第三章 布爾代數與邏輯函數化簡
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"0",另一方假定為"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,我們一點要掌握好!
我們在學習時把這一章的內容分為:
§ 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
下面我們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、多余項定律 | (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 |
下面我們來證明其中的兩條定律:
(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B+B=1)
(2)證明:多余項定律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 它可描述為邏輯代數式中的任何變量A,都可用另一個函數Z代替,等式仍然成立。
對偶法則 它可描述為對任何一個邏輯表達式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先級,則可得到原函數F的對偶式G,而且F與G互為對偶式。我們可以看出基本公式是成對出現的,二都互為對偶式。
反演法則 有原函數求反函數就稱為反演(利用摩根定律),
我們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,長非號即兩個或兩個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種,分別是代數法和卡諾圖法。這一節我們來學習:代數法化簡。
我們先來了解一個概念,什麼是邏輯電路圖?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,沒有嚴格的原則,它一般是依以下幾個方面進行 :
邏輯電路所用的門最少;
各個門的輸入端要少;
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。下面我們來用例題說明一下:
例1:化簡函數F=AB+CD+AB+CD,并用基本邏輯門實現。
(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:(由化簡來看只需一個與門)
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五種:
1."與或"表達式2."或與"表達式3."與非"表達式4."或非"表達式5."與或非"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所需要的形式。