多变量逻辑函数化简的简便方法
逻辑函数代数法化简
A B AB AB A B
逻辑函数代数法化简
代数法化简方法:
• 消项法: 利用A+AB=A消去多余的项AB
• 消元法: 利用
消去多余变量A
• 并项法: 利用A(A+B)=AB AB+AB=A并项
• 配项法: 利用
和互
补律、重叠律, 先增添项,再化简:
例1: 化简逻辑函数 F AB AC ABC
F AB AC ABC
A(B C BC) …提取公因子A A(B C B C) …应用摩根定律
AB AB A
A
…消去互非变量,并项。
逻辑函数代数法化简
例2: 利用公式A+A=A配项
F ABC ABC ABC ABC (ABC ABC ) (ABC ABC ABC ABC) AB AC BC
小结
代数法化简函数,就是借助于公式、定理、 规则实现函数化简。适用于变量较多的函数。 但是没有一定的规律可循,要熟记公式,凭 借经验。
数字电子技术
数字电子技术
逻辑函数代数法化简
1、逻辑函数化简意义
1)所用的元器件少 2)器件间相互连线少
成本低,速度高
3)工作速度高
这是中小规模逻辑电路设计的基本要求。
逻辑函数代数法化简
2、逻辑函数化简方法
方法
代数法化简
最简标准:1)乘积项最少 2)每一项因子最少
卡诺图法化简
逻辑函数代数法化简
基本公式
A AB A A(A B) A A (AB) A B
多变量逻辑函数的卡诺图分割法化简
0 1 末 尾分别 添加 l 和0 .变为 O l l 与0 1 0排 在第 只是麻 烦 问题 其 裂变 为三位 循环 码过 程如 图 2所 示 . 按各 针对 卡诺 图化 简存在 的 问题 .有 人 提 出 了用 二行 , 行顺 序写 出就得 出三 位循 环码 图 3为三 位循码 卡诺 图 的降维 方法 .降维 卡诺 图虽然 在 一定 程度
n 0 1 ] 存在 的 问题有 : ① 多变量 卡诺 图方 格 多 : ② 循 环码 列形式 { … 0 } ,第一行 第一列 0 0 末尾分别添加 0 的 书写方 法麻 烦且 易 出错 :③ 很 难 找 出逻辑 相邻 , 变为 0 0 0与 0 0 1 排 在第 一行 , 第 一行 第 二列 项画卡诺圈。 其中问题③是最核心的, 问题①与② 和 1
上减 少 了卡诺 图方格 数 .但 降 维卡诺 图改变 了普 裂 变为 四位循环 码
通 卡诺 图每个 方格 代表一 个最 小项 规定 .而使 每 个方 格 的值 变得麻 烦 .而 且通 常也 只能 用 于减 少 个 变量 , 当减 少更 多变量 时 . 每个 方格 的值 变 得 很复 杂 所 以降 维卡诺 图没有从 根本 上解 决 问题 .
【 1 o l l o o J
1 01 0 1 Ol 1
1 0 01 1 0 0 0
分 割法 寻找 相邻项 画卡诺 圈 .从 而达 到化 简逻 辑 函数 的 目的
2 . 多变 量 函 数 卡 诺 图 作 图 与 循 环 码 书 写 方 法
图 2 三 位 循环码 裂 变为 四位循 环 码
分别 添加 0和 1 。第 二列 末尾 分别 添加 l 和0 . 第 逻辑 函数 的 化 简是 逻辑 设 计 的 基 本环 节 . 逻 行第 一列 数码末 尾 分别 添加 0和 l 后 排在 第一 辑 函数 的化简 有代数 法与 卡诺 图法 .卡诺 图化 简 行 ,第 一 行 第 二 列 末 尾 分 别 添 加 1和 0后 排 在 第 直观 .容 易看 出是否 化到最 简 .因此 得 到广 泛应 二行 , 即裂 变后 的循 环 码仍 写 成二 列形式 . 如图 l
用代数法化简逻辑函数
用代数法化简逻辑函数一、引言逻辑函数是计算机科学中的重要概念之一,它是由一个或多个逻辑变量构成的表达式。
在实际应用中,我们需要对逻辑函数进行化简,以便更好地理解和优化电路设计。
本文将介绍代数法化简逻辑函数的方法。
二、基本概念1. 逻辑变量:指只能取两个值(真或假)的变量。
2. 逻辑运算:指对逻辑变量进行操作的运算符,包括非(NOT)、与(AND)、或(OR)等。
3. 逻辑表达式:由逻辑变量和逻辑运算符组成的表达式。
三、代数法化简方法1. 布尔代数定律布尔代数定律包括以下几种:(1)结合律:A AND (B AND C) = (A AND B) AND C;A OR (B OR C) = (A OR B) OR C。
(2)交换律:A AND B = B AND A;A OR B = B OR A。
(3)分配律:A AND (B OR C) = (A AND B) OR (A AND C);A OR (B AND C) = (A OR B) AND (A OR C)。
(4)吸收律:A OR (A AND B) = A;(A OR B) AND A = A。
(5)恒等律:A AND 1 = A;A OR 0 = A。
(6)补充律:A OR NOT A = 1;A AND NOT A = 0。
2. 化简步骤化简逻辑函数的基本步骤如下:(1)将逻辑函数写成标准形式;(2)应用布尔代数定律进行化简;(3)使用代数运算法则进行化简;(4)使用卡诺图进行化简。
四、例子假设有一个逻辑函数F(A,B,C)=AB+BC+AC,要将其化简为最简形式。
步骤如下:(1)将逻辑函数写成标准形式:F(A,B,C)=(A AND B) OR (B AND C) OR (A AND C)。
(2)应用布尔代数定律进行化简:F(A,B,C)=(A AND B) OR (B AND C) OR (A AND C)=(A AND B) OR (B AND C)=(B AND (A OR C)) OR (A AND B)(3)使用代数运算法则进行化简:F(A,B,C)=(B AND (A OR C)) OR (A AND B)=(AB OR BC) OR AC=AB+BC+AC因此,原来的逻辑函数F可以被化简为最简形式AB+BC+AC。
逻辑函数的公式化简法
逻辑函数的公式化简法
公式化简法的原理就是反复使用规律代数的基本公式和常用公式消去函数式中多余的乘积项和多余的因式,以求得函数式的最简形式。
公式化简法没有固定的步骤。
现将常常使用的方法归纳如下:
一、并项法
