值變量),即0和1,中間值沒(méi)有意義。0和1表示兩個(gè)對(duì)立的邏輯狀態(tài)。例如:電位的低高(0表示低電位,1表示高電位)、開(kāi)關(guān)的開(kāi)合等。1.3.1邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算規(guī)則加運(yùn)算規(guī)則:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=1乘運(yùn)算規(guī)則:0?0=00?1=01?0=01?1=1非運(yùn)算規(guī)則:一、邏輯代數(shù)的基本公式
3.1邏輯代數(shù)吸收律反演律分配律結(jié)合律交換律重疊律互補(bǔ)律公式10—1律對(duì)合律名稱(chēng)公式2基本公式1.3.2基本公式普通代數(shù)不適用!A+B?C=(A+B)(A+C)分配律如何證明?1)真值表-萬(wàn)能的2)已有的公式、定律求證:
(分配律第2條)A+BC=(A+B)(A+C)證明:右邊
=(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC;分配律=A+A(B+C)+BC;結(jié)合律,AA=A=A(1+B+C)+BC;結(jié)合律=A?1+BC;1+B+C=1=A+BC;A?1=1=左邊反演律可以用列真值表的方法證明:德?摩根(De
?Morgan)定理:1.原變量的吸收:A+AB=A證明:A+AB=A(1+B)=A?1=A利用運(yùn)算規(guī)則可以對(duì)邏輯式進(jìn)行化簡(jiǎn)。例如:被吸收吸收規(guī)則是指吸收多余(冗余)項(xiàng),多余(冗余)因子被取消、去掉
被消化了。長(zhǎng)中含短,留下短。1.3.3
若干常用公式-六大定理定理1:A+A·B=A說(shuō)明在兩個(gè)乘積項(xiàng)相加時(shí),若其中一項(xiàng)以另一項(xiàng)為因子,則該項(xiàng)是多余的,可以刪除。
反過(guò)來(lái)用,才是最重要的!反變量的吸收:證明:例如:被吸收長(zhǎng)中含反,去掉反。2.定理2:3.定理3證明:例如:1吸收正負(fù)相對(duì),余全完。(混合變量的吸收)5.定理5A·(A+B)=A
證明:A·(A+B)=A·A+A·B=A+A·B=A·(1+B)=A·1=A定理5說(shuō)明變量A和包含A的和相乘時(shí),其結(jié)果為A,即可以將和消去。擴(kuò)展一下:A(A+f(x))=A4.定理4:A·B+A·B=A
證明:A·B+A·B=A(B+B)=A·1=A6.定理6:A·A·B=A·B;A·A·B=A
證明:A·A·B=A·(A+B)=A·A+A·B=A·B
該式說(shuō)明:當(dāng)A和一個(gè)乘積項(xiàng)的非相乘,且A為乘積項(xiàng)的一個(gè)因子時(shí),則乘積項(xiàng)的A因子可以消去。6.定理6-2;A·A·B=A
證明:
A·A·B=A·(A+B)=A·A+A·B=A·(1+B)=A
該式說(shuō)明:當(dāng)A和一個(gè)乘積項(xiàng)的非相乘,且A為乘積項(xiàng)的一個(gè)因子時(shí),則結(jié)果就為A。1.4邏輯代數(shù)的基本定理1.4.1代入定理
對(duì)邏輯等式中的任意變量A,若將所有出現(xiàn)A的位置都代之以同一個(gè)邏輯函數(shù),則等式仍然成立.
