(第五讲)第3章 逻辑代数基础(2)
逻辑代数的基本概念与基本运算
逻辑代数的基本概念与基本运算1. 引言逻辑代数是数学中的一个分支,它主要研究逻辑关系、逻辑运算和逻辑函数等内容。
逻辑代数作为数理逻辑的一个重要工具,不仅在数学、计算机科学等领域具有重要的应用,同时也在现实生活中扮演着重要的角色。
本文将介绍逻辑代数的基本概念与基本运算,帮助读者更好地理解逻辑代数的基本原理和运算规则。
2. 逻辑代数的基本概念逻辑代数是一种用于描述逻辑运算的代数体系,它主要包括逻辑变量、逻辑常量、逻辑运算和逻辑函数等基本概念。
2.1 逻辑变量逻辑变量是逻辑代数中的基本元素,通常用字母表示,表示逻辑命题的真假值。
在逻辑代数中,逻辑变量通常只能取两个值,即真和假,分别用1和0表示。
2.2 逻辑常量逻辑常量是逻辑代数中表示常量真假值的符号,通常用T表示真,用F 表示假。
逻辑常量在逻辑运算中扮演着重要的角色。
2.3 逻辑运算逻辑运算是逻辑代数中的基本运算,包括与、或、非、异或等运算。
逻辑运算主要用于描述不同命题之间的逻辑关系,帮助我们进行逻辑推理和逻辑计算。
2.4 逻辑函数逻辑函数是逻辑代数中的一种特殊函数,它描述了不同逻辑变量之间的逻辑关系。
逻辑函数在逻辑代数中具有重要的地位,它可以通过逻辑运算表达逻辑命题之间的关系,是描述逻辑代数系统的重要工具。
3. 逻辑代数的基本运算逻辑代数的基本运算包括与运算、或运算、非运算、异或运算等。
这些基本运算在逻辑代数中有着严格的规则和性质,对于理解逻辑代数的基本原理和进行逻辑推理具有重要的意义。
3.1 与运算与运算是逻辑代数中的基本运算之一,它描述了逻辑与的关系。
与运算的运算规则如下:- 真与真为真,真与假为假,假与假为假。
与运算通常用符号“∧”表示,A∧B表示命题A与命题B的逻辑与关系。
3.2 或运算或运算是逻辑代数中的基本运算之一,它描述了逻辑或的关系。
或运算的运算规则如下:- 真或真为真,真或假为真,假或假为假。
或运算通常用符号“∨”表示,A∨B表示命题A与命题B的逻辑或关系。
第3章 逻辑代数
第3 章逻辑代数基础电路中的信号变量都为二值变量,只能有0、1两种取值。
逻辑代数与算术不同。
逻辑代数描述了二值变量的运算规律,它是英国数学家布尔(George Boole )于1849年提出的,也称布尔代数。
逻辑代数是按逻辑规律进行运算的代数,是分析和设计数字逻辑电路不可缺少的基础数学工具。
多变量异或,变量为1 的个数为奇数,异或结果为1;1 的个数为偶数,结果为0 ;与变量为0 的个数无关。
因果关系DC B A =⊕⊕6)如果则C;D B A =⊕⊕A C D B;⊕⊕=B C D A;⊕⊕=001100110 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B CF 2F 0145M M M M 1F m 2m 3m 6m 7F = F 1= F 2F(A,B,C) = Σm (2,3,6,7) F 1与或式= Π M (0,1,4,5) F 2或与式标准与或式和标准与或式是一个逻辑关系的两种表达方式§3.3逻辑函数的公式化简一个逻辑函数有多种表达形式例如: F = XY + YZ (AND –OR) 与或式= ( X + Y )( Y + Z ) (OR –AND) 或与式= XY • YZ ( NAND –NAND) 与-非式= X+Y + Y+Z ( NOR –NOR) 或非–或非式=XY + YZ ( AND –OR –NOT) 与或非上面五种都是最简式§3.4卡诺图化简逻辑函数用公式法化简逻辑函数时,有时很难看出是否达到最简式。
用卡诺图(Karnaugh Map)化简逻辑函数具有简单、直观、方便的特点,较容易判断出函数是否得到最简结果。
3.4.1 卡诺图卡诺图(K-map)与真值表相似,可以给出输入所有可能组合所对应的输出值。
与真值表不同的是卡诺图是由小格构成。
每个小格代表一个二进制输入的组合。