二、汲取法
利用公式A+AB=A,汲取掉(即除去)多余的项。
A和B同样也可以是任何一个简单的规律式。
【例】试用汲取法化简下列规律函数:
三、消项法利用公式AB+ C+BC=AB+ C及AB+ C+BCD=AB+ C,将BC或BCD消去。
其中A、B、C、D都可以是任何简单的规律式。
【例】用消项法化简下列规律函数:
四、消因子法利用公式A+B=A+B,可消去多余的因子。
A、B均可以是任何简单的规律式。
【例】试用消因子法化简下列规律函数
五、配项法1、依据基本公式A+A=A可以在规律函数式中重复写入某一项,有时能获得更加简洁的化简结果。
2、依据基本公式A+=1,可以在函数式中乘以(A+ ),然后拆成两项分别与其他项合并,有时能得到更加简洁的化简结果。
在化简简单的规律函数时,往往需要敏捷、交替地运用上述方法,才能得到最终的化简结果。
【例】化简规律函数。
多变量卡诺图化简方法
多变量卡诺图化简方法
制作小组: 田迪尔 母宇昂
方法:卡诺图分割法
1.使用循环码而非二进制代码
1 1
1
卡诺圈
逻辑相邻的项画卡诺圈合并。
卡诺圈若跨轴,则卡诺圈要相对于轴对称
参考资料
卡诺图化简法
多变量逻辑函数的卡诺图分割法化简
后面几页是相关资料的截图
横轴、纵轴的变量个数、取法、方格数与二进制码相同
所标注的编码不同 循环码裂变 准备工作:写成矩阵,每行2个数 扩展:以0,1为基础,在每行第一个数后加上0,1为奇数 行,第二个数后加上1,0为偶数行。
{0,1}——>{ 00 11
01 10
}
需要几位就衍生几位
循环码的好处
1.保留了卡诺图原来的几何相邻、相对相邻、重合相邻即 为逻辑相邻的特点
2.增加了轴对称相邻
相对传统方法最大的好处:在多变量的情况下能迅速找出 所有的逻辑相邻项。
分割法
轴对称分割法:中心轴,次中心轴,次级轴…… 最终只 剩下4*4方格,可用传统方法寻找
相邻于每一级轴对称的方格均逻辑相邻。
逻辑相邻项的合并用于级次高的轴后就不能用于级次低的 轴了。(不影响逻辑相邻属性)
1
逻辑函数化简公式大全
逻辑函数化简公式大全逻辑函数化简是在布尔代数中常用的一种方法,它通过应用逻辑运算规则和布尔代数定律,将复杂的逻辑函数简化为更简洁的形式。
这种简化可以减少逻辑电路的复杂性,提高计算机系统的效率。
以下是一些常见的逻辑函数化简公式大全:1. 与运算的化简:- 与运算的恒等律:A∧1 = A,A∧0 = 0- 与运算的零律:A∧A' = 0,A∧A = A- 与运算的吸收律:A∧(A∨B) = A,A∧(A∧B) = A∧B- 与运算的分配律:A∧(B∨C) = (A∧B)∨(A∧C)- 与运算的交换律:A∧B = B∧A2. 或运算的化简:- 或运算的恒等律:A∨1 = 1,A∨0 = A- 或运算的零律:A∨A' = 1,A∨A = A- 或运算的吸收律:A∨(A∧B) = A,A∨(A∨B) = A∨B- 或运算的分配律:A∨(B∧C) = (A∨B)∧(A∨C)- 或运算的交换律:A∨B = B∨A3. 非运算的化简:- 非运算的双重否定律:(A) = A- 非运算的德摩根定律:(A∧B) = A∨B,(A∨B) = A∧B4. 异或运算的化简:- 异或运算的恒等律:A⊕0 = A,A⊕1 = A- 异或运算的自反律:A⊕A = 0- 异或运算的结合律:A⊕(B⊕C) = (A⊕B)⊕C- 异或运算的交换律:A⊕B = B⊕A5. 条件运算的化简:- 条件运算的恒等律:A→1 = 1,A→0 = A- 条件运算的零律:A→A' = 0,A→A = 1- 条件运算的反转律:A→B = A∨B- 条件运算的分配律:A→(B∧C) = (A→B)∧(A→C)这些公式是逻辑函数化简中常用的基本规则,通过灵活应用它们,可以将复杂的逻辑表达式简化为更简单的形式。
使用这些规则,我们可以提高逻辑电路的效率和简洁性,并降低硬件成本。
针对一般式多变量逻辑函数的化简方法与技巧
针对一般式多变量逻辑函数的化简方法与技巧张辉;李竹【期刊名称】《电脑与电信》【年(卷),期】2015(000)010【摘要】Karnaugh map is one of the most commonly used method oflogic function. In view of simplification of the general formula and multivariable logic function, this paper proposes a method that doesn't need to translate into standard type, but to repre-sent in Karnaugh map directly, thus greatly improving the speed and efficiency of simplification.%卡诺图化简逻辑函数是最常用的一种方法。
本文针对一般式多变量逻辑函数的化简,提出了一种不用转化为标准式,而直接在卡诺图中表示的方法,从而大大提高了化简的速度和效率。
【总页数】2页(P88-89)【作者】张辉;李竹【作者单位】山西师范大学临汾学院自然科学系,山西临汾 041000;山西师范大学物信学院,山西临汾 041004【正文语种】中文【中图分类】TP302【相关文献】1.多变量逻辑函数的卡诺图化简方法 [J], 高青;赵文艺2.互斥多变量逻辑函数的化简方法 [J], 马敬敏3.用解逻辑方程的方法化简互斥多变量逻辑函数 [J], 周亮4.列表法化简多变量逻辑函数的方法探讨 [J], 郑四海;郑昌睿5.多变量逻辑函数式化简方法探讨 [J], 油雨忻;孔志勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
1.1 逻辑函数的代数(公式)化简法
逻辑函数的代数(公式)化简法代数化简法的实质就是反复使用逻辑代数的基本公式和常用公式消去多余的乘积项和每个乘积项中多余的因子,以求得函数式的最简与或式。
因此化简时,没有固定的步骤可循。
现将经常使用的方法归纳如下:①吸收法:根据公式A+AB=A 可将AB 项消去,A 和B 同样也可以是任何一个复杂的逻辑式。
