1、基本逻辑门电路的逻辑功能测试基本逻辑门电路的逻辑功能测试情境任务目录情境任务目录任务一任务一1 1理解数制、代码、逻辑代数功能描述方法。理解数制、代码、逻辑代数功能描述方法。2 2知道基本逻辑门电路的符号、逻辑功能。知道基本逻辑门电路的符号、逻辑功能。3 3用仪器仪表测试基本逻辑门电路的逻辑功能。用仪器仪表测试基本逻辑门电路的逻辑功能。4 4用仪器仪表测试基本逻辑门电路的应用电路。用仪器仪表测试基本逻辑门电路的应用电路。5 5分析和仿真基本逻辑门电路及其应用电路。分析和仿真基本逻辑门电路及其应用电路。6 6编写文档记录基本逻辑门电路的学习过程和测试结果。编写文档记录基本逻辑门电路的学习过程和测
2、试结果。（一组交一份）（一组交一份）7 7相互交流和学习。相互交流和学习。任务目标与要求任务目标与要求任务一目录任务一目录任务技能训练任务技能训练任务基础知识任务基础知识学习要点：学习要点：数制及其相互数制及其相互之间的转换之间的转换常用编码常用编码逻辑代数的公式逻辑代数的公式、定理和规则、定理和规则逻辑函数逻辑函数公式法化简和卡诺图化简公式法化简和卡诺图化简任务基础知识任务基础知识一、数字信号与数字电路一、数字信号与数字电路任务基础知识一任务基础知识一概述概述模拟信号：在时间上和幅模拟信号：在时间上和幅值上连续的信号。值上连续的信号。数字信号：在时间上和幅值上数字信号：在时间上和幅值上不连续
3、的（即断续的）信号。不连续的（即断续的）信号。uu模拟信号波形模拟信号波形数字信号波形数字信号波形tt对模拟信号进行传输、加对模拟信号进行传输、加工和处理的电子线路称为工和处理的电子线路称为模拟电路。模拟电路。对数字信号进行传输、加对数字信号进行传输、加工和处理的电子线路称为工和处理的电子线路称为数字电路。数字电路。二、数字电路的特点与分类二、数字电路的特点与分类（1 1）工作信号是二进制的数字信号，在时间上和幅值上是离散）工作信号是二进制的数字信号，在时间上和幅值上是离散的（不连续），反映在电路上就是低电平和高电平两种状态（即的（不连续），反映在电路上就是低电平和高电平两种状态（即0 0和和
4、1 1两个逻辑值）。两个逻辑值）。（2 2）在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输）在数字电路中，研究的主要问题是电路的逻辑功能，即输入信号的状态和输出信号的状态之间的关系。入信号的状态和输出信号的状态之间的关系。（3 3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时）对组成数字电路的元器件的精度要求不高，只要在工作时能够可靠地区分能够可靠地区分0 0和和1 1两种状态即可。两种状态即可。1 1数字电路的特点数字电路的特点2 2数字电路的分类数字电路的分类（2）按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（）按所用器件制作工艺的不同：数字电路可分为双极型（TTL型）和单极型
5、（型）和单极型（MOS型）两类。型）两类。（3 3）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分为组合逻）按照电路的结构和工作原理的不同：数字电路可分为组合逻辑电路（输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状辑电路（输出信号只与当时的输入信号有关，而与电路以前的状态无关）和时序逻辑电路（输出信号不仅和当时的输入信号有关，态无关）和时序逻辑电路（输出信号不仅和当时的输入信号有关，而且与电路以前的状态有关）两类。而且与电路以前的状态有关）两类。（1）按集成度的不同：数字电路可分为小规模（）按集成度的不同：数字电路可分为小规模（SSI，每片，每片100个个以内器件）、中规模（以内器件）、中规模
6、（MSI，每片数百个器件）、大规模（，每片数百个器件）、大规模（LSI，每片数千个器件）和超大规模（每片数千个器件）和超大规模（VLSI，每片器件数目大于，每片器件数目大于1万）数万）数字集成电路。字集成电路。（3 3）位）位 权（位的权数）：在某一种数制的数中，每一位的大小都权（位的权数）：在某一种数制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。的权数。权数是一个幂。（2 2）基）基 数：某种数制的基数，就是在该数制中可能用到的数码数：某种数制的基数，就是在该数制中可能用到的数
7、码的个数。的个数。（1 1）数）数 制：就是计数的方法，它是进位计数制的简称。在表示数制：就是计数的方法，它是进位计数制的简称。在表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制。常用的数制有十进制、二进制、八进制、十六进制等。计数制。常用的数制有十进制、二进制、八进制、十六进制等。一、数制一、数制任务基础知识二任务基础知识二数制及其码制数制及其码制数码为：数码为：09；基数是；基数是10。运算规律：
8、逢十进一，即：运算规律：逢十进一，即：9+1=10。十进制数的权展开式：十进制数的权展开式：1.1.十进制十进制5 5 5 55103=5 0 0 05102=5 0 05101=5 05100=5=5 5 5 5103、102、101、100称为十称为十进制的权。各数位的权是进制的权。各数位的权是10的幂。的幂。同样的数码在不同的数位同样的数码在不同的数位上代表的数值不同。上代表的数值不同。+任意一个十进制数都可以任意一个十进制数都可以表示为各个数位上的数码表示为各个数位上的数码与其对应的权的乘积之和，与其对应的权的乘积之和，称权展开式。称权展开式。即：即：(5555)105103 5102