3 变量卡诺图:F (A ,B ,C )F AB C 00 01 11 1001236754排列方式保证相邻格之间只有一个变量变化AB 顺序的排列方法逻辑相邻: 只有一个变量变化几何相邻: 位置相邻相邻格m 0m 14 变量卡诺图: F (A,B,C,D)F ABCD00 01 11 1000 01 11 100412851327613151491110F CDAB00 01 11 100001111001325412813971511614103.4.2 用卡诺图表示逻辑函数例1: 将真值表转换成卡诺图0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1A B C F00010111 F ABC00 01 11 100101111000例2: 用卡诺图表示标准与或式和标准或与式F XYZ 00 01 11 100100100110∑=)6,4,0()Z Y,F(X,m ∏=7)M(1,2,3,5,Z)Y,F(X,F XYZ 00 01 11 100100100110F 何时为1 (最小项)F 何时为0 (最大项)等价3.4.3 卡诺图化简逻辑函数1. 求最简与或式方法: 圈相邻格中的1, 合并最小项圈1: 根据下面规则将含有1 的相邻格圈在一起尽可能多地把相邻的矩形的2n个1 圈在一起,消去变化了的n 个变量,留下不变的变量是1 写原变量,是0 写反变量,组成“与”项;每个圈中至少有一个别的圈没圈过的1 ,所有的1 都要圈;1 可以重复圈;圈之间为“或”的关系。
数电-第3章 逻辑代数基础
一般形式 F ( A, B,C) ABC ABC ABC ABC
简写形式 F ( A, B, C) m3m5 m6 m7
F(A, B,C) m(3,5,6,7)
逻辑代数基础
在与或逻辑函数表达式中,若与项不是最小项, 可利用A+/A=1形式补充缺少的变量, 将逻辑函数变换成最小项之和的最小项表达式。
2. 最小项的基本性质
(1) 对任意一最小项,只有一组变量取值使它的值为 1,
而其余各种变量取值均使其值为 0。 (2) 不同的最小项,使其值为 1 的那组变量取值也不同。 (3) 对于变量的任一组取值,任意两个最小项的乘积为 0。 (4) 对于变量的任一组取值,全体最小项的和为 1。
三
AB
C
m0 ABC
逻辑表达式 Y = A + B 开关 A 开关 B 灯 Y
有1出1 全0出0
断 断 合
≥断1 合 断
灭 或门 亮 (OR gate) 亮
合
合亮
3.
非逻辑
决定某一事件的条件满足时,
开关 A 或事B件闭不合发或生两;者反都之闭事合件时发,生灯。Y 才亮。
AY 01 10
Y=A
1开关闭合时非又灯门称灭(“N,反OT相g器at”e) 开关断开时灯亮。
二、复合逻辑
逻辑代数基础
由基本逻辑运算组合而成
与非逻辑(NAND) 先与后非
AB Y
00 01
1 1
若有 0 出 1
1 0 1 若全 1 出 0
11 0
或非逻辑 ( NOR ) 先或后非
AB Y 0 0 1 若有 1 出 0 01 0 1 0 0 若全 0 出 1
逻辑代数基础知识讲解
2. 与普通代数相似的定律
交换律 A·B=B·A
A+B=B+A
结合律 (A·B)·C=A·(B·C) (A+B)+C=A+(B+C)
分配律 A·(B+C)=AB+AC A+BC=(A+B)(A+C)
以上定律可以用真值表证明,也可以用公式证明。例如, 证明加对乘的分配律A+BC=(A+B)(A+C)。
事情通过为逻辑“1”, 没通过为逻辑“0”。
第三步:根据题义及上述规定 列出函数的真值表如表。
2007、3、7
一般地说,若输入逻辑变量A、B、 C…的取值确定以后,输出逻辑变量L的 值也唯一地确定了,就称L是A、B、C的
逻辑函数,写作:
L=f(A,B,C…)
逻辑函数与普通代数中的函数相比较,有两个 突出的特点: (1)逻辑变量和逻辑函数只能取两个值0和1。 (2)函数和变量之间的关系是由“与”、 “或”、“非”三种基本运算决定的。
“⊙”的对偶符号,反之亦然。由以上分析可以看出, 两 变量的异或函数和同或函数既互补又对偶,这是一对特殊 函数。
2007、3、7
2.3 逻辑代数的基本定律和规则
2.3.1 基本定律
1. 逻辑变量的取值只有0和1,根据三种基本运算的定 义,可推得以下关系式。 0-1律: A·0 =0 A+1 =1 自等律:A·1=A A+0=A 重叠律:A·A=A A+A=A 互补律:A·A=0 A+A=1
反演规则是反演律的推广,运用它可以简便地求出一个
函数若的F反函A数B 。 C例 D如:AC, 则 F [(A B) C D](A C);
逻辑代数基础
式中符号“⊙”表示同或运算。
表2-12 同或逻辑的真值表
图2-8 同或逻辑的逻辑符号
2020/6/27 “相同为1,相异为0”
A BY 0 01 0 10 1 00 1 11
13
复习与思考
▪ 请举出现实生活中与、或、非的事例? ▪ 两个变量的异或运算和同或运算之间是什么关系?