()F A A BC A BC D BC =+⋅⋅+++例:化简()()()()()()F A A BC A BC D BCA A BC A BC D BCA BC A BC A BC D A BC=+⋅⋅+++=+++++=+++++=+解:现将经常使用的方法归纳如下:②消因子法:利用公式A+AB=A +B 可将AB 中的因子A 消去。
A 、B 均可是任何复杂的逻辑式。
1F A AB BEA B BE A B E=++=++=++例:2()F AB AB ABCD ABCDAB AB AB AB CDAB AB AB ABCDAB AB CD=+++=+++=+++=++现将经常使用的方法归纳如下:③合并项法(1):运用公式A B +AB=A 可以把两项合并为一项,并消去B 和B 这两个因子。
根据代入规则,A 和B 可以是任何复杂的逻辑式。
例:化简F BCD BCD BCD BCD=+++()()()()F BCD BCD BCD BCDBCD BCD BCD BCD BC D D BC D D BC BC B=+++=+++=+++=+=现将经常使用的方法归纳如下:③合并项法(2):利用公式A+A=1可以把两项合并为一项,并消去一个变量。
例:1()1F ABC ABC BCA A BC BCBC BC =++=++=+=现将经常使用的方法归纳如下:③合并项法(2):利用公式A+A=1可以把两项合并为一项,并消去一个变量。
例:2()()()()F A BC BC A BC BC ABC ABC ABC ABCAB C C AB C C AB AB A=+++=+++=+++=+=现将经常使用的方法归纳如下:例:1()()()()()(1)(1)()F AB AB BC BCAB AB C C BC A A BCAB ABC ABC BC ABC ABCAB ABC BC ABC ABC ABC AB C BC A AC B B AB BC AC=+++=+++++=+++++=+++++=+++++=++④配项法:将式中的某一项乘以A+A 或加A A ,然后拆成两项分别与其它项合并,进行化简。
逻辑代数的化简算法
逻辑代数的化简算法观察函数1.该函数有四个逻辑变量,可表示成Y=f(A、B、C、D)2。
该函数有三个乘积项:第一项有四个因子——四个变量在乘积项中都出现了。
第二项有三个因子——缺少变量B(或).第三项缺少变量C、D(或、).3.第一个乘积项是A、B、C、D的一个最小项,其余二项均不是A、B、C、D的最小项。
最小项:n个逻辑变量A1、A2、…… An组成的逻辑系统中含n个因子的乘积项—-每个变量(或)在乘积项中只出现一次,称这样的乘积项为最小项.两个逻辑变量A、B有22=4个最小项,分别是:、、、.三个逻辑变量A、B、C有23=8个最小项,分别是:、、、、、、、.四个逻辑变量A、B、C、D有24=16个最小项.练习:写出A、B、C、D的十六个最小项。
最小项的性质:(1)对变量的任意一组取值,只有一个最小项为1,其余最小项全为0。
二变量A、B的最小项为:、、、.对A、B的任意一组取值:A=0 B=0 =1 其余三项全为0,即===0A=0 B=1 = 1 其余三项全为0A=1 B=0 = 1 其余三项全为0A=1 B=1 = 1 其余三项全为0(2)全体最小项之和为1。
(读者自己证明)(3)任意两个最小项的乘积为0。
最小项的编号:三变量A、B、C的八组取值000、001、……111能分别使八个最小项的值为1,又与十进制数0,1……7的二进制数表示相同。
用0~7编号八个最小项,记为:m0、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7,则m7=m111=,……m4=m100=,m0=m000=.练习:读者试写出四变量A、B、C、D的十六个最小项m0、m1 (15)逻辑函数的最小项之和形式任何逻辑函数都可化为最小项之和的标准形式例:将下列函数化为最小项之和的形式反函数的最小项之和表示例:求二变量A,B的逻辑函数的反函数。
解一:解二:列真值表由真值表写出的逻辑表达式(全体最小项之和)如三变量A,B,C的逻辑函数则必有结论:在n个变量的逻辑系统中,如果Y为i个最小项之和,则必为余下的(n-i)个最小项之和。
多变量逻辑函数式化简方法探讨
多变量逻辑函数式化简方法探讨油雨忻孔志勇*(山东中医药大学智能与信息工程学院山东济南250000)摘要:多变量逻辑函数式的化简在数字电路设计和优化中起到关键性作用,函数式越简单,其所表示的逻辑关系越明显,越有利于用最少的电子器件实现这个逻辑函数。
对于多变量逻辑函数化简,该文分别以6变量逻辑函数和8线-3线编码器为例,通过介绍卡诺图化简法、互斥变量化简法、Q-M化简法以及Multisim软件仿真等化简方法,以展示多变量逻辑式化简的不同思路和方法。
关键词:卡诺图互斥逻辑变量Q-M化简法Multisim软件仿真中图分类号:TN791文献标识码:A文章编号:1672-3791(2021)12(a)-0001-05Discussion on the Simplification Method of Multivariable LogicalFunctionYOU Yuxin KONG Zhiyong*(College of Intelligence and Information Engineering,Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Jinan,Shandong Province,250000China)Abstract:The simplification of multivariable logical function plays a critical role in designing and optimizing digital circuits.The simpler the formula is,the more obvious the logical relationship it represents,and