做题总结
- 常用的公式:
- 德摩根定理
- 对偶、反演的变换规则;代换(逻辑变量可以用逻辑函数代替)
- 卡诺图找矩形注意临界相邻,要求尽可能少、矩形尽可能大
逻辑运算
基本运算
-
逻辑变量:只取 、,表示假、真。

-
优先级:非 与 或。
-
完备集:能实现任意逻辑函数的一组运算
- 、、 均完备
- 不完备,不能实现非
-
- 补充:反相线、小圆圈表示取反。
复合运算
| 运算 | 表达式 | 输出为 的条件 |
|---|---|---|
| 与非(NAND) | 不全为 ;有 | |
| 或非(NOR) | 全为 | |
| 异或(XOR) | 两输入不同 | |
| 同或(XNOR) | 两输入相同 | |
| ![[ch3-复合逻辑运算-与非或非-014.png | 451]] | |
| ![[ch3-复合逻辑运算-异或同或-015.png | 532]] |
异或性质:
通用门:与非门、或非门各自都能实现任意逻辑函数(与或非)。
逻辑代数的基本定律和规则
基本定律

基本定律略,不需要背诵
逻辑代数基本规则
| 规则 | 变换 | 注意 |
|---|---|---|
| 代换 | 对于一个逻辑等式,把同一变量的所有位置,同时换成同一逻辑函数 | 同步替换,等式仍成立 |
| 对偶 | 所有 、,原变量、反变量不变。逻辑等式成立,其对偶等式也成立 | 运算顺序不能改变 |
| 反演 | 所有 、,,注意保持运算顺序不变 | 得到反函数 ,输出与 相反 |
- 对偶与反演的区别:对偶保持变量的原、反形式不变,所得 与 仅形式对偶;反演还须互换原变量与反变量,所得 与 输出相异
- 真值表法(完全归纳法):列出全部 组输入,核对等式两边输出
二变量和三变量定理
| 定律 | 定律公式及对偶式 | 理解与用途 |
|---|---|---|
| 交换律 | 可交换变量次序 | |
| 结合律 | 可改变结合顺序 | |
| 分配律 | 可提取公因式;注意对偶式的应用 | |
| 吸收律 | 化简常用 | |
| 并项公式 | 合并 的两种状态,消去 | |
| 消冗余项公式 | 称为一致项(冗余项) | |
| 消因子公式 | 时输出为 , 时输出为 ,故 可消去。 |
- 补充:
消冗余项的推导:补上 ,再吸收。
消冗余项的推广:。
德摩根定理
整体取反:逐项取反,并交换与、或运算

- 与取反:至少一个条件不成立
- 或取反:所有条件都不成立
广义德摩根定理
对一个逻辑表达式取反的结果:可以通过对每一项取反,并交换与和或运算(适用于任意表达式)
逻辑函数的表示
逻辑函数:每组输入唯一对应一个输出; 个变量有 组输入。
| 表示方法 | 要点 |
|---|---|
| 逻辑表达式 | 用与、或、非等运算描述输入、输出关系 |
| 逻辑图 | 用门电路和连线表示运算 |
| 真值表 | 列出全部输入组合及输出 |
| 波形图 | 用波形表示输入输出 |
| 标准表达式 | 最小项之和或最大项之积 |
| 卡诺图 | 按循环邻接关系排列真值表,便于化简 |
转换方法总结:
- 真值表 卡诺图:按输入编号填值,只改变排列
- 真值表 标准式:取 写最小项之和,取 写最大项之积
- 表达式 真值表:代入全部输入组合
- 逻辑图 表达式:逐级写式,或按运算顺序连接门
给定变量顺序后,真值表、标准项列表唯一
普通表达式可以有多种写法。
真值表:

波形图:

逻辑表达式
与或式、或与式
| 形式 | 组成 | 表达式 |
|---|---|---|
| 与或式(SOP) | 多个乘积项的或运算 | |
| 或与式(POS) | 多个求和项的与运算 |
标准表达式
标准项:每项含全部变量,每个变量恰好出现一次。
| 对比 | 最小项 | 最大项 |
|---|---|---|
| 结构 | 与项 | 或项 |
| 对应输入 | 仅在编号 的输入下为 | 仅在编号 的输入下为 |
| 变量写法 | 写原变量, 写反变量 | 写原变量, 写反变量 |
| 由真值表求标准式 | 所有 的最小项相或 | 所有 的最大项相与 |
| 标准式名称 | 标准与或式 | 标准或与式 |
若第 行输出为 ,则标准表达式为
或,其中 表示无关项。
标准形式的反函数直接替换补集序号即可,无关项无需更换。

(真值表按二进制数值大小排序)
标准项性质
- 最小项性质:
- 最大项性质:
- 相邻的两个最小项之和,可以合并成一项,并消去一个因子
- 真值表的表示是唯一的,因此标准项列表的表示也是唯一的
- 最大项编号集合和最小项编号集合互补(两种列表之间可方便转换)
逻辑函数的化简
- 最简与或式:保持功能不变,先使与项最少,再使总变量数最少;结果可能不唯一
- 最简式便于减少用门,标准式便于编号
代数法
五种代数化简方法:
| 方法 | 公式 | 做法 |
|---|---|---|
| 并项法 | 合并消去互补变量 | |
| 吸收法 | 删去被其他项包含的项 | |
| 消因子法 | 消去项中的多余因子 | |
| 消项法 | 删去被其他项共同覆盖的项 | |
| 配项法 | 用 复制、拆分已有项 |
例题:


卡诺图法
卡诺图
卡诺图(K-map):把真值表按循环邻接规则重新排列成方格图,相邻输入组合只相差一个变量 (便于找出能合并的最小项)
-
格子位置表示输入: 个变量有 格,每格对应一组输入,即一个最小项。
-
格内数字表示输出:在对应位置填入 的值。和真值表对应,具有唯一性

-
单变量按 排列;两变量按格雷码 排列
-
四变量常用行 、列 ,组成 格
-
若给出 ,所列最小项填 ,其余填
化简原理:去异留同
- 相邻两格的最小项有一个变量互补,利用并项公式消去该变量:

- 矩形内的 格,包含 个变化变量的全部组合,因此可消去这 个变量,留下 个不变变量
- 循环邻接:左右边界相邻,上下边界相邻;四变量图的四角也能合成一组。斜对角不相邻

方法总结
卡诺图化简法
- 填图:填卡诺图
- 找矩形:圈尽量大、圈数尽量少、覆盖所有的 1(优先找好零散的以及临界的 1)
- 允许重叠,但每个矩形至少有一个不重叠的1
- 矩形格数必须为 (1,2,4,8…)。
- 注意临界相邻
- 读式相或:把每个矩形写成与项,然后或运算得到最简与或式
补充:若卡诺图中多数为 ,则可以圈 矩形得到 的最大项,变换成最小项即可
- 全图为 时 ;全图为 时 。
示例




非完全描述的逻辑函数
- 非完全描述:部分输入组合未规定输出,用其他符号代替
- 无关项:输入不会出现(约束项),或不关心其输出(任意项),记为 、 或
- 可任意取 或 ,以方便矩形的选择,不必全部使用
- 合法矩形不能只包含无关项。
例: