第三章 布爾代數與(yu) 邏輯函數化簡
這一章主要是講布爾代數和邏輯函數化簡。在布爾代數中是把邏輯矛盾的一方假定為(wei) "0",另一方假定為(wei) "1"這樣就把邏輯問題數字化了。邏輯函數的化簡也就是運用布爾代數的性質來進行化簡。這一章是這門課程的重點,我們(men) 一點要掌握好!
我們(men) 在學習(xi) 時把這一章的內(nei) 容分為(wei) :
§ 3、1 基本公式和規則
§ 3、2 邏輯函數的代數法化簡
§ 3、3 卡諾圖化簡
§3、1布爾代數的基本公式和規則
一:布爾代數的基本公式
下麵我們(men) 用表格來列出它的基本公式:
公式名稱 |
公式 | |
1、0-1律 | A*0=0 | A+1=1 |
2、自等律 | A*1=A | A+0=A |
3、等冪律 | A*A=A | A+A=A |
4、互補律 | A*A=0 | A+A=1 |
5、交換律 | A*B=B*A | A+B=B+A |
6、結合律 | A*(B*C)=(A*B)*C | A+(B+C)=(A+B)+C |
7、分配律 |
A(B+C)=AB+AC |
A+BC=(A+B)(A+C) |
8、吸收律1 | (A+B)(A+B)=A | AB+AB=A |
9、吸收律2 | A(A+B)=A | A+AB=A |
10、吸收律3 | A(A+B)=AB | A+AB=A+B |
11、多餘項定律 | (A+B)(A+C)(B+C) =(A+B)(A+C) |
AB+AC+BC=AB+AC |
12、否否律 |
()=A |
|
13、求反律 |
AB=A+B |
A+B=A*B |
下麵我們(men) 來證明其中的兩(liang) 條定律:
(1)證明:吸收律1第二式AB+AB=A
左式=AB+AB=A(B+B)=A=右式 (因為(wei) B+B=1)
(2)證明:多餘(yu) 項定律AB+AC+BC=AB+AC
左式=AB+AC+BC=AB+AC+BC(A+A)=AB+AC+ABC+ABC
=AB(1+C)+AC(1+B)=AB+AC=右式 證畢
注意:求反律又稱為(wei) 摩根定律,它在邏輯代數中十分重要的。
二:布爾代數的基本規則
代入法則 它可描述為(wei) 邏輯代數式中的任何變量A,都可用另一個(ge) 函數Z代替,等式仍然成立。
對偶法則 它可描述為(wei) 對任何一個(ge) 邏輯表達式F,如果將其中的“+”換成“*”,“*”換成“+”“1”換成“0”,“0”換成“1”,仍保持原來的邏輯優(you) 先級,則可得到原函數F的對偶式G,而且F與(yu) G互為(wei) 對偶式。我們(men) 可以看出基本公式是成對出現的,二都互為(wei) 對偶式。
反演法則 有原函數求反函數就稱為(wei) 反演(利用摩根定律),
我們(men) 可以把反演法則這樣描述:將原函數F中的“*”換成“+”,“+”換成“*”,“0”換成“1”,“1”換成“0”;原變量換成反變量,反變量換成原變量,長非號即兩(liang) 個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 以上變量的非號不變,就得到原函數的反函數。
§3、2 邏輯函數的代數法化簡
邏輯函數化簡的方法有兩(liang) 種,分別是代數法和卡諾圖法。這一節我們(men) 來學習(xi) :代數法化簡。
我們(men) 先來了解一個(ge) 概念,什麽(me) 是邏輯電路圖?邏輯電路圖就是用邏輯門組成的電路圖。
一:邏輯函數化簡的基本原則
邏輯函數化簡,沒有嚴(yan) 格的原則,它一般是依以下幾個(ge) 方麵進行 :
邏輯電路所用的門最少;
各個(ge) 門的輸入端要少;
邏輯電路所用的級數要少;
邏輯電路要能可靠的工作。
這幾條常常是互相矛盾的,化簡要根據實際情況來進行。下麵我們(men) 來用例題說明一下:
例1:化簡函數F=AB+CD+AB+CD,並用基本邏輯門實現。
(1)先化簡邏輯函數 F=AB+CD+AB+CD=A(B+B)+D(C+C)=A+D
(2)用邏輯門實現:(由化簡來看隻需一個(ge) 與(yu) 門)
二:邏輯函數的形式和邏輯變換
邏輯函數的形式很多,一個(ge) 邏輯問題可以用多種形式的邏輯函數來描述。
邏輯函數的表達式可分為(wei) 五種:
1."與(yu) 或"表達式2."或與(yu) "表達式3."與(yu) 非"表達式4."或非"表達式5."與(yu) 或非"表達式。這幾種表達式之間可以互相轉換,應根據要求把邏輯函數化簡成我們(men) 所需要的形式。