the more beneficial it is to realize this logical function with the least number of electronic devices.For the simplification of multivariable logic function,taking6-variable logic function and8-wire-3-wire encoder as examples,this paper introduces the simplification methods such as Karnaugh Map simplification method,Mutually Exclusive Variable simplification method,Q-M simplification method and Multisim software simulation,so as to show the different ideas and meth‐ods of multivariable logic simplification.Key Words:Karnaugh Map;Mutually exclusive logical variable;Q-M simplification;Multisim software simulation在数字电路中,一般用逻辑函数来表示逻辑电路输入与输出的关系。
逻辑函数的公式化简法(经典实用)
逻辑函数的公式化简法(经典实用)逻辑函数公式化简法是一种在数字逻辑设计中常用的方法,用于简化逻辑函数表达式,以便更有效地进行逻辑电路设计。
以下是一些经典实用的逻辑函数公式化简法:
1.摩根定律
摩根定律可以将两个逻辑函数表达式进行等价转换。
它有两个版本:
① 0-1律:¬(A+B) = ¬A * ¬B
② A律:¬(A*B) = ¬A + ¬B
使用摩根定律可以将复杂的逻辑函数表达式转换为更简单的形式。
2.吸收律
吸收律可以用来简化逻辑函数表达式中的冗余项。
它有两个版本:
① A+AB=A
② A+A'B=A+B
使用吸收律可以消除逻辑函数表达式中的冗余项,使表达式更简洁。
3.分配律
分配律可以将逻辑函数表达式中的括号展开,使表达式更易于分析。
它有两个版本:
① A*(B+C)=AB+AC
② A+(B C)=(A+B)(A+C)
使用分配律可以简化逻辑函数表达式中的括号,使表达式更简洁。
4.反演律
反演律可以用来求得一个逻辑函数的反函数。
它在数字逻辑设计中非常有用,因为它允许我们在一个逻辑函数和它的反函数之间进行转换。
反演律的公式为:A' * (A * B) = B。
通过使用以上经典实用的逻辑函数公式化简法,我们可以将复杂的逻辑函数表达式转换为更简单的形式,从而更有效地进行逻辑电路设计。
逻辑函数的化简方法
逻辑函数的化简方法逻辑函数的化简是数理逻辑中的一个重要概念,它指的是将复杂的逻辑函数表示形式简化为更为简洁的形式。
逻辑函数化简的目的是为了方便逻辑分析、简化逻辑电路的设计和优化等。
在进行逻辑函数的化简时,可以使用多种方法,包括真值表、卡诺图、代数法等。
下面我将介绍一些常用的逻辑函数化简方法。
1. 真值表法:真值表法是一种直观的方法,适用于简单的逻辑函数。
它通过列出逻辑函数的所有可能输入和对应的输出,通过观察输入和输出之间的关系,找出逻辑函数的简化形式。
2. 卡诺图法:卡诺图法是一种图形化的方法,适用于中等规模的逻辑函数。
它将逻辑函数的输入和输出用二进制位表示,并用一个方格来表示逻辑函数的真值。
通过观察方格的分布情况,将含有相同输出的方格组合起来,得到逻辑函数的简化形式。
3. 代数法:代数法是一种基于代数运算的方法,适用于任意规模的逻辑函数。
它利用逻辑函数的布尔代数性质,通过运用逻辑运算规则和化简规则,将逻辑函数逐步化简为最简形式。
逻辑函数的化简过程一般包括以下几个步骤:1. 将逻辑函数的输入和输出用适当的变量表示。
例如,对于一个三输入的逻辑函数,可以用A、B、C来表示输入变量,用F表示输出变量。
2. 根据逻辑函数的真值表或卡诺图,观察输入变量与输出变量之间的关系,找出可能的化简形式。
这一步可以根据特定的方法进行,如真值表中可以用观察方式寻找具有相同输出的输入组合,卡诺图中可以利用方格分布情况找到可以合并的项等。
3. 利用逻辑运算规则和化简规则,将逻辑函数逐步化简。
逻辑运算规则包括与、或、非、异或、与非、或非等运算规则,化简规则包括吸收律、分配律、德摩根定理等。
4. 不断重复第3步,直到无法再进行化简为止。
最终得到逻辑函数的最简形式。
需要注意的是,逻辑函数的化简目标是找到最简形式,而不一定是最简单形式。
最简形式是指逻辑函数无法再进行化简,而最简单形式是指逻辑函数中只包含最少的逻辑门。
总的来说,逻辑函数的化简方法包括真值表法、卡诺图法和代数法等。
多变量逻辑函数化简方法的技巧探讨和研究_0
多变量逻辑函数化简方法的技巧探讨和研究数字电路中经常会遇到多变量逻辑函数,卡诺图化简方法是我们经常用的一种直观、简单的方法。
在此主要针对多变量逻辑函数的卡诺图化简方法进行分析探讨,起到一个抛砖引玉的作用,也为了让卡诺图化简方法能够得到更加广泛的运用。
关键字:逻辑函数化简;多变量逻辑函数;方法技巧探究在数字逻辑电路的分析和设计过程中,对于逻辑函数的化简是非常重要的一个环节。
常见的卡诺图化简方法一般只介绍到四个变量的情况,如果变量的数量增加到5个或者5个以上的时候,那么卡诺图的方格数目也随之增多间接的复杂化了输入变量在取值之间相邻的关系,这就导致了后期的作图和填写数据都变得非常繁琐,从某种程度上来说这也制约了卡诺图化简法的推广。
所以,应该采用恰当的方法去尽量用比较少变量的卡诺图去表示多变量的逻輯函数,让多变量逻辑函数的卡诺图化简法变得更加方便简单,将对数字逻辑电路的设计和研究起到非常积极的作用。
一、卡诺图化简和代数法化简的特点在数字电路的设计工作中,电路的整体稳定性受到了逻辑函数表达式复杂程度、市场竞争力及成本高低的直接影响。
具备复杂逻辑函数表达式的实际电路一般都是成本比较高,但是稳定性却比较差市场的整体竞争力也不是很强。