2020/6/27
14
串联开关电路功能表
表1-6 与逻辑的真值表
开关A 开关B 灯Y
A BY
断开 断开 灭
0 00
断开 闭合 闭合 2020/6/27
闭合 断开 闭合
灭 A、B全1, 0 1 0
灭 Y才为1。 1 0 0
亮
1 1 12
逻辑表达式: Y=A ·B=AB 符号“·”读作“与”(或读作“逻辑乘”); 在不致引起混淆的前提下,“·”常被省略。
2.2 逻辑代数中的三种基本运算
逻辑:一定的因果关系。 逻辑代数是描述客观事物逻辑关系的数学方法, 是进行逻辑分析与综合的数学工具。因为它是英国数 学家乔治·布尔(George Boole)于1847年提出的,所以又 称为布尔代数。 逻辑代数有其自身独立的规律和运算法则,不同 于普通代数。 相同点:都用字母A、B、C……表示变量; 2“逻0真20/6辑1和/2”7,变不假“且量同、0”无。点高和大:电“小逻位1”、辑和表正代低示负数电两之变位种分量、不。的有同逻取和的辑值无逻代范、辑数围开状中仅和态的为关:变“等是量0等”和称和。为非1、
符号“ ’ ” 或“—”读作“ 非 ” 。
实现非逻辑的电路称作非门,非逻辑和非门 的逻辑符号如图1-3(b)所示。
逻辑符号中用小圆圈“ 。”表示非运算,符号 中的“1”表示缓冲。
逻辑代数基础
公理2 结合律 对于任意的逻辑变量A、B、C,有 (A + B) + C = A + ( B + C ) ( A·B )·C = A·( B·C )
公理3 分配律 对于任意的逻辑变量A、B、C,有 A + ( B·C ) = (A + B)·(A + C) ;
第二章 逻辑代数基础
2.2.2 重要规则
逻辑代数有3条重要规则。
一、代入规则
任何一个含有变量A的逻辑等式,如果将所有出现A的位 置都代之以同一个逻辑函数F,则等式仍然成立。这个规则 称为代入规则。
例如,将逻辑等式A(B+C)=AB+AC中的C都用(C+D)代替, 该逻辑等式仍然成立,即
A〔B+(C+D)〕= AB+A(C+D) 代入规则的正确性是显然的,因为任何逻辑函数都和逻 辑变量一样,只有0和1两种可能的取值。
A·( B + C) = A·B + A·C
公 理 4 0─1 律 对于任意逻辑变量A A + 0 = A ; A ·1 = A A + 1 = 1 ; A ·0 = 0
公理5 互补律 对于任意逻辑变量A,存在唯一的 A,使得
AA 1
AA 0
公理是一个代数系统的基本出发点,无需加以证明。
2.1.1 逻辑变量及基本逻辑运算
公理3
= 理3 A + A ·B = A ; A ·( A + B ) = A
证明 A+A·B = A·1+A·B
公理4
《逻辑代数基础》课件
逻辑门电路
介绍逻辑门电路的基本概念和设计原理。我们将学习与门、或门、非门和异或门的电路结构和功能。
与门
深入研究与门的工作原理和应用场景。了解与门的真值表和它在逻辑运算和 电路设计中的重要性。
或门
探讨或门的功能和应用。我们将学习或门的真值表,以及在逻辑运算和电路设计中使用或门的实例。
《逻辑代数基础》PPT课件
通过这份《逻辑代数基础》PPT课件,我们来探索逻辑代数的核心概念和应 用。从布尔代数到逻辑门电路,我们将探讨多个主题,为您带来全面的知识。
引言
引言部分将介绍逻辑代数的背景和重要性,为接下来的内容做铺垫。我们将了解逻辑代数在计算机科学和电路 设计中的应用。
布尔代数
探索布尔代数的基本理论和关键概念。从布尔变量、真值表到逻辑运算,我 们将深入了解布尔代数的基础知识。
布尔运算符
介绍布尔代数中的各种运算符,包括与门、或门、非门和异或门。我们将学习它们的真值表和逻辑功能,并了 解它们在电路设计中的应用。
布尔代数的定理
讨论布尔代数的重要定理和规,如德摩根定理、分配律和消元律。这些定理将帮助我们简化逻辑表达式和优 化电路设计。
逻辑运算
研究逻辑运算的不同形式,包括与运算、或运算、非运算和异或运算。我们 将探索它们的真值表和逻辑推理的基本原理。
2-逻辑代数基础
出现此变量旳位置均代之以一种逻辑函数式,则此
等式依然成立。
B+C替代B
(A+B)'= A'·B利' 用反演律
