利用卡諾圖化簡邏輯函數的方法稱為(wei) 卡諾圖化簡法或圖形化簡法。化簡時依據的基本原理就是具有相鄰性的最小項可以合並,並消去不同的因子。由於(yu) 在卡諾圖上幾何位置相鄰與(yu) 邏輯上的相鄰性是一致的,因而從(cong) 卡諾圖上能直觀地找出那些具有相鄰性的最小項並將其合並化簡。
1.合並最小項的規則
(1) 若兩(liang) 個(ge) 最小項相鄰,則可合並為(wei) 一項並消去一對因子。合並後的結果中隻剩下公共因子。
(2)若四個(ge) 最小項相鄰並排列成一個(ge) 矩形組,則可合並為(wei) 一項並消去兩(liang) 對因子。合並後的結果中隻包含公共因子。
(3)若八個(ge) 最小項相鄰並且排列成一個(ge) 矩形組,則可合並為(wei) 一項並消去三對因子。合並後的結果中隻包含公共因子。
l 下圖給出了最小項相鄰的幾種情況
最小項相鄰的幾種情況圖
(a)(b) 兩(liang) 個(ge) 最小項相鄰 (c)(d) 四個(ge) 最小項相鄰 (e) 八個(ge) 最小項相鄰
至此,可以歸納出合並最小項的一般規則:如果有 個(ge) 最小項相鄰(n=1,2,…)並排列成一個(ge) 矩形組,則它們(men) 可以合並為(wei) 一項,並消去n 對因子。合並後的結果中僅(jin) 包含這些最小項的公共因子。
2. 卡諾圖化簡法的步驟
用卡諾圖化簡邏輯函數時可按如下步驟進行:
(1)將函數化為(wei) 最小項之和的形式。
(2)畫出表示該邏輯函數的卡諾圖。
(3)找出可以合並的最小項。
(4)選取化簡後的乘積項。選取的原則:
n 這些乘積項應包含函數式中所有的最小項(應覆蓋卡諾圖中所以的1)
n 所用的乘積項數目最少,即可合並的最小項組成的矩形組數目最少
n 每個(ge) 乘積項包含因子最少,即各可合並的最小項矩形組中應包含盡量多的最小項
例1:用卡諾圖化簡法將式 化簡為(wei) 最簡與(yu) —或函數式
解:首先畫出表示函數Y的卡諾圖,如圖
通過合並最小項,得出結果,
左圖:
右圖:
注:
l 在填寫(xie) Y的卡諾圖時,並不一定要將Y化為(wei) 最小項之和的形式。
l 需要找出可以何並的最小項,將可能合並的最小項用線圈出,有時存在多種可能合並最小項的方案,所以有時一個(ge) 邏輯函數的化簡結果不是唯一的。
例2:用卡諾圖法將 化為(wei) 最簡與(yu) —或邏輯式
解:首先畫出Y的卡諾圖,然後把可能合並的最小項圈出,並按照前麵所述的原則選擇化簡與(yu) —或式中的乘積項
最後得到結果
l 補充說明:在以上的兩(liang) 個(ge) 例子中,我們(men) 都是通過合並卡諾圖中的1來求得化簡結果的。
但有時也可以通過合並卡諾圖中的0先求出 的化簡結果,然後再將
求反得到Y。夫妻其原理是因為(wei) 全部最小項之和為(wei) 1,所以若將全部最小項之和分成兩(liang) 部分,一部分(卡諾圖中填入1的那些最小項)之和記作Y,則根據
可知,其餘(yu) 一部分(卡諾圖中填入0的那些最小項)之和必為(wei)
。在多變量邏輯函數的卡諾圖中,當0的數目遠小於(yu) 1的數目時,采用合並0的方法有時會(hui) 比合並1來得簡單。仍以上例為(wei) 例,在卡諾圖中如果將0合並,則可立即寫(xie) 出
,則
與(yu) 合並1得到的化簡結果一致。
此外,在需要將函數化為(wei) 最簡的與(yu) 或非式時,采用合並0的方式最為(wei) 適宜,因為(wei) 得到的結果正是與(yu) 或非形式。如果要求得到 的化簡結果,則采用合並0的方式就更簡便了。