所以在数字电路整体的设计工作中化简逻辑函数始终是一项非常重要的工作。
目前在业界对待逻辑函数主要用的就是代数法化简和卡诺图法化简,前者要求在使用的时候必须对公式记忆非常清楚以及对公式的运用技巧也非常的熟练,并且在化简之后能否真正的实现最简还需要具备一定的判断力。
而后者卡诺图化简法却相对来说显得非常直观、简洁,在现实中也得到了非常广泛的运用[1]。
从某种意义上来说卡诺图实际上就是一种真值表的变形,一个多变量逻辑函数的真值表有多少行那么对应的卡诺图就有多少个方格。
但是又有不同之处,真值表中的最小项一般都是按照二进制的加法排列的,而在卡诺图中的每一项却是按照相邻性的特点排列的。
用卡诺图在合并最小项的时候一般也需要注意找出所有的相邻的最小项,通常都是通过画圈的方式,这样就保障了逻辑函数化简到最简;在这个过程中也应该尽量的将圈画的尽可能的大,这样就会消去更多的变量;同时圈的个数要尽可能的少,避免后面化简后的逻辑函数与项变多;同时不能漏下取值为1的所有最小项。
化简逻辑函数式
化简逻辑函数式
随着逻辑函数在科学研究中的广泛应用,函数化简也变得越来越重要。
逻辑函数化简是一项结合数学和逻辑的重要技能,它可以帮助更好地理解和解释逻辑表达式,并更有效地解决重要的科学问题。
本文将介绍如何化简逻辑函数式。
逻辑函数式的化简通常包括简化、变形和代数消去三个步骤。
首先,通过消除冗余并合并一致的项,可以得到简化的函数式。
其次,使用变形法可以进一步减少函数式中的项数,并合并具有相同变量和常数的表达式,从而简化函数式。
最后,使用代数消去法可以消除函数式中的某些不必要的项,更好地简化函数式。
逻辑函数式中可用来简化函数式的常用技巧有很多。
其中常用的有抽象代数技巧、组合技巧、析取技巧和合取技巧。
了解这些技巧的用法能大大加快逻辑函数式的化简进程。
此外,为高效地化简逻辑函数式,可以使用数学软件、优化算法和机器学习技术辅助难以解决问题。
数学软件能帮助使用者更轻松地简化逻辑函数式,而优化算法和机器学习技术则能帮助解决复杂的逻辑函数式化简问题。
本文的目的是介绍如何化简逻辑函数式,以及技术支持可用于化简逻辑函数式的工具。
首先,通过简化、变形和代数消去可以简化函数式。
其次,逻辑函数式的几种常用技巧可以有效地简化函数式。
最后,使用数学软件、优化算法和机器学习技术可以更有效地解决逻辑函数式的化简问题。
从上述可以看出,逻辑函数式的化简不仅是一个重要的数学技能,而且能帮助我们更加有效地解决重要的科学问题。
因此,未来对于逻辑函数式的化简将是一个重要的研究课题,值得科学家们继续深入探究。
逻辑函数的化简方法
逻辑函数的化简方法一、公式法化简:是利用逻辑代数的基本公式,对函数进行消项、消因子。
常用方法有:①并项法利用公式AB+AB’=A 将两个与项合并为一个,消去其中的一个变量。
②吸收法利用公式A+AB=A 吸收多余的与项。
③消因子法利用公式A+A’B=A+B 消去与项多余的因子④消项法利用公式AB+A’C=AB+A’C+BC 进行配项,以消去更多的与项。
⑤配项法利用公式A+A=A,A+A’=1配项,简化表达式。
二、卡诺图化简法逻辑函数的卡诺图表示法将n变量的全部最小项各用一个小方块表示,并使具有逻辑相邻性的最小项在几何位置上相邻排列,得到的图形叫做n变量最小项的卡诺图。
逻辑相邻项:仅有一个变量不同其余变量均相同的两个最小项,称为逻辑相邻项。
1.表示最小项的卡诺图将逻辑变量分成两组,分别在两个方向用循环码形式排列出各组变量的所有取值组合,构成一个有2n个方格的图形,电子电路图每一个方格对应变量的一个取值组合。
具有逻辑相邻性的最小项在位置上也相邻地排列。
用卡诺图表示逻辑函数:方法一:1、把已知逻辑函数式化为最小项之和形式。
2、将函数式中包含的最小项在卡诺图对应的方格中填 1,其余方格中填 0。
方法二:根据函数式直接填卡诺图。
用卡诺图化简逻辑函数:化简依据:逻辑相邻性的最小项可以合并,并消去因子。
化简规则:能够合并在一起的最小项是2n个。
如何最简:圈数越少越简;圈内的最小项越多越简。
注意:卡诺图中所有的 1 都必须圈到,不能合并的 1 单独画圈。
说明,一逻辑函数的化简结果可能不唯一。
合并最小项的原则:1)任何两个相邻最小项,可以合并为一项,并消去一个变量。
2)任何4个相邻的最小项,可以合并为一项,并消去2个变量。
3)任何8个相邻最小项,可以合并为一项,并消去3个变量。
卡诺图化简法的步骤:画出函数的卡诺图;画圈(先圈孤立1格;再圈只有一个方向的最小项(1格)组合);画圈的原则:合并个数为2n;圈尽可能大(乘积项中含因子数最少);圈尽可能少(乘积项个数最少);每个圈中至少有一个最小项仅被圈过一次,以免出现多余项。
逻辑函数的化简逻辑函数的最简形式逻辑函数的公式化简法
AB BC
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2019/1/10
第五节 逻辑函数的化简
根据公式
A A 1
( A A) ,
可在逻辑函数式中的某一项乘
然后拆成两项分别与其他项合并。 [例2.5.13]: Y
BC AC AB
( A A)BC AC AB
ABC ABC AC AB
Y A( BC ) ABC [例2.5.3]: A(( BC ) BC ) A
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5
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第五节 逻辑函数的化简
[例2.5.4]:用并项法将
Y BCD BCD BCD BCD
化简为最简与-或表达式。 解: Y BCD BCD BCD BCD
AB AC
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第五节 逻辑函数的化简
综合法
[例2.5.14]:
Y AC BC BD CD A( B C ) ABCD ABDE
AC BC BD CD A( BC ) ABCD ABDE AC ( BC A( BC )) BD (CD ABCD) ABDE
