第四讲逻辑函数化简代数化简法精选文档.ppt

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1、第四讲逻辑函数化简代数化简法本讲稿第一页，共二十九页上讲内容回顾上讲内容回顾逻辑函数表达式的标准形式逻辑函数表达式的标准形式 最小项最小项最大项最大项逻辑函数表达式的转换逻辑函数表达式的转换本讲稿第二页，共二十九页本讲内容本讲内容内容：内容：逻辑函数的公式化简法逻辑函数的公式化简法目的与要求：目的与要求：理解化简的意义和标准；理解化简的意义和标准；掌握代数化简的几种基本方法并能熟练运用；掌握代数化简的几种基本方法并能熟练运用；掌握用扩充公式化简逻辑函数的方法。掌握用扩充公式化简逻辑函数的方法。重点与难点：重点与难点：重点：重点：5 5种常见的逻辑式；种常见的逻辑式；用并项法、吸收法、消去法、配

2、项法对逻辑用并项法、吸收法、消去法、配项法对逻辑 函数进行化简。函数进行化简。难点：运用代数化简法对逻辑函数进行化简。难点：运用代数化简法对逻辑函数进行化简。本讲稿第三页，共二十九页相关知识回顾相关知识回顾逻辑代数的基本公式、基本定律和三个重要规则本讲稿第四页，共二十九页基本定律和规则总结基本定律和规则总结（1）与普通代数相似的定律）与普通代数相似的定律交换律交换律A+BB+AABBA结合律结合律A+B+C(A+B)+C=A+(B+C)ABC=(AB)C=A(BC)分配律分配律A(B+C)=AB+ACA+BC=(A+B)(A+C)本讲稿第五页，共二十九页（2）吸收律）吸收律 是逻辑函数化简中常

3、用的基本定律。是逻辑函数化简中常用的基本定律。吸收律证 明AB+ABAA+ABAA+ABA+BAB+AC+BCAB+ACAB+ABA(B+B)=A1=AA+AB=A(1+B)=A1=AA+AB=(A+A)(A+B)=1(A+B)=A+B原式=AB+AC+BC(A+A)=AB+AC+ABC+ABC=AB(1+C)+AC(1+B)AB+AC第第式的推广：式的推广：AB+AC+BCDE=AB+AC本讲稿第六页，共二十九页（3）摩根定律）摩根定律 又称为反演律，有下列又称为反演律，有下列2种形式（可用真值表证明）。种形式（可用真值表证明）。本讲稿第七页，共二十九页一一.逻辑函数化简的意义逻辑函数化简的

4、意义 根据逻辑问题归纳出来的逻辑函数式往往不是最简逻辑函数式。对根据逻辑问题归纳出来的逻辑函数式往往不是最简逻辑函数式。对逻辑函数进行化简和变换，可以得到最简的逻辑函数式和所需要的形式，逻辑函数进行化简和变换，可以得到最简的逻辑函数式和所需要的形式，设计出最简洁的逻辑电路。这对于节省元器件、降低成本和提高系统的可设计出最简洁的逻辑电路。这对于节省元器件、降低成本和提高系统的可靠性、提高产品的市场竞争力都是非常重要的。靠性、提高产品的市场竞争力都是非常重要的。二二.逻辑函数式的几种常见形式和变换逻辑函数式的几种常见形式和变换 常见的逻辑函数式主要有下列常见的逻辑函数式主要有下列5种形式。以种形式

5、。以 为例：为例：Y1=AB+BC 与-或表达式Y2=(A+B)(B+C)或-与表达式Y3=ABBC 与非-与非表达式Y4=A+B+C+D 或非-或非表达式Y5=AB+BC 与或非表达式2.4 2.4 逻辑逻辑函数化函数化简简 利用逻辑代数的基本定律，可以实现上述五种逻辑函数利用逻辑代数的基本定律，可以实现上述五种逻辑函数式之间的变换。式之间的变换。本讲稿第八页，共二十九页三三.逻辑函数的最简式、逻辑函数的最简式、1）最简与）最简与-或式或式 乘积项个数最少。乘积项个数最少。每个乘积项变量最少。每个乘积项变量最少。最简与或表达式最简与或表达式Y=ABE+AB+AC+ACE+BC+BCD=AB+