邏輯代數(shù)有三條重要規(guī)則,即代入定理、反演定理和對(duì)偶定理。這些定理在邏輯運(yùn)算中十分有用。
原理為:變量A僅有0和1兩種可能狀態(tài),同時(shí)任何一個(gè)邏輯式的取值也不外乎0和1,所以代入定理成立!利用它可以實(shí)現(xiàn)基本公式和常用公式的多變量的形式。
例如:分配律A(B+C)=AB+AC,若等式中的C都用(C+D)代替,則該等式仍然成立,即
A[B+(C+D)]=AB+A(C+D)
注意:等式中所有出現(xiàn)同一變量的處均以一同函數(shù)代替.1.4.2反演定理
對(duì)已知邏輯函數(shù)F求“反”函數(shù),只要將F中所有的“·”變“+”,“+”變“·”,0變1,1變0,原變量變成反變量,反變量變成原變量,即可,這就是反演規(guī)則。
上述的原變量指變量本身,反變量指變量的“反”,如A是原變量,而是A反變量。
反演定理內(nèi)容:將函數(shù)式
F
中所有的?++?變量與常數(shù)均取反
(求反運(yùn)算)互補(bǔ)運(yùn)算1.運(yùn)算順序:先括號(hào)再乘法后加法。2.不是一個(gè)變量上的反號(hào)不動(dòng)。注意:用處:實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)運(yùn)算(求反運(yùn)算)。新表達(dá)式:F'顯然:(變換時(shí),原函數(shù)運(yùn)算的先后順序不變)反演定理可表示成:如果Z=F(A,B,…,·,+,0,1)則
=F(,,…,+,·,1,0)反演定理的基礎(chǔ)是狄·摩根定理,它表述如下:
=式(1)
式(2)
我們先來(lái)證明式(2):
若A,B,C……全為0,則左邊=
=1,
右邊=·
·
…=1
如果其中一個(gè)變量為1,則:等式兩邊都為0,因而等式成立。如果更多的變量為1,則:等式兩邊仍為0,等式成立。
證明前式,利用代入規(guī)則,將后式中的A,B,C…分別換成,,即可得:=…=ABC…從而有:==+++…
摩根定理說(shuō)明:多變量乘積的“反”等于各變量“反”的和,而多變量和的“反”等于各變量“反”的積。也就是“·”變“+”,“+”變”“·”后各變量求“反”。
由于任何邏輯函數(shù)都是有很多的與,加,以及求“反”的組合,求其反函數(shù)可以逐步用摩根定理,每步都符合上述原則,則最終結(jié)果也是符合這個(gè)規(guī)則的。例1.4.1.求Z=AB+B(C+)的反函數(shù)。
解:==·=(++C)(A++D)
以上是分步用摩根定理,用反演定理可直接得到結(jié)果。
例1.4.2求Z=A+A+FB(C+)的反函數(shù)解:=(+E)(++D)注意:=+E++D則是錯(cuò)誤的(即應(yīng)先“*”后“+”)
例1.4.3若Y=求=(不屬于單個(gè)變量上的反號(hào)應(yīng)保留不變)
例1.4.4
:與或式注意括號(hào)注意括號(hào)例1.4.5:與或式反號(hào)不動(dòng)反號(hào)不動(dòng)1.4.3.對(duì)偶定理
將邏輯函數(shù)F中所有的“·”變“+”,“+”變“·”,1變0,0變1,而變量保持不變,這樣得到的新的函數(shù)稱(chēng)為原函數(shù)的對(duì)偶式,記作。
若兩個(gè)邏輯函數(shù)相等,則它們的對(duì)偶式也相等。這樣,有時(shí)為了證明兩個(gè)邏輯函數(shù)相等,可以通過(guò)證明它們的對(duì)偶式相等來(lái)完成,因?yàn)橛行┣闆r下,證明它們的對(duì)偶式相等更容易。與反演定理不同的地方
對(duì)偶規(guī)則是各基本法則、定律具有對(duì)偶性的必然結(jié)果(例公式(1)-(8)成立,則公式(11)-(18)已無(wú)須另作證明,因子可逐個(gè)檢查。
例:第一分配律是:A(B+C)=AB+AC
其對(duì)偶式是:A+BC=(A+B)(A+C)這就是第二分配律
1.5邏輯函數(shù)及其表示方法解:第一步:設(shè)置自變量和因變量。第二步:狀態(tài)賦值。