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10
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第五节 逻辑函数的化简
5.配项法 根据公式
A A A
可在逻辑函数式中重复写入某一项。 [例2.5.12]: Y
ABC ABC ABC
ABC ABC ABC ABC
AB(C C ) ( A A)BC
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多变量逻辑函数的卡诺图化简方法
多变量逻辑函数的卡诺图化简方法作者:高青赵文艺来源:《电脑知识与技术》2014年第11期摘要:数字电路中的逻辑函数卡诺图化简是一种简单、直观的方法,常用于四变量化简。
该文分析了多变量逻辑函数的卡诺图法化简,使卡诺图化简法得到了更广泛的应用。
关键词:多变量逻辑函数;卡诺图;降维;化简;对折;分幅中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)11-2622-05在数字逻辑电路中,逻辑函数的化简是进行数字电路分析与设计的重要环节。
逻辑函数的化简一般有两种方法:一种是代数法,此方法有其局限性,它不仅要求熟记公式,还要有一定的化简技巧,其最大弊端在于不易判断化简结果是否为最简。
另一种是卡诺图法。
用卡诺图化简逻辑函数是一种既简单,又直观的方法。
它可以直接写出最简逻辑函数,避免了繁琐的逻辑代数运算。
常见教材卡诺图化简只介绍到四个变量,当变量增加到五个及五个以上时,卡诺图的方格数目增多、输入变量取值之间的相邻关系变得复杂,使得作图和填写都十分繁琐,这在一定程度上削弱了卡诺图的优势。
因此,采用适当的方法用较少变量的卡诺图表示多变量逻辑函数,使多变量逻辑函数的卡诺图化简变得简单,有助于数字逻辑电路的分析与设计。
1 卡诺图的特点卡诺图是将函数的最小项用方格来表示的一种逻辑函数表示方法。
一个方格对应一个最小项,为保证几何位置相邻的两个小方块的变量取值有一个是相反的,行列变量的取值必须按格雷码规律排列。
由于格雷码任意相邻的两项之间,其变量取值只有一个是互补的,其余变量的取值完全相同。
按此规律画出的卡诺图中,任意两个相邻方格的变量取值中只有一个变量取值是互补的,根据[AB+AB=A],可消去互补变量,使两个相邻的方格合并为一项,达到化简的目的。
2 卡诺图化简多变量逻辑函数对含有五个及五个以上变量的卡诺图化简可有以下方法。
2.1 降维卡诺图法化简多变量逻辑函数卡诺图中的每个方格是逻辑函数的一个最小项,这种全变量卡诺图,用于四个及四个以下变量的逻辑函数化简较方便。
逻辑函数的公式化简法
Y B D B DAG CE C G AEG B D CE C G
②求Y'的对偶函数,便得Y的最简或与表达式。
Y ( B D)(C E )(C G)
逻辑函数的公式化简法
逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定 理和规则来化简逻辑函数。
1、并项法
利用公式A+A=1,将两项合并为一项,并消去一个变量。 运用分配律 变并 相 和 包 量成 同 反 含 Y1 ABC A BC BC ( A A ) BC BC 的一 时 变 同 若 因项 , 量 一 两 BC BC B(C C ) B 子, 则 , 个 个 。并 这 而 因 乘 运用分配律 消两其子积 Y2 ABC AB AC ABC A( B C ) 去项他的项 互可因原中 ABC A BC A( BC BC ) A 为以子变分 反合都量别 运用摩根定律
2、吸收法 (1)利用公式A+AB=A,消去多余的项。 是另 项 是 Y1 A B A BCD( E F ) A B 多外 的 另 运用摩根定律 余 一 因 外 如 的个 子 一 果 。乘 , 个 乘 Y2 A B CD ADB A BCD AD B 积则乘积 项这积项 ( A AD) ( B BCD) A B (2)利用公式A+AB=AB,消去多余的变量。 因项 的 Y AB C A C D BC D 子 的 反 Y AB A C B C 如 AB C C ( A B) D 是 因 是 果 多子 另 一 AB ( A B )C 余, 一 个 AB C ( A B) D 的则 个 乘 AB ABC AB C AB D 。这 乘 积 个积项 AB C AB C D
多变量逻辑函数化简的简便方法
后结果为:
θ 2x θ 1x 0 + x 2x θ 0 + x 2x 1 F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) = x
213 用卡诺图化简方法可验证 ( 图1) θ θ θ F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) = x 2x 1x 0 + x 2x 0 + x 2x 1 214 函数 F 的简单逻辑相邻表和化简结果
212 用逻辑相邻表化简逻辑函数
化简逻辑函数
F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) =
6
m ( 1, 4, 7, 9, 12, 15) +
6
d ( 2, 6, 14)
i 首先在最小项 m i 的下方, 任取逻辑函数 F 的最小项 m 1 , 在 m 1 右侧的 A 3 下边有逻辑函数 F 的最小项 m 9 , 再在 m i 下边同时看 m 1 和 m 9 的右侧是否有逻辑函数的其它最小项 (m 1 和 m 9 除外) , 没有则 m 1 只和 m 9 逻 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
d d
1 1
d
2 3 0 1 6 7 4 5 10 11 8 9 14 15 12 13
4 5 6 7 0 1 2 3 12 13 14 15 8 9 10 11
8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7
