逻辑函数的表示方法及其相互转换

  • 格式:doc
  • 大小:34.00 KB
  • 文档页数:6

下载文档原格式

  / 6
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

浅谈逻辑函数的表示方法及其相互转换逻辑函数是数字电路(一种开关电路)的特点及描述工具,输入、输出量是高、低电平,可以用二元常量(0,1)来表示,输入量和输出量之间的关系是一种逻辑上的因果关系。仿效普通函数的概念,数字电路可以用逻辑函数的的数学工具来描述。学好逻辑函数是学习数字电子技术必要的工具和基础,对数字电路的分析和设计具有重要的作用,逻辑函数的表示方法有哪些?它们之间又是如何相互转换呢?下面就谈一谈逻辑函数的表示方法及其相互转换。

一、逻辑函数的表示方法

1、逻辑函数

在数字系统的逻辑电路中,如果某一输出变量与一组输入变量存在着一定的对应关系,当输入变量取任意一组确定的值,输出变量的值也就唯一地被确定,则称这种关系为逻辑函数关系。即用有限个与、或、非逻辑运算符,按某种逻辑关系将逻辑变量a、b、c、...连接起来,所得的表达式f=f(a、b、c、...)称为逻辑函数。逻辑函数自身的特点:(1)逻辑变量和逻辑函数的取值只有0和1两种可能。(2)逻辑函数和逻辑变量之间的关系是由“或”、“与”、“非”三种基本逻辑运算决定的。

2、描述逻辑函数的常用方法有5种表示形式:真值表、逻辑表达式、卡诺图、逻辑图和波形图。

(1)真值表

真值表定义为:输入变量不同取值组合与函数值间的对应关系列成表格。真值表具有唯一性。其优点是:直观明了,便于将实际逻辑问题抽象成数学表达式。缺点是:难以用公式和定理进行运算和变换;量较多时,列函数真值表较繁琐。真值表列写方法:每一个变量均有0、1两种取值,n个变量共有2i种不同的取值,将这2i种不同的取值按顺序(一般按二进制递增规律)排列起来,同时在相应位置上填入函数的值,便可得到逻辑函数的真值表。

例如:y=ab+bc+ca其真值表为表1所示。

(2)逻辑函数表达式

逻辑表达式:是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。逻辑函数表达形式不是唯一的。其优点是:书写简洁方便,易用公式和定理进行运算、变换。缺点是:逻辑函数较复杂时,难以直接从变量取值看出函数的值。

表达式列写方法:取f=1的组合,输入变量值为1的表示成原变量,值为0的表示成反变量,然后将各变量相乘,最后将各乘积项相加,即得到函数的与或表达式。例如:y=ab+bc+ca (3)逻辑图

逻辑图是由基本门或复合门等逻辑符号及它们的连线构成的图。同一种逻辑功能可用不同的逻辑电路图表示,因此逻辑图不具有唯一性。其缺点是:最接近实际电路。优点是:由基本门或复合门等逻辑符号及它们的连线构成的图。例如:右图所示。

(4)波形图

波形图:是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形,即输入变量和对应的输出变量随时间变化的波形。波形图具有唯一性。其优点是:形象直观地表示了变量取值与函数值在时间上的对应关系。缺点是:难以用公式和定理进行运算和变换,当变量个数增多时,画图较麻烦。例如:右图所示。

(5)卡诺图

卡诺图是将逻辑函数真值表中的各行排列成矩阵形式,在矩阵的左方和上方按照格雷码的顺序写上输入变量的取值,在矩阵的各个小方格内填入输入变量各组取值所对应的输出函数值,这样构成的图形就是卡诺图。如函数:

在变量a、b、c的取值分别为000、011、101、110所对应的小方格内填入1,其余小方格内填入0(也可以空着不填),便得到该函数的卡诺图。

逻辑函数有上述5种表示形式,只要知道其中一种表示形式,就可转换为其它几种表示形式。下面就谈一谈它们之间相互转换。

二、逻辑函数各种表示形式的相互转换

1、逻辑图与逻辑函数式的互换

(1)由逻辑图写出逻辑函数表达式

其方法是:从输入端着手,逐级写出各级输出端的函数式,最

后得到该逻辑图所表达的逻辑函数。

例如:写出逻辑图的逻辑函数表达式

解:y1=ab

y2=bc

y3=ac

y=y1+y2+y3=ab+bc+ac

(2)由逻辑函数式画出逻辑图

其方法是:将表达式中的“与”、“或”和“非”等基本逻辑运算用相应的逻辑等号表示,并将它们按运算的先后顺序连接起来。

例如:画出y=(a+b)ab的逻辑图

解:

y=(a+b)ab的逻辑图

2、逻辑函数式与真值表的互换

(1)由逻辑函数式列真值表

其方法是:首先搂函数中变量各种可能取值(真值)全部列写出来,再将每一真值组合代入原函数式,计算(按逻辑运算规则)出函数的真值,并将输入变量与函数值一一对应地列成表格,即得函数的真值表。

例如:列出逻辑函数y=abb+c的真值表

(2)由真值表写逻辑函数式

由真值表写逻辑函数式的方法是:将表中函数值为1的所有组合找出,在每一组合中,输入变量取值为“0”写成反变量,为“1”的写成原变量,这样一个组合就得到一个“与”项即,再把这些“与”项写成“或”(逻辑加)的形式即得函数式。

例如:写出真值表中所表达的逻辑函数。

解:由真值表可知,变量a、b、c共有四组,取值为“1”,它们分别为001、010、100、111。根据变量为1的写成原变量,为0的写成反变量的原则,可得四个乘积项,即abc、abc、abc、abc,将这三个乘积项相加就是函数y的逻辑函数式,即

y=abc+abc+abc+abc。

但按照上述方式得到的函数式不一定是最简式,还应经过化简,最后得出最简式。

3、波形图、真值表和逻辑函数式之间的互换

(1)波形图写出真值表和逻辑函数式

波形图写出逻辑函数式的方法是:首先根据波形图写出真值表,再根据真值表写出逻辑函数式。如果不是最简式,还要对其进行化简。

例如:根据波形图图3写出真值表和逻辑函数式。

解:根据波形图图3可知,其输入变量有a、b两个变量,它的输入组合有四种即00、01、11、10四种,在波形上找到相应组合