對(duì)于自變量A、B、C設(shè):同意為邏輯“1”,不同意為邏輯“0”。
對(duì)于因變量L設(shè):事情通過(guò)為邏輯“1”,沒(méi)通過(guò)為邏輯“0”。1.5.1
、邏輯函數(shù)的建立例1.5.1
三個(gè)人表決一件事情,結(jié)果按“少數(shù)服從多數(shù)”的原則決定,試建立該邏輯函數(shù)。第三步:根據(jù)題義及上述規(guī)定列出函數(shù)的真值表。000001010011100101110111ABC00010111
L三人表決電路真值表
一般地說(shuō),若輸入邏輯變量A、B、C…的取值確定以后,輸出邏輯變量L的值也唯一地確定了,就稱(chēng)L是A、B、C的邏輯函數(shù),寫(xiě)作:
L=f(A,B,C…)
邏輯函數(shù)與普通代數(shù)中的函數(shù)相比較,有兩個(gè)突出的特點(diǎn):(1)邏輯變量和邏輯函數(shù)只能取兩個(gè)值0和1。(2)函數(shù)和變量之間的關(guān)系是由“與”、“或”、“非”三種基本運(yùn)算決定的。四種表示方法邏輯代數(shù)式
(邏輯表示式,邏輯函數(shù)式)11&&≥1ABY
邏輯電路圖:卡諾圖n個(gè)輸入變量種組合。真值表:將邏輯函數(shù)輸入變量取值的不同組合與所對(duì)應(yīng)的輸出變量值用列表的方式一一對(duì)應(yīng)列出的表格。
1.5.2、邏輯函數(shù)的表示方法將輸入、輸出的所有可能狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)地列出。n個(gè)變量可以有2n個(gè)輸入狀態(tài)。1)真值表列真值表的方法:一般按二進(jìn)制的順序,輸出與輸入狀態(tài)一一對(duì)應(yīng),列出所有可能的狀態(tài)。例如:2)邏輯函數(shù)式
邏輯代數(shù)式:把邏輯函數(shù)的輸入、輸出關(guān)系寫(xiě)成與、或、非等邏輯運(yùn)算的組合式。也稱(chēng)為邏輯函數(shù)式,通常采用“與或”的形式。例:3)邏輯圖把相應(yīng)的邏輯關(guān)系用邏輯符號(hào)和連線表示出來(lái),就構(gòu)成了邏輯圖。&AB&CD1FF=AB+CD例1.5.2
列出下列函數(shù)的真值表:
1.真值表——將輸入邏輯變量的各種可能取值和相應(yīng)的函數(shù)值排列在一起而組成的表格。
2.函數(shù)表達(dá)式——由邏輯變量和“與”、“或”、“非”三種運(yùn)算符所構(gòu)成的表達(dá)式。
由真值表可以轉(zhuǎn)換為函數(shù)表達(dá)式。例如,由“三人表決”函數(shù)的真值表可寫(xiě)出邏輯表達(dá)式:解:該函數(shù)有兩個(gè)變量,有4種取值的可能組合,將他們按順序排列起來(lái)即得真值表。000001010011100101110111ABC00010111
L三人表決電路真值表
反之,由函數(shù)表達(dá)式也可以轉(zhuǎn)換成真值表。真值表00011011AB1001
L三種表示方法相互轉(zhuǎn)換
3.邏輯圖——由邏輯符號(hào)及它們之間的連線而構(gòu)成的圖形。例1.5.4
寫(xiě)出如圖所示邏輯圖的函數(shù)表達(dá)式。由函數(shù)表達(dá)式可以畫(huà)出邏輯圖。解:可用兩個(gè)非門(mén)、兩個(gè)與門(mén)和一個(gè)或門(mén)組成。例1.5.3
畫(huà)出函數(shù)
的邏輯圖:
由邏輯圖也可以寫(xiě)出表達(dá)式。解:LogicalFunctionCAD三種表示方法相互轉(zhuǎn)換
1、DigitalDesignsoftware2、DIY?1.6邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法1.邏輯函數(shù)式的常見(jiàn)形式