6、AC+BC=AB+AC本讲稿第九页，共二十九页2 2）最简与非最简与非-与非表达式与非表达式非号最少、并且每个非号下面乘积项中的变量也最少的与非-与非表达式。在最简与或表达式的基础上两次取反用摩根定律去掉下面的大非号3 3）最简或与表达式最简或与表达式括号最少、并且每个括号内相加的变量也最少的或与表达式。求出反函数的最简与或表达式利用反演规则写出函数的最简或与表达式Y=AB+AC=AB+AC=AB ACY=AB+ACY=AB+AC=(A+B)(A+C)=AB+AC+BC=AB+ACY=(A+B)(A+C)本讲稿第十页，共二十九页4 4）最简或非最简或非-或非表达式或非表达式非号最少、并且每个非

7、号下面相加的变量也最少的或非-或非表达式。求最简或与-或与表达式两次取反）最简与或非表达式最简与或非表达式非号下面相加的乘积项最少、并且每个乘积项中相乘的变量也最少的与或非表达式。求最简或非-或非表达式用摩根定律去掉下面的大非号用摩根定律去掉大非号下面的非号Y=AB+AC=(A+B)(A+C)=(A+B)(A+C)=A+B+A+CY=AB+AC=A+B+A+C=AB+AC本讲稿第十一页，共二十九页逻逻辑辑函函数数化化简简有有3种种常常用用方方法法。即即：代代数数化化简简法法、卡卡诺诺图图化化简简法法和列表化简法列表化简法。本讲稿第十二页，共二十九页2.4.1 2.4.1 代数化简法代数化简法

8、代数化简法就是运用逻辑代数的公理、定理和规则对逻辑函数进代数化简法就是运用逻辑代数的公理、定理和规则对逻辑函数进行化简的方法。行化简的方法。一、一、“与与-或或”表达式的化简表达式的化简 最简最简“与与-或或”表达式应满足两个条件：表达式应满足两个条件：1表达式中的表达式中的“与与”项个数最少；项个数最少；2在满足上述条件的前提下，每个在满足上述条件的前提下，每个“与与”项中的变量个项中的变量个 数最少。数最少。满足上述两个条件可以使相应逻辑电路中所需门的数量以及门的输入端个数均为最少，从而使电路最经济。本讲稿第十三页，共二十九页1 1、并项法、并项法利用公式1，将两项合并为一项，并消去一个变

9、量。若若两两个个乘乘积积项项中中分分别别包包含含同同一一个个因因子子的的原原变变量量和和反反变变量量，而而其其他他因因子子都都相相同同时时，则则这这两两项项可可以以合合并并成成一一项项，并并消消去去互互为为反反变变量量的的因因子子。运用摩根定律运用分配律运用分配律Y1=ABC+ABC+BC=(A+A)BC+BC =BC+BC=B(C+C)=BY2=ABC+AB+AC=ABC+A(B+C)=ABC+ABC=A(BC+BC)=A本讲稿第十四页，共二十九页2 2、吸收法、吸收法如如果果乘乘积积项项是是另另外外一一个个乘乘积积项项的的因因子子，则则这这另另外外一一个个乘乘积积项项是是多多余余的的。运用

10、摩根定律（）利用公式，消去多余的项。（）利用公式，消去多余的项。（）利用公式（）利用公式+，消去多余的变量。，消去多余的变量。如如果果一一个个乘乘积积项项的的反反是是另另一一个个乘乘积积项项的的因因子子，则则这这个个因因子子是是多多余余的的。Y1=AB+ABCD(E+F)=ABY2A+BCD+ADBA+BCD+AD+B （A+AD）+（B+BCD）A+BYAB+AC+BC AB+(A+B)C =AB+ABC =AB+CY=AB+C+ACD+BCD =AB+C+C(A+B)D =AB+C+(A+B)D =AB+C+ABD =AB+C+D本讲稿第十五页，共二十九页Y=AB+BC+BC+AB =AB

11、+BC+(A+A)BC+AB(C+C)=AB+BC+ABC+ABC+ABC+ABC =AB(1+C)+BC(1+A)+AC(B+B)=AB+BC+ACY=ABC+ABC+ABC+ABC =(ABC+ABC)+(ABC+ABC)+(ABC+ABC)=AB+AC+BC、配项法、配项法（）利用公式（），为某一项配上其所缺的（）利用公式（），为某一项配上其所缺的变量，以便用其它方法进行化简。变量，以便用其它方法进行化简。（）利用公式，为某项配上其所能合并的项。（）利用公式，为某项配上其所能合并的项。本讲稿第十六页，共二十九页Y2=AB+BC+AC(DE+FG)=AB+BCY1=AB+AC+ADE+CD

