逻辑运算定律,常用公式及运算规则

逻辑运算中,只有逻辑加,逻辑乘,求反三种基本运算

逻辑代数中的基本运算定律

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由此,补充另外两条条重要推论:
anyway就是后面的吸收律

运算定律

代入规则:

在任何一个逻辑等式中,如果将等式两边所有变量A代换成一个逻辑函数Z,则代换后的等式仍然成立。

对偶规则

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  • 与反演区分,对偶时逻辑变量不需要取非

反演规则

由原函数求反函数的过程为反演
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利用反演函数可以方便地求出原函数(否则需要使用复杂的摩罗根定律)
  • 一个逻辑表达式中有不止一个“非”时,反演规则只能去掉最外层的一个
  • 进一步化简还是需要结合摩根定律
    • 摩根律比反演规则多了一个取反,因为摩根律得到的是原表达式,而反演律得到的是原表达式的非
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常用公式

合并律

根据对偶规则有:

吸收律

  • 标红的用分配律容易得到证明;只是对分配律还不够熟悉

冗余律

推论
逻辑代数中不存在减法和除法运算!等式两边相同的量不能随便消去
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关于异或与同或

略去证明算了;形式上可以类比摩根律记忆(略有区别)

逻辑函数的表示方法和标准表达式

5种表示方法

真值表表示

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函数式表示

  • 式子从电路分析得出:
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  • 式子从真值表得出:
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逻辑图表示

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波形图表示

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卡诺图表示

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优势:循环码(格莱码);相邻项只有一个位变化

逻辑函数的代数法化简

理解两个标准表达式:
本质过程是:我们手上有一份真值表,要写出一个符合这个真值表的逻辑表达式
  1. 利用逻辑加有1则1的特性,把所有的1挑出来
  1. 利用逻辑乘有0则0的特性,把所有的0挑出来

标准:与-或表达式;最小项之和表达式

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当一个函数有n个变量,器最小项一定是n个变量的一个“与”项;
这个函数应该有 个最小项

最小项有如下性质:
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  1. 输入变量的任何一组取值,有且仅有一个最小项的值为1
  1. 任意两个最小项相与,其结果一定为0
      • 一定至少含有一个类似 的项
  1. 全部最小项的和,结果为1
      • 本质上就是第一个性质
  1. 只差一个变量不同的二个最小项,逻辑上同样称为相邻,能合并成一项,消去不同的变 量

    与-或表达式(最小项之和表达式)可以化简为:
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    标准:或-与表达式;最大项之积表达式

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    最大项的性质:
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    • 任何一组变量取值仅仅对应一个最大项的值为0
    • 任何两个最大项之和,其值为1
      • 因为一定会有类似 的项
    • 全部最大项之积,其值恒为0
      • 因为一定有一个最大项为0
    • 只差一个变量不同的二个最大项,逻辑上同样称为相邻,能合并成一项,消去不同的变 量
    合并律的对偶形式()

    与最小项之和的对应关系:
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    脚标计数的时候需要区分:
    最小项,A-1;
    最大项,A-0;
    由此确定Mi,mi的角标值

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    很多时候化简并不是数学表达式最简,而是为了满足硬件的目标

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    不会
     
     
     
    其实是不要求的,了解即可

    逻辑函数的卡诺图化简

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    要求:
    • 空间上相邻,逻辑上一定相邻
    • 逻辑上相邻,空间上一定相邻
    卡诺图中的每一个小方格对应着卡诺图中的一个小方格

    二变量卡诺图(四个最小项)

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    三变量卡诺图(八个最小项)

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    此时,右边的一维表就不能满足上面的两条要求(维度不够)

    四变量卡诺图(十六个最小项)

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    注意一下边角位置的“邻居”
    对于更多变量的卡诺图,二维平面就不足以表征逻辑上的相邻关系了

    卡诺图的化简

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    本题中,需要先将表达式展开成最小项之和的形式
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    • 圈1得到“与非”门
    • 圈0得到“或非”门(或者“与或非”门)
      • 圈0的最小项之和得到的是原函数的反函数
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    具有约束的逻辑函数化简

    让我们通过例子来理解:
    1. 红绿灯:
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    1. BCD码伪码:
      1. 8421码,输入不能大于9

    • 在具有约束条件的逻辑函数化简中,应当充分利用约束项
    • 为了化简之后的函数最简,把无关项当作0/1处理皆可
      • 因为理论上,无关项不会出现;所以无关项可以任意处理
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    浙江大学电气工程学院本科生
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