得 (A (B C)) ' A'(B C) ' A' B 'C '
由此反演律能推广到n个变量:
( A1A2 A3 An )' A1' A2 ' A3 ' An ' ( A1 A2 A3 An )' A1' A2 ' A3 ' An '
=A +A(B+C)+BC ; 分配律,重叠律
=A(1+B+C)+BC ; 分配律
=A • 1+BC ; 0-1律
=A+BC =左边
; 0-1律
17 2024/9/22
例:证明冗余律 AB AC BC AB AC 成立
证明:左边= AB+AC
=+ABBC+AC+(A+A =)BACB+AC+ABC =+AABB(C1+C)+AC(1 +=BA)B+AC
2024/9/22
解:由真值表能够看出
输入变量为下列三种取值旳时候,Y 等于1: A = 1、B = 0、C = 1
A = 1、B = 1、C = 0
A = 1、B = 1、C = 1
AB 'C 所以,Y旳逻辑函数式为:
ABC ' ABC
Y = AB'C+ABC'+ABC
30
由上例能够总结出由真值表写出逻辑函数式旳措施: (1)首先从真值表中找出全部使函数值等于1旳那些输入
第3章 逻辑代数
mmm50 5mm1m7 m72mm8m83mmm994mmm11600mmm111133 m 1mm21155m14 mm((55,,77,,88,,99,,1100,,1133,,1155)) MAMB0 MC0M1DM1M2AM2BM3CM3DM4M4MA6BM6MC11D11MM1A122MBMC1144D ABMCMD((00,,11A,,22B,,33C,,44D,,66,,11A11,B,11C22,,1D144))ABC D ABC D
2 真值表
输入变量 输出 A B C···· Y1 Y2 ···· 输入变量所 输出对应的取值 有可能的取 值
ABC F 000 0 001 0 010 0 011 1 100 0 101 1 110 1 111 1
2. 逻辑函数(表达)式 将逻辑函数中输出变量与输入变量之间的逻辑关系 用与、或、非三种运算符号连接起来的表达式
交换律
7
A·(B·C) = (A·B)·C
16 A+(B+C)=(A+B)+C 结合律
8
A·(B+C)=A·B + A·C 17 A+B·C =(A+B) ·(A+C) 分配律
9
AB A B
18
A B AB
反演律
公式(17)的证明:A+BC=(A+B)(A+C)
证明:
右边 =(A+B)(A+C)
偶式,记作 Y 。
所谓对偶定理是指,若两个逻辑函数式相等,那 么它们的对偶式也相等。
AB AC BC AB AC
( A B)( A C)(B C) ( A B)( A C)
第3章-逻辑代数基础
量F中。 (e) n个变量构成旳最大项有n个相邻最大项。相邻最大项是指
除一种变量互为相反外,其他变量均相同旳最大项。
35
最小项与最大项旳关系
下标i相同旳最小项与最大项互补,即: mi Mi
措施二:
Y AB(C D E)
12
AB AC AB AC 合理( A地利B用)反( A演定C理) 能将某些问题简化
证明:
AA AC AB BC AC AB BC
AC AB
13
3.对偶规则 对于任何一种逻辑体现式F,假如将式中全
部旳“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0” 换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变, 原体现式中旳运算优先顺序不变。那么就能够得 到一种新旳体现式,这个新旳体现式称为F旳对 偶式F*。这个规则叫做对偶规则。
A BD CD BC 25
例3-13 化简 F (B D)(B D A G)(C E)(C G)(A E G)
解:(1) 先求出F旳对偶函数,并对其进行化简 F* BD BDAG CE CG AEG
BD CE CG
(2) 求 F* 旳对偶函数,得F旳最简或与体现式:
F A BC ( A BC)( A BC D)
( A BC) ( A BC)( A BC D)
( A BC)
20