一個(gè)邏輯函數(shù)的表達(dá)式不是唯一的,可以有多種形式,并且能互相轉(zhuǎn)換。例如:與——或表達(dá)式或——與表達(dá)式與非——與非表達(dá)式或非——或非表達(dá)式與——或——非表達(dá)式其中,與—或表達(dá)式是邏輯函數(shù)的最基本表達(dá)形式。2.邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)“與—或表達(dá)式”的標(biāo)準(zhǔn)
3.用代數(shù)法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)(1)并項(xiàng)法:運(yùn)用公式將兩項(xiàng)合并為一項(xiàng),消去一個(gè)變量。例:(1)與項(xiàng)最少,即表達(dá)式中“+”號(hào)最少。(2)每個(gè)與項(xiàng)中的變量數(shù)最少,即表達(dá)式中“·
”號(hào)最少。(4)配項(xiàng)法:
(2)吸收法:(3)消去法:運(yùn)用吸收律A+AB=A,消去多余的與項(xiàng)。例:例:運(yùn)用吸收律消去多余因子。先通過(guò)乘以或加上,增加必要的乘積項(xiàng),再用以上方法化簡(jiǎn)。例:
在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)時(shí),要靈活運(yùn)用上述方法,才能將邏輯函數(shù)化為最簡(jiǎn)。例1.6.1
化簡(jiǎn)邏輯函數(shù):
解:(利用)(利用A+AB=A)(利用
)例1.6.2
化簡(jiǎn)邏輯函數(shù):
解:(利用反演律)
(利用)
(利用A+AB=A)(配項(xiàng)法)
(利用A+AB=A)(利用)由上例可知,有些邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)結(jié)果不是唯一的。
解法1:例1.6.3
化簡(jiǎn)邏輯函數(shù):
(增加多余項(xiàng))(消去一個(gè)多余項(xiàng))(再消去一個(gè)多余項(xiàng))
解法2:(增加多余項(xiàng))
(消去一個(gè)多余項(xiàng))(再消去一個(gè)多余項(xiàng))代數(shù)化簡(jiǎn)法的優(yōu)點(diǎn):不受變量數(shù)目的限制。
缺點(diǎn):沒(méi)有固定的步驟可循;需要熟練運(yùn)用各種公式和定理;需要一定的技巧和經(jīng)驗(yàn);不易判定化簡(jiǎn)結(jié)果是否最簡(jiǎn)。Question:怎么判斷最簡(jiǎn)?上式中為兩個(gè)異或的或,提示一下:L=f(A,B,C)補(bǔ)充:試用代數(shù)法將邏輯函數(shù)式化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)或與式。
1.7邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法
一、
最小項(xiàng)的定義與性質(zhì)
最小項(xiàng)——n個(gè)變量的邏輯函數(shù)中,包含全部變量的乘積項(xiàng)稱(chēng)為最小項(xiàng)。n變量邏輯函數(shù)的全部最小項(xiàng)共有2n個(gè)。
ABC000001010011100101110111變量取值最小項(xiàng)m0m1m2m3m4m5m6m7編號(hào)
三變量函數(shù)的最小項(xiàng)最小項(xiàng)mi:mi是乘積項(xiàng)包含n個(gè)因子n個(gè)變量均以原變量和反變量的形式在mi中出現(xiàn)一次對(duì)于n變量函數(shù)有2n個(gè)最小項(xiàng)
邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式:
最小項(xiàng)之和
最大項(xiàng)之積
最小項(xiàng)的性質(zhì)在輸入變量任一取值下,有且僅有一個(gè)最小項(xiàng)的值為1全體最小項(xiàng)之和為1任何兩個(gè)最小項(xiàng)之積為0兩個(gè)相鄰的最小項(xiàng)之和可以合并,消去一對(duì)因子,只留下公共因子。
