第六周卡若图化简和组合逻辑电路设计PPT讲稿.ppt
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1、第六周卡若图化简和组合逻辑电路设计第1页,共50页,编辑于2022年,星期三(3)基本定理)基本定理利用真值表很容易证明这些利用真值表很容易证明这些公式的正确性。如证明公式的正确性。如证明AB=BAAB=BA:第2页,共50页,编辑于2022年,星期三(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC分配率分配率A(B+C)=AB+AC=A+AB+AC+BC等幂率等幂率AA=A=A(1+B+C)+BC分配率分配率A(B+C)=AB+AC=A+BC0-1率率A+1=1证明分配率:A+BA=(A+B)(A+C)证明:证明:第3页,共50页,编辑于2022年,星期三(4)常用公式)常用公式分配率分配率A+
2、BC=(A+B)(A+C)互补率互补率A+A=10-1率率A1=1第4页,共50页,编辑于2022年,星期三互补率互补率A+A=1分配率分配率A(B+C)=AB+AC0-1率率A+1=1第5页,共50页,编辑于2022年,星期三(2)反反演演规规则则:对对于于任任何何一一个个逻逻辑辑表表达达式式Y,如如果果将将表表达达式式中中的的所所有有“”换换成成“”,“”换换成成“”,“0”换换成成“1”,“1”换换成成“0”,原原原原变变变变量量量量换换换换成成成成反反反反变变变变量量量量,反反反反变变变变量量量量换换换换成成成成原原原原变变变变量量量量,那那么么所所得得到到的的表表达达式式就就是是函函
3、数数Y的的反反函函数数Y(或或称称补补函数)。这个规则称为反演规则。例如:函数)。这个规则称为反演规则。例如:例如,已知等式例如,已知等式 ,用函数,用函数Y=AC代替等式中的代替等式中的A,根,根据代入规则,等式仍然成立,即有:据代入规则,等式仍然成立,即有:2.基本规则基本规则 (1)代代入入规规则则:任任何何一一个个含含有有变变量量A的的等等式式,如如果果将将所所有有出出现现A的的位位置置都都用用同一个逻辑函数代替,则等式仍然成立。这个规则称为代入规则。同一个逻辑函数代替,则等式仍然成立。这个规则称为代入规则。第6页,共50页,编辑于2022年,星期三 (3)对对偶偶规规则则:对对于于任
4、任何何一一个个逻逻辑辑表表达达式式Y,如如果果将将表表达达式式中中的的所所有有“”换换成成“”,“”换换成成“”,“0”换换成成“1”,“1”换换成成“0”,而而变变变变量量量量保保保保持持持持不不不不变变变变,则则可可得得到到的的一一个个新新的的函函数数表表达达式式Y,Y称称为为函函数数Y的对偶函数。这个规则称为对偶规则。例如:的对偶函数。这个规则称为对偶规则。例如:对对偶偶规规则则的的意意义义在在于于:如如果果两两个个函函数数相相等等,则则它它们们的的对对偶偶函函数数也也相相等等。利利用用对偶规则对偶规则,可以使要证明及要记忆的公式数目减少一半。例如:可以使要证明及要记忆的公式数目减少一半
5、。例如:注意注意注意注意:在运用反演规则和对偶规则时,必须按照逻辑:在运用反演规则和对偶规则时,必须按照逻辑运算的优先顺序进行:先算括号,接着与运算,然后运算的优先顺序进行:先算括号,接着与运算,然后或运算,最后非运算,否则容易出错。或运算,最后非运算,否则容易出错。第7页,共50页,编辑于2022年,星期三逻辑函数化简的意义:逻辑表达式越简单,实现它的电路越简单,电路工逻辑函数化简的意义:逻辑表达式越简单,实现它的电路越简单,电路工作越稳定可靠。作越稳定可靠。一个逻辑函数的表达式可以有一个逻辑函数的表达式可以有与或与或表达式、表达式、或与或与表达式、表达式、与非与非-与非与非表达表达式、式、
6、或非或非-或非或非表达式、表达式、与或非与或非表达式表达式5种表示形式。种表示形式。一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函数表达式的各种一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函数表达式的各种表示形式不同,但逻辑功能是相同的。表示形式不同,但逻辑功能是相同的。任务基础知识四任务基础知识四逻辑函数的化简与变换逻辑函数的化简与变换第8页,共50页,编辑于2022年,星期三(1)最简与或表达式)最简与或表达式乘积项最少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。乘积项最少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。最简与或表达式最简与或表达式一、一、公式法化简公式法化简1
7、.逻辑函数表述式的标准形式和最简式逻辑函数表述式的标准形式和最简式第9页,共50页,编辑于2022年,星期三(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。与非表达式。在最简与或表达式的基础上两次取反在最简与或表达式的基础上两次取反用摩根定律去掉用摩根定律去掉下面的非号下面的非号(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。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。求出反函数的最简求出反函数的最简与或表达式与或表达式利用反
8、演规则写出函数的最利用反演规则写出函数的最简或与表达式简或与表达式第10页,共50页,编辑于2022年,星期三(4)(4)最简或非最简或非-或非表达式或非表达式非号最少、并且每个非号下面相加的变量也最少的或非非号最少、并且每个非号下面相加的变量也最少的或非-或非表达式。或非表达式。求最简或非求最简或非-或非表达式或非表达式两次取反两次取反(5)(5)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。达式。求最简或非求最简或非-或非表达式或非表达式用摩根定律去掉下面的非用摩