9、51015100又如：又如：(209.04)10 2102 0101910001014 1022.二进制二进制数码为：数码为：0、1；基数是；基数是2。运算规律：逢二进一，即：运算规律：逢二进一，即：1110。二进制数的权展开式：二进制数的权展开式：如：如：(101.01)2 122+021+120+021+1 22 (5.25)10加法规则：加法规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10乘法规则：乘法规则：00=0，01=0，10=0，11=1运算运算规则规则各数位的权是的幂各数位的权是的幂二进制数只有二进制数只有0和和1两个数码，它的每一位都可以用电子元件来实两个数码，它的每一
10、位都可以用电子元件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。数码为：数码为：07；基数是；基数是8。运算规律：逢八进一，即：运算规律：逢八进一，即：7+1=10。八进制数的权展开式：八进制数的权展开式：如：如：(207.04)8=282+081+780+081+4 82=(135.0625)103.八进制八进制4.十六进制十六进制数码为：数码为：09、AF；基数是；基数是16。运算规律：逢十六进一，即：运算规律：逢十六进一，即：F110。十六进制数的权展开式：十六进制数的权展开式：如：如：(D8.A)2 13161+8160+10 161
11、=(216.625)10各数位的权是各数位的权是8 8的幂的幂各数位的权是各数位的权是1616的幂的幂5.结论结论一般地，一般地，N进制需要进制需要N个数码，基数是个数码，基数是N；运算规律为逢；运算规律为逢N进一。进一。如果一个如果一个N进制数进制数M包含位整数和位小数，即包含位整数和位小数，即(an-1 an-2 a1 a0 a1 a2 am)N则该数的权展开式为：则该数的权展开式为：(M)2 an-1Nn-1+an-2 Nn-2+a1N1+a0 N0+a1 N-1+a2 N-2+amN-m 由权展开式很容易将一个由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。进制数转换为十进制数。（2）八
12、进制数转换为二进制数：将每位八进制数用）八进制数转换为二进制数：将每位八进制数用3位二进制数位二进制数表示。表示。（1）二进制数转换为八进制数：）二进制数转换为八进制数：将二进制数由小数点开始，整数将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每部分向左，小数部分向右，每3位分成一组，不够位分成一组，不够3位补零，则每位补零，则每组二进制数便是一位八进制数。组二进制数便是一位八进制数。二、不同数制间的转换二、不同数制间的转换将将N进制数进制数(非十进制数非十进制数)按权展开，即可以转换为十进制数。按权展开，即可以转换为十进制数。1.二进制数与八进制数的相互转换二进制数与八进制数的相互转换
13、1 1 0 1 0 1 0 .0 10 00=(152.2)8=011 111 100 .010 110(374.26)82.二进制数与十六进制数的相互转换二进制数与十六进制数的相互转换1 1 1 0 1 1 0 0 0 .0 1 10 0 00=(1E8.6)16=1010 1111 0100 .0111 0110(AF4.76)16 二进制数与十六进制数的相互转换，按照每二进制数与十六进制数的相互转换，按照每4位二进制数对应位二进制数对应于一位十六进制数进行转换。于一位十六进制数进行转换。3.十进制数转换为二进制数十进制数转换为二进制数采用的方法采用的方法 基数连除、连乘法基数连除、连乘法
14、原理原理：将整数部分和小数部分分别进行转换。：将整数部分和小数部分分别进行转换。整数部分采用基数连除法，小数部分采用基数连乘法。整数部分采用基数连除法，小数部分采用基数连乘法。转换后再合并。转换后再合并。整数部分采用基数连除法，先整数部分采用基数连除法，先得到的余数为低位，后得到的得到的余数为低位，后得到的余数为高位。余数为高位。2 44 余数 低位 2 22 0=K0 2 11 0=K1 2 5 1=K2 2 2 1=K3 2 1 0=K4 0 1=K5 高位 0.375 2 整数 高位 0.750 0=K1 0.750 2 1.500 1=K2 0.500 2 1.000 1=K3 低位小
15、数部分采用基数连乘法，先小数部分采用基数连乘法，先得到的整数为高位，后得到的得到的整数为高位，后得到的整数为低位。整数为低位。所以：所以：(44.375)10(101100.011)2采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的采用基数连除、连乘法，可将十进制数转换为任意的N进制数。进制数。用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息称为编码。称为编码。用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制用以表示十进制数码、字母、符号等信息的一定位数的二进制数称为代码。数称为代码。三、几种常用编码三、几种常用编码 数字系统只能