------相鄰:僅一個(gè)變量不同的最小項(xiàng)如之所以稱(chēng)之為最小項(xiàng),是因?yàn)樵擁?xiàng)已包含了所有的輸入變量,不可能再分解。例如:對(duì)于三變量的邏輯函數(shù),如果某一項(xiàng)的變量數(shù)少于3個(gè),則該項(xiàng)可繼續(xù)分解;若變量數(shù)等于3個(gè),則該項(xiàng)不能繼續(xù)分解。根據(jù)最小項(xiàng)的特點(diǎn),從真值表可直接用最小項(xiàng)寫(xiě)出邏輯函數(shù)式。例如:由左圖所示三變量邏輯函數(shù)的真值表,可寫(xiě)出其邏輯函數(shù)式:驗(yàn)證:將八種輸入狀態(tài)代入該表示式,均滿足真值表中所列出的對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)。邏輯相鄰:若兩個(gè)最小項(xiàng)只有一個(gè)變量以原、反區(qū)別,其他變量均相同,則稱(chēng)這兩個(gè)最小項(xiàng)邏輯相鄰。邏輯相鄰邏輯相鄰的項(xiàng)可以合并,消去一個(gè)因子二、邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)表達(dá)式
解:
=m7+m6+m3+m1
解:
=m7+m6+m3+m5=∑m(3,5,6,7)
任何一個(gè)邏輯函數(shù)表達(dá)式都可以轉(zhuǎn)換為一組最小項(xiàng)之和,稱(chēng)為最小項(xiàng)表達(dá)式。
例1:將函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式。
例2:
將函數(shù)轉(zhuǎn)換成最小項(xiàng)表達(dá)式。三、卡諾圖
2.卡諾圖
一個(gè)小方格代表一個(gè)最小項(xiàng),然后將這些最小項(xiàng)按照相鄰性排列起來(lái)。即用小方格幾何位置上的相鄰性來(lái)表示最小項(xiàng)邏輯上的相鄰性。
1.相鄰最小項(xiàng)
如果兩個(gè)最小項(xiàng)中只有一個(gè)變量互為反變量,其余變量均相同,則稱(chēng)這兩個(gè)最小項(xiàng)為邏輯相鄰,簡(jiǎn)稱(chēng)相鄰項(xiàng)。
如果兩個(gè)相鄰最小項(xiàng)出現(xiàn)在同一個(gè)邏輯函數(shù)中,可以合并為一項(xiàng),同時(shí)消去互為反變量的那個(gè)量。如最小項(xiàng)ABC和就是相鄰最小項(xiàng)。如:
實(shí)質(zhì):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)以2n個(gè)小方塊分別代表n變量的所有最小項(xiàng),并將它們排列成矩陣,而且使幾何位置相鄰的兩個(gè)最小項(xiàng)在邏輯上也是相鄰的(只有一個(gè)變量不同),就得到表示n變量全部最小項(xiàng)的卡諾圖。最小項(xiàng):輸入變量的每一種組合。ABY001011101110AB01010111輸出變量Y的值輸入變量例1:二輸入變量卡諾圖卡諾圖的每一個(gè)方塊(最小項(xiàng))代表一種輸入組合,并且把對(duì)應(yīng)的輸入組合注明在陣列圖的上方和左方??ㄖZ圖的畫(huà)法邏輯相鄰:相鄰單元輸入變量的取值只能有一位不同。0100011110
ABC00000111輸入變量輸出變量Y的值A(chǔ)BCY00000010010001101000101111011111例2:三輸入變量卡諾圖注意:00與10邏輯相鄰。ABCD0001111000011110四變量卡諾圖編號(hào)為0010單元對(duì)應(yīng)于最小項(xiàng):ABCD=0100時(shí)函數(shù)取值函數(shù)取0、1均可,稱(chēng)為無(wú)所謂狀態(tài)。只有一項(xiàng)不同例3:四輸入變量卡諾圖有時(shí)為了方便,用二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制表示單元格的編號(hào)。單元格的值用函數(shù)式表示。ABC0001111001F(A,B,C)=(1,2,4,7)1,2,4,7單元取1,其它取0ABC編號(hào)
00000011010201131004101511061117ABCD0001111000011110四變量卡諾圖單元格的編號(hào):3.卡諾圖的結(jié)構(gòu)(2)三變量卡諾圖
(1)二變量卡諾圖
A
Bm0m1m3m2
AB
00
01
11
10m0m1m3m2m4m5m7m6
A
B
Cm0m1m3m2m4m5m7m6
BC
00
01
11
10
A
01(3)四變量卡諾圖
卡諾圖具有很強(qiáng)的相鄰性:(1)直觀相鄰性,只要小方格在幾何位置上相鄰(不管上下左右),它代表的最小項(xiàng)在邏輯上一定是相鄰的。(2)對(duì)邊相鄰性,即與中心軸對(duì)稱(chēng)的左右兩邊和上下兩邊的小方格也具有相鄰性。
m0m1m3m2m4m5m7m6m12m13m15m14m8m9m11m10
C
DAB
CD
00
01
11
10
AB
00
01
11
10(4)五變量的卡諾圖
已經(jīng)不能直觀地用平面上的幾何相鄰表示邏輯相鄰,以中軸左右對(duì)稱(chēng)的最小項(xiàng)也是相鄰的因此,超過(guò)4個(gè)變量后,卡諾圖失去直觀性的優(yōu)點(diǎn),一般不用這種方法表示,以及化簡(jiǎn)函數(shù)。
四、用卡諾圖表示邏輯函數(shù)
1.從真值表到卡諾圖例1.7.3
已知某邏輯函數(shù)的真值表,用卡諾圖表示該邏輯函數(shù)。解:
該函數(shù)為三變量,先畫(huà)出三變量卡諾圖,然后根據(jù)真值表將8個(gè)最小項(xiàng)L的取值0或者1填入卡諾圖中對(duì)應(yīng)的8個(gè)小方格中即可。000001010011100101110111ABC00010111L
真值表ABC0000111110
A
B
C111100002.從邏輯表達(dá)式到卡諾圖(2)如不是最小項(xiàng)表達(dá)式,應(yīng)先將其先化成最小項(xiàng)表達(dá)式,再填入卡諾圖。也可由“與——或”表達(dá)式直接填入。(1)如果表達(dá)式為最小項(xiàng)表達(dá)式,則可直接填入卡諾圖。解:寫(xiě)成簡(jiǎn)化形式:解:直接填入:例1.7.4
用卡諾圖表示邏輯函數(shù):然后填入卡諾圖:例1.7.5
用卡諾圖表示邏輯函數(shù):
C
D
A
B
GF
BC
00
01
11
10
A
01111100001111110000000000
五、邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法
1.卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的原理:(1)2個(gè)相鄰的最小項(xiàng)可以合并,消去1個(gè)取值不同的變量。(2)4個(gè)相鄰的最小項(xiàng)可以合并,消去2個(gè)取值不同的變量。
C
A
B
D1111111
C
A
B
D11111111(3)8個(gè)相鄰的最小項(xiàng)可以合并,消去3個(gè)取值不同的變量??傊?n個(gè)相鄰的最小項(xiàng)可以合并,消去n個(gè)取值不同的變量。
C
A
B
D111111111111ABCD0001111000011110錯(cuò)誤示例:2.用卡諾圖合并最小項(xiàng)的原則(畫(huà)圈的原則)
(1)盡量畫(huà)大圈,但每個(gè)圈內(nèi)只能含有2n(n=0,1,2,3……)個(gè)相鄰項(xiàng)。要特別注意對(duì)邊相鄰性和四角相鄰性。(2)圈的個(gè)數(shù)盡量少。(3)卡諾圖中所有取值為1的方格均要被圈過(guò),即不能漏下取值為1的最小項(xiàng)。(4)在新畫(huà)的包圍圈中至少要含有1個(gè)末被圈過(guò)的1方格,否則該包圍圈是多余的。