12、 =AB+(AC+CD+ADE)=AB+AC+CD利用冗余律，利用冗余律，将冗余项消去。将冗余项消去。、消去冗余项法、消去冗余项法本讲稿第十七页，共二十九页例：化简函数解：先求出Y的对偶函数Y，并对其进行化简。求Y的对偶函数，便得的最简或与表达式。Y=(B+D)(B+D+A+G)(C+E)(C+G)(A+E+G)Y=BD+BDAG+CE+CG+AEG =BD+CE+CGY=(B+D)(C+E)(C+G)本讲稿第十八页，共二十九页例例 化简化简 解解 实际应用中遇到的逻辑函数往往比较复杂，化简时应灵活使用实际应用中遇到的逻辑函数往往比较复杂，化简时应灵活使用所学的公理、定理及规则，综合运用各种方

13、法所学的公理、定理及规则，综合运用各种方法。本讲稿第十九页，共二十九页例例 化简化简 解解 本讲稿第二十页，共二十九页5.5.逻辑函数扩充公式逻辑函数扩充公式 扩充公式一1）AA=0，AA=A的扩充当包含变量X、的函数f和变量X相“与”时，函数f中的X均可用“1”代替，均可用“0”代替；当f和 变量相“与”时，函数f中的X均可用“0”代替，均可用“1”代替。即 Xf（X，Y，Z）=Xf（1，0，Y，Z）f（X，Y，Z）=f（0，1，Y，Z）2）A+=1，A+B=A+B，A+AB=A的扩充当包含变量X、的函数f和变量X相“或”时，函数f中的X均可用“0”代替，均可用“1”代替。当f和 变量相“或

14、”时，函数f中的X 均可用“1”代替，均可用“0”代替。即 X+f（X，Y，Z）=X+f（0，1，Y，Z）+f（X，Y，Z）=+f（1，0，Y，Z）本讲稿第二十一页，共二十九页 扩充公式二扩充公式二本讲稿第二十二页，共二十九页利用扩充公式化简逻辑函数利用扩充公式化简逻辑函数 例例1 化简逻辑函数化简逻辑函数 解：由扩充公式一得解：由扩充公式一得 本讲稿第二十三页，共二十九页例例2 化简逻辑函数化简逻辑函数 解：应用扩充公式二，将函数解：应用扩充公式二，将函数L展开为的逻辑或的形式，再展开为的逻辑或的形式，再用扩充公式一进行化简。用扩充公式一进行化简。本讲稿第二十四页，共二十九页例例3 化简逻辑

15、函数化简逻辑函数 解：应用扩充公式二，将函数解：应用扩充公式二，将函数L展开为的逻辑与的形式，再用展开为的逻辑与的形式，再用扩充公式一进行化简。扩充公式一进行化简。本讲稿第二十五页，共二十九页二、二、“或或-与与”表达式的化简表达式的化简 最简最简“或或-与与”表达式应满足两个条件：表达式应满足两个条件：1表达式中的表达式中的“或或”项个数最少；项个数最少；2在满足上述条件的前提下，每个在满足上述条件的前提下，每个“或或”项中的变量个数最少。项中的变量个数最少。用代数化简法化简“或-与”表达式可直接运用公理、定理中的“或-与”形式，并综合运用前面介绍“与-或”表达式化简时提出的各种方法进行化简

16、。本讲稿第二十六页，共二十九页例例 化简化简 解解 此外，可以采用两次对偶法。具体如下：具体如下：第一步：第一步：对“或-与”表达式表示的函数F求对偶，得到“与-或”表达式F；第二步：第二步：求出F的最简“与-或”表达式；第三步：第三步：对F再次求对偶,即可得到F的最简“或-与”表达式。本讲稿第二十七页，共二十九页例例 化简化简 第二步：第二步：化简化简F；第三步：第三步：对F求对偶,得到F的最简“或-与”表达式。解解 第一步：第一步：求求F的对偶式的对偶式F；本讲稿第二十八页，共二十九页归纳：归纳：代代数数化化简简法法的的优优点点是是：不不受受变变量量数数目目的的约约束束；当当对对公公理理、定定理和规则十分熟练时，化简比较方便。理和规则十分熟练时，化简比较方便。缺缺点点是是：没没有有一一定定的的规规律律和和步步骤骤，技技巧巧性性很很强强，而而且且在在很很多情况下难以判断化简结果是否最简。多情况下难以判断化简结果是否最简。本讲稿第二十九页，共二十九页