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利用卡诺图化简逻辑函数的方法称为卡诺图化简法或图形化简法。化简时依据的基本原理就是具有相邻性的小项可以合并,并消去不同的因子。由于在卡诺图上几何位置相邻与逻辑上的相邻性是一致的,从卡诺图上能直观地找出那些具有相邻性的小项并将其合并化简。
1.合并小项的规则
(1) 若两个小项相邻,则可合并为一项并消去一对因子。合并后的结果中只剩下公共因子。
(2)若四个小项相邻并排列成一个矩形组,则可合并为一项并消去两对因子。合并后的结果中只包含公共因子。
(3)若八个小项相邻并且排列成一个矩形组,则可合并为一项并消去三对因子。合并后的结果中只包含公共因子。
l 下图给出了小项相邻的几种情况
小项相邻的几种情况图
(a)(b) 两个小项相邻 (c)(d) 四个小项相邻 (e) 八个小项相邻
至此,可以归纳出合并小项的一般规则:如果有 个小项相邻(n=1,2,…)并排列成一个矩形组,则它们可以合并为一项,并消去n 对因子。合并后的结果中仅包含这些小项的公共因子。
2. 卡诺图化简法的步骤
用卡诺图化简逻辑函数时可按如下步骤进行:
(1)将函数化为小项之和的形式。
(2)画出表示该逻辑函数的卡诺图。
(3)找出可以合并的小项。
(4)选取化简后的乘积项。选取的原则:
n 这些乘积项应包含函数式中所有的小项(应覆盖卡诺图中的1)
n 所用的乘积项数目少,即可合并的小项组成的矩形组数目少
n 每个乘积项包含因子少,即各可合并的小项矩形组中应包含尽量多的小项
例1:用卡诺图化简法将式 化简为简与—或函数式
解:画出表示函数Y的卡诺图,如图
通过合并小项,得出结果,
左图:
右图:
注:
l 在填写Y的卡诺图时,并不一定要将Y化为小项之和的形式。
l 需要找出可以何并的小项,将可能合并的小项用线圈出,有时存在多种可能合并小项的方案,有时一个逻辑函数的化简结果不是的。
例2:用卡诺图法将 化为简与—或逻辑式
解:画出Y的卡诺图,把可能合并的小项圈出,并按照前面所述的原则选择化简与—或式中的乘积项
后得到结果
l 补充说明:在以上的两个例子中,我们都是通过合并卡诺图中的1来求得化简结果的。
但有时也可以通过合并卡诺图中的0先求出 的化简结果,再将 求反得到Y。夫妻其原理是因为全部小项之和为1,若将全部小项之和分成两部分,一部分(卡诺图中填入1的那些小项)之和记作Y,则根据 可知,其余一部分(卡诺图中填入0的那些小项)之和必为 。在多变量逻辑函数的卡诺图中,当0的数目远小于1的数目时,采用合并0的方法有时会比合并1来得简单。仍以上例为例,在卡诺图中如果将0合并,则可立即写出 ,则
与合并1得到的化简结果一致。
在需要将函数化为简的与或非式时,采用合并0的方式为适宜,因为得到的结果正是与或非形式。如果要求得到 的化简结果,则采用合并0的方式就更简便了