(4)F ABCD ABC F D ABC
(5)F A ACD ABC F A CD ABC A CD BC
(6)F AC AD CD F AC ( A C)D AC ACD AC D
逻辑代数基础PPT课件
逻辑图表示法
总结词
逻辑图表示法是一种图形化的逻辑函数表示方法,通过使用逻辑门(如与门、或门、非 门等)来构建逻辑函数的逻辑关系。
详细描述
逻辑图表示法是一种更为直观和简洁的逻辑函数表示方法。它通过使用各种逻辑门(如 与门、或门、非门等)来构建逻辑函数的逻辑关系。在逻辑图中,输入和输出变量用线 连接,并标注相应的逻辑门。通过逻辑门的组合和连接,可以清晰地表达出逻辑函数的
04
逻辑函数的表示方法
真值表表示法
总结词
真值表表示法是一种直观的逻辑函数表示方法,通过 列出输入和输出变量的所有可能取值组合,以及对应 的函数值,来描述逻辑函数。
详细描述
真值表表示法是一种基础的逻辑函数表示方法,它通 过列出输入和输出变量的所有可能取值组合(即所有 可能的输入状态和对应的输出状态),来全面描述逻 辑函数的特性。在真值表中,每个输入状态的组合与 对应的输出状态之间用函数值来表示,函数值为1表 示输出为真,函数值为0表示输出为假。通过查看真 值表,可以直观地理解逻辑函数的逻辑关系和行为。
重写律
重写律:在逻辑代数中,重写律指的是逻辑表达式之间的等价关系。具体来说,如果两个逻辑表达式 在相同的输入下产生相同的输出,则这两个表达式是等价的。重写律允许我们通过改变表达式的形式 而不改变其逻辑值来简化逻辑表达式。
重写律的意义在于简化逻辑表达式的形式,使得逻辑运算更加直观和易于理解。同时,重写律也是实 现逻辑代数中的等价变换和化简的重要工具。
逻辑关系和行为。逻辑图表示法在数字电路设计和分析中应用广泛。
代数表示法
总结词
代数表示法是一种符号化的逻辑函数表示方法,通过 使用逻辑运算符(如与、或、非等)和变量符号来表 示逻辑函数。
详细描述
逻辑代数基础
56
2011-2-26
武汉科技学院计科系
Incompletely Specified Functions (Don't Care Terms)
57
2011-2-26
武汉科技学院计科系
Truth table for binary to EX-3 BCD code conversion
58
2011-2-26
武汉科技学院计科系
2.2 逻辑代数
对偶规则:如果将逻辑函数表达式Y中所有 的“.”、“+”互换,逻辑变量不变,则所得 到的新函数表达式为原函数Y的对偶式 。 Y 例:已知函数 Y = A + BC 则根据反演规则可得到 Y = A( B + C ) 性质:若两个逻辑函数表达式相等,则它们 的对偶式也相等。
2 逻辑代数基础
逻辑函数 逻辑代数 化简
1
2011-2-26
武汉科技学院计科系
Boolean algebra
2
2011-2-26
武汉科技学院计科系
2.1 逻辑函数
逻辑函数:又称布尔代数、开关代数。有三种基 本运算“与”、“或”、“非”。 特点:取值只有“0”、“1”; 基本关系为“与”、“或”、“非”。 定义:Y=f(A1,A2,…,An)。 表示方法:逻辑表达式、真值表、卡诺图、逻辑 图
( A + B)( A + C )( B + C ) = ( A + B)( A + C )
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2011-2-26
武汉科技学院计科系
(续)
(5)摩根定律: A + B = A • B 可以使用的公式:
A + AB = A + B AB + AB = A A(A + B) = AB (A + B)(A + B) = A
《逻辑代数基础 》课件
使用逻辑变量、逻辑运算符和括号来表示逻辑函数。
卡诺图表示法
通过在卡诺图上填涂或标记来表示逻辑函数,便于进 行函数的化简。
逻辑函数的化简方法
公式法
利用逻辑代数的基本公式和定理,对逻辑函数 进行化简。
卡诺图法
利用卡诺图上的相邻项进行合并,消除冗余项 ,实现函数的化简。
计算机辅助化简法
利用计算机软件进行逻辑函数的化简,可以快速得到化简后的结果。