3.用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的步驟:(1)畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖。(2)合并相鄰的最小項(xiàng),即根據(jù)前述原則畫(huà)圈。(3)寫(xiě)出化簡(jiǎn)后的表達(dá)式。每一個(gè)圈寫(xiě)一個(gè)最簡(jiǎn)與項(xiàng),規(guī)則是,取值為l的變量用原變量表示,取值為0的變量用反變量表示,將這些變量相與。然后將所有與項(xiàng)進(jìn)行邏輯加,即得最簡(jiǎn)與—或表達(dá)式。例1.7.6
化簡(jiǎn)邏輯函數(shù):
L(A,B,C,D)=∑m(0,2,3,4,6,7,10,11,13,14,15)解:(1)由表達(dá)式畫(huà)出卡諾圖。(2)畫(huà)包圍圈,
合并最小項(xiàng),
得簡(jiǎn)化的
與—或表達(dá)式:
C
A
B
D1111111111100000解:(1)由表達(dá)式畫(huà)出卡諾圖。注意:圖中的綠色圈
是多余的,應(yīng)去掉。例1.7.7
用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù):(2)畫(huà)包圍圈合并最小項(xiàng),得簡(jiǎn)化的與—或表達(dá)式:
C
A
B
D1111111100000000例1.7.8
已知某邏輯函數(shù)先畫(huà)真值表,用卡諾圖化簡(jiǎn)該函數(shù)。(2)畫(huà)包圍圈合并最小項(xiàng)。有兩種畫(huà)圈的方法:解:(1)由真值表畫(huà)出卡諾圖。
由此可見(jiàn),一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表是唯一的,卡諾圖也是唯一的,但化簡(jiǎn)結(jié)果有時(shí)不是唯一的。
(a):寫(xiě)出表達(dá)式:
(b):寫(xiě)出表達(dá)式:000001010011100101110111ABC01111110L
真值表10110111
A
B
C
L10110111
A
B
C
L4.卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的另一種方法——圈0法例1.7.9
已知邏輯函數(shù)的卡諾圖如圖示,分別用“圈1法”和“圈0法”寫(xiě)出其最簡(jiǎn)與—或式。(2)用圈0法,得:
解:(1)用圈1法,得:對(duì)L取非得:
C
A
B
D1101111011111111
C
A
B
D1101111011111111約束項(xiàng)任意項(xiàng)邏輯函數(shù)中的無(wú)關(guān)項(xiàng):約束項(xiàng)和任意項(xiàng)可以寫(xiě)入函數(shù)式,也可不包含在函數(shù)式中,因此統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)關(guān)項(xiàng)。在邏輯函數(shù)中,對(duì)輸入變量取值的限制,在這些取值下為1的最小項(xiàng)稱(chēng)為約束項(xiàng)在輸入變量某些取值下,函數(shù)值為1或?yàn)?不影響邏輯電路的功能,在這些取值下為1的最小項(xiàng)稱(chēng)為任意項(xiàng)1.8具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的函數(shù)及其化簡(jiǎn)
1.無(wú)關(guān)項(xiàng)——在有些邏輯函數(shù)中,輸入變量的某些取值組合不會(huì)出現(xiàn),或者一旦出現(xiàn),邏輯值可以是任意的。這樣的取值組合所對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)稱(chēng)為無(wú)關(guān)項(xiàng)、任意項(xiàng)或約束項(xiàng)。
例1.8.1:在十字路口有紅綠黃三色交通信號(hào)燈,規(guī)定紅燈亮停
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