多变量卡诺图及其在逻辑函数化简中的应用
多变量卡诺图及其在逻辑函数化简中的应用在逻辑函数的化简中有很多方法,如代数化简法、列表化简法和卡诺图法。
卡诺图是其中最常用之一。
逻辑函数的化简在逻辑电路设计中具有重要的意义,而用卡诺图化简逻辑函数具有简单、直观、快捷等优点。
但变量不能太多,因为随着变量的增加,卡诺图的格数是按2的变量个数次方在增加,就使得画图时不太容易识别了。
因此用卡诺图化简逻辑函数一般变量不宜过多。
卡诺图是由美国工程师卡诺(Karnaugh)提出的一种描述逻辑函数的特殊方法. 这种方法是将n个变量的逻辑函数填入一个矩形或正方形的二维空间即一个平面中,把矩形或正方形划分成2n个小别代表方格,这些小方格分n个变量逻辑函数的2n个最小项,每个最小项占一格,几何相邻或处在对称位置上的小方格所表示的最小项是逻辑相邻项。
我们可以用卡诺图来表示任意一个逻辑函数.。
具体的方法是:首先将逻辑函数化为最小项之和的形式,然后在卡诺图上与这些最小项对应的位置上填入1,在其余的位置上填入0,就得到了表示该逻辑函数的卡诺图. 也就是说.任何一个逻辑函数都等于它的卡诺图中填入1的那些最小项之和卡诺图是逻辑函数真值表的图形表示,所有要得到卡诺图必须先知道真值表,再根据真值表画出相应的卡诺图。
下面是3变量卡诺图:4首先要明确逻辑函数各变量值在卡诺图中的分布,一是可以按函数变量的“与”式直接填入卡诺图,二是在化简过程中便于确定某个化简包围圈应消去哪些变量,保留什么变量,从而决定所对应的“与”式。
一个n输入逻辑函数的卡诺图是一个含有2的n次方个单元的矩阵图,每个单元代表一个可能的输入组合或最小项。
应该要注意的是从00到10是按格雷码的顺序而不是自然码的顺序。
在画给定函数的卡诺图时,图中每个单元都包含函数真值表对应的信息。
如果对应输入组合的函数值为0时,图中单元内也是0,否则为1。
卡诺图的画法是利用逻辑相邻最小项合并,消去不同的因子,保留相同的因子,从而使逻辑函数得到最简的方法。
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化简逻辑函数
F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) =
6
m ( 1, 4, 7, 9, 12, 15) +
6
d ( 2, 6, 14)
i 首先在最小项 m i 的下方, 任取逻辑函数 F 的最小项 m 1 , 在 m 1 右侧的 A 3 下边有逻辑函数 F 的最小项 m 9 , 再在 m i 下边同时看 m 1 和 m 9 的右侧是否有逻辑函数的其它最小项 (m 1 和 m 9 除外) , 没有则 m 1 只和 m 9 逻 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
i i 又用过对称轴 A 0 、 A 3 , 所以去掉 x 0、 x 3 , 化简为 x 2 x 1. 故化简的最
后结果为:
θ 2x θ 1x 0 + x 2x θ 0 + x 2x 1 F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) = x
213 用卡诺图化简方法可验证 ( 图1) θ θ θ F (x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) = x 2x 1x 0 + x 2x 0 + x 2x 1 214 函数 F 的简单逻辑相邻表和化简结果
Байду номын сангаас
0 3 2
1
5 4 7 6 9
1
1
8 11 10
1
13 12 15 14
1
首先把变量 x 3、 x 2、 x 1、 x 0 的取值组合, 按二进制数变化规律, 从上到下排列, 同时将各种取值组合对应
i i i i 的最小项的编号写到 m i 的下边. 表中 A 0 、A 1 、A 2 、A 3 分别是变量 x 0、 x 1、 x 2、 x 3 按循环码变化规律排列在 i i i i 取值变化处设立的对称轴. 某最小项 m i 分别以对称轴 A 0 、A 1 、A 2 、A 3 而对称的最小项的编号, 写在 m i 右 i i i i 侧A 0 、A 1 、A 2 、A 3 下边, 这些最小项与 m i 都是逻辑相邻项. 逻辑相邻项的编号计算可用下边公式:
H andy W ay to Sim p lify a M u lt iva riab le L og ica l Funct ion
1 2 W AN G X ing lin CH EN Hong li
1 (D ep a rtm en t of E lectrica l Eng ineering, H a rb in Eng ineering U n iversity, H a rb in 150001) 2 (D ep a rtm en t of A u tom a tic Con tro l, H a rb in U n iversity of Science and T echno logy (W est Pa rt ) , H a rb in 150001)
M A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
0 3 4 6 7 8 11 15 16 17 20 22 25 27 12 19
32 35 36 38 39 40 43 47 48 49 52 54 57 59 44 51
3 16 3 19 3 20 3 22
A ij = m i ± 2 j
( 2)
加号或减号的选取, 决定于 m i 用二进制表示时第 j 位的值, 若为0, 用加号, 若为1, 则用减号. 又由于我们 由小到大排列 m i 时, 对于第 j 轴, 一定是开始的2 j 个 m i 的第 j 位为0, 然后是2 j 个 m i 的第 j 位为1, 并周期 性的重复, 因此计算 A ij 时用加号或减号也是以这个周期重复的. 根据这个规律性极强的性质, 我们可以自 己很方便地建立任意变量逻辑函数的逻辑相邻表. 如表一的四变量表.