逻辑函数的化简例子
示例1
给定逻辑函数F(A, B, C) = (A' + B') * (A + B + C),通过公式法化简得到F(A, B, C) = A'BC + AB'C + ABC。
示例2
给定逻辑函数F(A, B, C) = (A' + B') * (A + B' + C'),通过卡诺图法化简得到F(A, B, C) = A'BC + AB'C + ABC。
运算性质
普通代数的运算性质是基于数学原理的,而逻辑代数的运算性质是 基于逻辑原理的。
逻辑代数的发展和应用
发展历程
逻辑代数的发展始于19世纪中叶,随着计算机科学和电子 工程的发展,逻辑代数逐渐成为这些领域的基础理论之一 。
应用领域
逻辑代数在计算机硬件设计、电路设计、数字信号处理等 领域有着广泛的应用。同时,它也是设计和分析数字系统 的基本工具之一。
感谢观看
REPORTING
未来展望
随着科技的不断发展,逻辑代数将会在更多的领域得到应 用和发展,为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
《逻辑代数基础知识》课件
逻辑代数中的基本元素包括 逻辑变量、逻辑函数和逻辑
运算
逻辑代数广泛应用于计算机 科学、电子工程等领域
逻辑代数中的基本运算
逻辑与 (AND ):当两 个条件同 时满足时, 结果为真
逻辑或 (OR): 当两个条 件中至少 有一个满 足时,结 果为真
逻辑非 (NOT): 对一个条 件取反, 结果为真
逻辑异或 (XOR): 当两个条 件中只有 一个满足 时,结果 为真
• 逻辑表达式的化简技巧包括: a. 逻辑表达式的化简技巧包括:逻辑表达式的化简技巧、逻辑表达式的化简技巧等。 b. 逻辑表达式的化简技巧包括:逻辑表达式的化简技巧、逻辑表达式的化简技巧等。
• a. 逻辑表达式的化简技巧包括:逻辑表达式的化简技巧、逻辑表达式的化简技巧等。 • b. 逻辑表达式的化简技巧包括:逻辑表达式的化简技巧、逻辑表达式的化简技巧等。
• a. 逻辑表达式的化简应遵循逻辑代数的基本定律和规则,如逻辑代数的基本定律、逻辑代数的基本规则等。 • b. 逻辑表达式的化简应遵循逻辑代数的基本运算法则,如逻辑代数的基本运算法则、逻辑代数的基本运算规则等。 • c. 逻辑表达式的化简应遵循逻辑代数的基本推理方法,如逻辑代数的基本推理方法、逻辑代数的基本推理规则等。
逻辑代数基础知识
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01
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02
逻辑代数的基本概念
03
逻辑表达式的化简
04
逻辑代数在电路设计中的应用
05
逻辑代数在计算机科学中的应用
06
逻辑代数在人工智能领域的应用
01
添加章节标题
02
逻辑代数的基本概念
逻辑代数的定义
逻辑代数使用布尔代数进行 计算
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每个4变量的最小项有4个最小项与它相邻 项最 最 也右 左 是列 列 相的 的 邻相 最 的应 小 最项 小与
CD AB 00 01 11 10 00 m0 m4 m12 m8 01 m1 m5 m13 m9 11 m3 m7 m15 m11 10 m2 m6 m14 m10
4 变量卡诺图
邻相 项 最 的应 与 上 最最面 小下一 项面行 也一的 是行最 相的小
F ( A, B, C ) m(0,3,5, 6)
表示为标准或与表达式。
解: ( A, B, C ) m(0,3,5, 6) F
M (1, 2, 4, 7)
13
3.5逻辑函数的卡诺图化简法
主要内容:
2变量、3变量和4变量卡诺图 与或表达式的卡诺图表示 与或表达式的卡诺图化简 或与表达式的卡诺图化简 含无关项逻辑函数的卡诺图化简 多输出逻辑函数的化简
m1 m4
m3 m6 m7 m14
20
m11
m15
(2)逻辑函数以一般的逻辑表达式给出:先将函数变换为与 或表达式(不必变换为最小项之和的形式),然后在卡诺图上与 每一个乘积项所包含的那些最小项(该乘积项就是这些最小项的 公因子)相对应的方格内填入1,其余的方格内填入0。
Y ( A D)(B C ) 或变 表换 达为 式与
14
3.5.1 逻辑函数的卡诺图
一、卡诺图的画法:
卡诺图:按相邻原则排列的表示全体最小项的小方格矩阵图形。
特点:
小方格的编 号按Gray码 排列。
15
16
17
二、卡诺图的相邻性
个每 最个 小 2 项变 与量 它的 相最 邻小 项 有 两 1、直观相邻
B A 0 1 0 m0 m2 1 m1 m3 A 0 1
卡诺图化简的步骤 第一步:对卡诺图中的“1”进行分组,并将每组用“圈” 围起来。根据以下规则分组: (1)每个圈内只能含有2n(n=0,1,2,3,….)个最小项。 (2)圈内的每一个最小项必须和该圈中的一个或多个最小项 逻辑相邻,但该圈中的所有最小项并不一定必须相互逻辑 相邻。 (3)所有取值为1的方格均要被圈过,即不能漏下取值为1的 方格。但它们可以多次被圈。 (4)圈的个数尽量少,圈内方格的个数尽可能多。 第二步:由每个圈得到一个合并的与项。该与项由该圈中 仅仅以一种形式(原变量或者反变量)出现的所有变量构 成。即消去同时以原变量和反变量形式出现的变量。 第三步:将上一步各合并与项相加,即得所求的最简“与 或”表达式。
②任意两个不同的最小项的乘积恒为0。
m6 0 0 0 0 0 0 1 0
m7 0 0 0 0 0 0 0 1
①任意一个最小项,只有对应的一组变量取值使其值为1。
③全体最小项的和恒为1。
4
2、逻辑函数的最大项及其性质
(1)最大项:全体变量都以原变量或反变量的形式各出 现一次的和项称为最大项。它是该函数的标准和项,其个数为 2 n (n为变量的个数)。 3个变量A、B、C可组成8个最大项:
A B C
A B C
A 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
C M0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1
M1 1 0 1 1 1 1 1 1
M2 1 1 0 1 1 1 1 1
M3 1 1 1 0 1 1 1 1
M4 1 1 1 1 0 1 1 1
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3.5.2 与或表达式的卡诺图表示
(1)逻辑函数是以真值表或者以最小项表达式给出:在卡诺 图上那些与给定逻辑函数的最小项相对应的方格内填入1,其余 的方格内填入0。
Y ( A, B, C, D) m(1,3,4,6,7,1114,15) ,
CD AB 00 00 01 11 10 0 1 0 0 01 1 0 0 0 11 1 1 1 1 10 0 1 1 0
10
3.4.4两种标准形式的相互转换
理论依据
FF 1
m
i 1
2n
i
1
举例说明 F ( A, B, C ) ABC ABC ABC ABC
m (2,4,5,7)
F ( A, B, C ) m (0,1,3,6)
F ( A, B, C ) F ( A, B, C ) m (0,1,3,6) M (0,1,3,6) ( A B C )( A B C )( A B C )( A B C )
(1)两个相邻最小项可以合并消去一个变量 m12,m14: ABC D ABCD ABD(C C ) ABD m8,m10: ABC D ABC D AB D(C C ) AB D (2)相邻块可以合并,其实质还是相邻最小项的合并
AB D ABD AD(B B) AD
第五讲
1
3.4 逻辑函数的标准形式
主要内容:
最小项与最大项的定义、性质和相互关系 把逻辑函数转换为标准与或表达式 把逻辑函数转换为标准或与表达式 两种标准形式的互相转换 标准形式与真值表的互相转换
2
3.4.1最小项与最大项
1、逻辑函数的最小项及其性质
(1)最小项:设有n个变量,它们所组成的具有n 个变量的 “与”项中,每个变量以原变量或反变量的形式出现一次,且仅 出现一次,这个乘积项称为最小项。 n个变量的最小项有2n个。 3个变量A、B、C可组成8个最小项:
Y AD B C
说明:如果求得了 函数Y的反函数Y,则 对Y中所包含的各个最 小项,在卡诺图相应方 格内填入0,其余方格内 填入1。
CD AB 00 00 01 11 10 1 0 1 1 01 1 0 0 1
BC
11 0 0 0 0 10 0 0 1 1
AD
21
3.5.3 与或表达式的卡诺图化简
M5 1 1 1 1 1 0 1 1
M6 1 1 1 1 1 1 0 1
M7 1 1 1 1 1 1 1 0
①对于任意一个最大项,只有一组变量取值使其值为0。
②任意两个不同的最大项的和恒为1。 ③全体最大项的积恒为0。
6
3、最小项与最大项的关系
下标i相同的最小项与最大项互补,即:
mi Mi
如:ABC
1 1 1 0 0
AC
BC
00 01 11 10
图3-3
AC
26
卡诺图的求反及“圈0法”
例如化简:L ( A B C D)( A B C D)
( A C D)( A B C )( A B )(C D)
8
3.4.3 标准或与表达式
任何一个逻辑函数都可以表示成最大项之积的 形式,称为标准或与表达式。 例3-16将 F ABC ABC ABC ABC =Σm(0,2,3,6) 展开为最大项之积的形式。 解: F ABC ABC ABC ABC
m 1, 4,5, 7 ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ( A B C )( A B C )( A B C )( A B C ) M 1, 4,5, 7
9
例3-17 将 F ( A B)( A B C)写成标准或与表达式。 解: ( A B)( A B C) F
加法分配律
F ( A B CC )( A B C ) ( A B C )( A B C )( A B C ) M (0, 2,3)
A B C 、A B C、A BC 、A BC、AB C 、AB C、ABC 、ABC
(2)最小项的表示方法:通常用符号mi来表示最小项,下 标i是使最小项的值为1的自变量取值组合的十进制值。 3个变量A、B、C的8个最小项可以分别表示为:
m0 A B C 、m1 A B C、m2 A BC 、m3 A BC m4 AB C 、m5 AB C、m6 ABC 、m7 ABC
11
n
2
3.4.4两种标准形式的相互转换
对于一个n变量的逻辑函数F,若F的 标准与或式由K个最小项相或构成,则F的 标准或与式一定由 2n K 个最大项相与 构成,并且对于任何一组变量取值组合对 应的序号i ,若标准与或式中不含mi ,则 标准或与式中一定含Mi 。
12
例3-18 将标准与或表达式
24
3.5.4或与表达式的卡诺图化简
对于标准形式的或与表达式来说,卡诺图的表示 方法是:把表达式中的每一个最大项所对应的方 格中填入0,其余方格填入1,就得到了该逻辑函 数的卡诺图。
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例3-21用卡诺图化简下面或与表达式。
F ( A B C)( A B C)( A B C)( A C)
A B C, A B C, A B C, A B C, A B C, A B C, A B C, A B C
(2)最大项的表示方法:通常用符号Mi来表示最大项,下 标i是使最大项的值为0的自变量取值组合的十进制值。 3个变量A、B、C的8个最大项可以分别表示为:
Y BD CD ABC
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例3-20:化简
Y(A,B,C,D)=(0,2,3,5,6,8,9,10,11,12,13,14,15) CD 00 01 11 10 AB 00 1 0 1 1
BC
BC D
01 0
1
1 1
0 1
1
1 1
CD
A
BD
11 1
10 1
1
F A C D BC B D BC D
解:首先将上式转换为标准或与形式:
F ( A B C)( A B C)( A B C)( A B C)( A B C)