9、根定律去掉下面的非号号用用摩摩根根定定律律去去掉掉大大非非号号下下面面的的非非号号第11页,共50页,编辑于2022年,星期三2.常见的公式法简化方法常见的公式法简化方法(1 1)并项法)并项法逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。来化简逻辑函数。利用公式利用公式1,将两项合并为一项,并消去一个变量。,将两项合并为一项,并消去一个变量。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
10、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。第12页,共50页,编辑于2022年,星期三2.2.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。()利用公式,消去多余的项。()利用公式,消去多余的项。()利用公式,消去多余的变量。()利用公式,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。第13页,共50页,编辑于2022年,星期三.配项法配项法()利用公式(),为某一项配上其所缺的变量,()利用公式(),为某
11、一项配上其所缺的变量,以便用其它方法进行化简。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。第14页,共50页,编辑于2022年,星期三.消去冗余项法消去冗余项法利用冗余律,将冗利用冗余律,将冗余项消去。余项消去。第15页,共50页,编辑于2022年,星期三例例:化简函数:化简函数解解:先求出先求出Y的对偶函数的对偶函数Y,并对其进行化简。,并对其进行化简。求求Y的对偶函数,便得的最简或与表达式。的对偶函数,便得的最简或与表达式。第16页,共50页,编辑于2022年,星期三1.1.逻辑函数的最小项及其性质逻辑函数的最小项及其性质(1)最
12、小项:如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变量,)最小项:如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变量,其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现,且仅出现一次,则这个其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现,且仅出现一次,则这个乘积项称为该函数的一个标准积项,通常称为最小项。乘积项称为该函数的一个标准积项,通常称为最小项。3个变量个变量A、B、C可组成可组成8个最小项:个最小项:(2)最小项的表示方法:通常用符号)最小项的表示方法:通常用符号mi来表示最小项。下标来表示最小项。下标i的确定:把的确定:把最小项中的原变量记为最小项中的原变量记为1,反变量记为,反变量记为0,当变量顺序确定后,
13、可以按顺序排,当变量顺序确定后,可以按顺序排列成一个二进制数,则与这个二进制数相对应的十进制数,就是这个最小项列成一个二进制数,则与这个二进制数相对应的十进制数,就是这个最小项的下标的下标i。3个变量个变量A、B、C的的8个最小项可以分别表示为:个最小项可以分别表示为:二、二、卡诺图化简法卡诺图化简法第17页,共50页,编辑于2022年,星期三(3)最小项的性质:)最小项的性质:任意一个最小项,只有一组变量取值使其值为任意一个最小项,只有一组变量取值使其值为1。全部最小项的和必为全部最小项的和必为1。ABCABC任意两个不同的最小项的乘积必为任意两个不同的最小项的乘积必为0。第18页,共50页
14、,编辑于2022年,星期三2.2.逻辑函数的最小项表达式逻辑函数的最小项表达式任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和,称为标准任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和,称为标准与或表达式,也称为最小项表达式与或表达式,也称为最小项表达式对于不是最小项表达式的与或表达式,可利用公式对于不是最小项表达式的与或表达式,可利用公式AA1 和和A(B+C)ABAC来配项展开成最小项表达式。来配项展开成最小项表达式。第19页,共50页,编辑于2022年,星期三如果列出了函数的真值表,则只要将函数值为如果列出了函数的真值表,则只要将函数值为1的那些最小项相加,的那些最小项相加,便是函数的最
15、小项表达式。便是函数的最小项表达式。m1ABCm5ABCm4ABCm2ABC将真值表中函数值为将真值表中函数值为0的那些最小项相加,便可得到反函数的最的那些最小项相加,便可得到反函数的最小项表达式。小项表达式。第20页,共50页,编辑于2022年,星期三3.3.卡诺图的构成卡诺图的构成将逻辑函数真值表中的最小项重新排列成矩阵形式,并且使将逻辑函数真值表中的最小项重新排列成矩阵形式,并且使矩阵的横方向和纵矩阵的横方向和纵矩阵的横方向和纵矩阵的横方向和纵方向的逻辑变量的取值按照格雷码的顺序排列方向的逻辑变量的取值按照格雷码的顺序排列方向的逻辑变量的取值按照格雷码的顺序排列方向的逻辑变量的取值按照格
16、雷码的顺序排列,这样构成的图形就是卡诺,这样构成的图形就是卡诺图。图。卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是相邻的。(相邻项卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是相邻的。(相邻项是指两个最小项只有一个因子互为反变量,其余因子均相同,又称为逻辑是指两个最小项只有一个因子互为反变量,其余因子均相同,又称为逻辑相邻项)相邻项)。每每个个两两变变量量的的最最小小项项有有两两个个最最小小项项与与它它相相邻邻每每个个三三变变量量的的最最小小项项有有三三个个最最小小项项与与它它相相邻邻第21页,共50页,编辑于2022年,星期三每个每个4变量的最小项有变量的最小项有4个最小项与它相邻个最小项与它
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