下边有 m 6 ( 约束项 ) , 而 且 在 m 4、 m6的右
i 侧, 同时在 A 3 的下边 有逻辑函数的最小项
m 12、 m 14 , 即 最 小 项 m 4、 m 6、 m 12、 m 14 是 逻
辑相邻项, 因 m 4 的编 号 为 0100, 又 用 对 称
i i 轴A 3 、 A 1, 所 以 去 掉
1999年4月
系统工程理论与实践
第4期
多变量逻辑函数化简的简便方法
王杏林1 陈虹丽2
α
1 ( 哈尔滨工程大学电子工程系, 黑龙江 哈尔滨 150001) 2 ( 哈尔滨理工大学 ( 西区) 自动控制系, 黑龙江 哈尔滨 150001)
摘要 研究了多变量逻辑函数化简的新颖而易行的方法, 即根据本文提供的一个数学模型, 可以产生 两种化简方法, 一是逻辑相邻表法, 类似三角函数利用三角函数表可查出化简结果; 二是根据数学模 型通过计算机可直接打出结果. 我们已经做到了十个以上逻辑变量的逻辑函数化简, 均得到正确的化 简结果. 关键词 逻辑变量 逻辑相邻 逻辑相邻项
( 表1) 所示 .
表1 四变量逻辑函数的逻辑相邻表
x3 x2 x1 x0 m
i
F
A
0
i
A
1
i
A
2
i
A
3
i
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
α
收稿日期: 1997207211
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
126 2 逻辑相邻表法, 即查表法
211 逻辑相邻表的建立
系统工程理论与实践
1999年4月
本着讲清楚原理、 节约篇幅的指导思想, 以建立四变量的逻辑函数的逻辑相邻表为例介绍该方法, 如
第4期
多变量逻辑函数化简的简便方法
127
i 辑相邻. 因 m 1 的编号为0001又用过对称轴 A 3 , 故可把 x 3 去掉, 0 写反变量, 1 写原变量, 最后写成一个乘积 i θ θ 项, 即为化简结果 x 2 x 1 x 0; 同理再在函数没有用过的最小项中任取一个最小项 m 4 , 在 m 4 右侧 A 1 的
A ij = m
i j
2j
( 1)
其中 m i 为最小项的二进制数编号, j 为对称轴的编号, 2 也写成二进制数的形式, 然后将相对应位分别进 行异或运算, 最后将异或的结果转换为十进制数, 即是逻辑相邻最小项的编号. 由于 A ij 和 m i 用二进制表示时, 只有一位 ( 第 j 位) 不同, 所以 A ij 也可用下式表示:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
d d
1 1
d
2 3 0 1 6 7 4 5 10 11 8 9 14 15 12 13
4 5 6 7 0 1 2 3 12 13 14 15 8 9 10 11
8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7
即 m i 的下边只有逻辑函数的最小项, 化简结果如表2所示. 表2 化简结果
M A
3
图2
1
A
2
A
A
0
1 4 7 9 12 15 2 6 14
3 9 3 12 3 15 3 1 3 4 3 7
10
5 0 3 13 8 11
3
0 5
Func = ~ X 2. ~ X 1. X 0 + X 2. ~ X 0 + X 2. X
x 3、x 1 化 简 结 果 为
θ x 2 x 0; 最 后 取 函 数 的
图1
i
最小项 m 7 , 在 m 7 的右
i 侧 A 0 下边有最小项 m 6 , 而在 m 6、 m 7 的右侧 A 3 下边有最小项 m 14、
m 15 , 即最小项 m 6、 m 7、 m 14、 m 15 是逻辑相邻项, 因 m 7 的编号为0111,
例: 六变量逻辑函数化简
F (x 5 , x 4 , x 3 , x 2 , x 1 , x 0 ) =
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
6
m ( 0, 3, 4, 6, 7, 8, 11, 15, 16, 17, 20, 22, 25, 27) +
1
3 6
5 11
3 6
8 13
3 用计算机化简逻辑函数
根据公式 ( 1) , 利用以上介绍的方法编制计算机程 序, 首先求出逻辑函数的最小项的最大逻辑相邻, 并计 算出各最大相邻的乘积项, 然后消去多余的最大相邻, 再将各个乘积项相加, 输出最后的化简结果.
311 化简逻辑函数的框图2 312 逻辑函数的化简程序
Abstract A new and ea sy w ay to si m p lify m u ltiva riab le function s is d iscu ssed in th is a rticle. A cco rd ing to the offered m a them a tica lm odel, tw o m ethod s of si m p lifica tion can be u sed. O ne is the m ethod of log ica l ad jacency fo rm , w h ich is si m ila r to getting the re2 su lts of trigonom etric function s by u sing the fo rm of trigonom etric function s, the o ther . M any si is to u se the com p u ter p rog ram acco rd ing to the m a them a tica l m odel m p lified resu lts of log ica l function s have been go tten in w h ich there a re m o re than ten indep en 2 . den t va riab les Keywords log ica l va riab le; log ica l ad jacency; log ica l ad jacency term