16、识别数字系统只能识别0和和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字，怎样才能表示更多的数码、符号、字母呢？用编码可以解决此问题。母呢？用编码可以解决此问题。二二-十进制代码：用十进制代码：用4位二进制数位二进制数b3b2b1b0来表示十进制数中的来表示十进制数中的 0 9 十个数码。简称十个数码。简称BCD码。码。2421码的权值依次为码的权值依次为2、4、2、1；余；余3码由码由8421码加码加0011得到；得到；格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字，仅有一位代格雷码是一种循环码，其特点是任何相邻的两个码字，仅有一位代码不同，其它位相同。码不同，其它位相同。用四位自然二进制码中的前十个
17、码字来表示十进制数码，因各用四位自然二进制码中的前十个码字来表示十进制数码，因各位的权值依次为位的权值依次为8、4、2、1，故称，故称8421 BCD码。码。任务基础知识三任务基础知识三逻辑代数基础逻辑代数基础 事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽象地表示事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽象地表示为为 0 和和 1，称为逻辑，称为逻辑0状态和逻辑状态和逻辑1状态。状态。逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和设计逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和设计数字电路的数学工具。在逻辑代数中，只有数字电路的数学工具。在逻辑代数中，只有和和两种逻辑值，有两种
18、逻辑值，有三种基本逻辑运算，还有三种基本逻辑运算，还有几几种导出逻辑运算。种导出逻辑运算。逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。逻辑变量逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。逻辑变量的取值只有两种，即逻辑的取值只有两种，即逻辑0和逻辑和逻辑1，0 和和 1 称为逻辑常量，并不表称为逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。示数量的大小，而是表示两种对立的逻辑状态。逻辑是指事物的因果关系，或者说是条件和结果的关系，这些逻辑是指事物的因果关系，或者说是条件和结果的关系，这些因果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用逻辑代数来描述。因果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用逻
19、辑代数来描述。与逻辑的定义：仅当决定事件（与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（）发生的所有条件（A，B，C，）均满足时，事件（）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：）才能发生。表达式为：一、一、基本逻辑运算基本逻辑运算1.与逻辑（与运算）与逻辑（与运算）开关开关A，B串联控制灯泡串联控制灯泡Y电路图L=ABEABYEABYEABYEABYEABY两个开关必须同时接通，两个开关必须同时接通，灯才亮。逻辑表达式为：灯才亮。逻辑表达式为：A、B都断开，灯不亮。都断开，灯不亮。A断开、断开、B接通，灯不亮。接通，灯不亮。A接通、接通、B断开，灯不亮。断开，灯不亮。A、B都接通，灯亮。都
20、接通，灯亮。这种把所有可能的条件组合及其对应这种把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做结果一一列出来的表格叫做真值表真值表。将开关接通记作将开关接通记作1，断开记作，断开记作0；灯亮；灯亮记作记作1，灯灭记作，灯灭记作0。可以作出如下表。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：格来描述与逻辑关系：A BY0 00 11 01 10001功能表功能表实现与逻辑的电路实现与逻辑的电路称为与门。与门的称为与门。与门的逻辑符号：逻辑符号：Y A B&真真值值表表逻辑符号逻辑符号2.或逻辑（或运算）或逻辑（或运算）或逻辑的定义：当决定事件（或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（）发生的各
21、种条件（A，B，C，)中，中，只要有一个或多个条件具备，事件（只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达）就发生。表达式为：式为：开关开关A，B并联控制灯泡并联控制灯泡Y电路图L=ABEABYEABYEABY两个开关只要有一个接通，两个开关只要有一个接通，灯就会亮。逻辑表达式为：灯就会亮。逻辑表达式为：A、B都断开，灯不亮。都断开，灯不亮。A断开、断开、B接通，灯亮。接通，灯亮。A A接通、接通、B B断开，灯亮。断开，灯亮。A、B都接通，灯亮。都接通，灯亮。EABYEABY实现或逻辑的电路实现或逻辑的电路称为或门。或门的称为或门。或门的逻辑符号：逻辑符号：A B 1 Y Y=A+B真值
22、表真值表功能表功能表逻辑符号逻辑符号3.非逻辑（非运算）非逻辑（非运算）非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：开关开关A控制灯泡控制灯泡Y电路图EAYR实现非逻辑的电路实现非逻辑的电路称为非门。非门的称为非门。非门的逻辑符号：逻辑符号：YA1EAYRA断开，灯亮。断开，灯亮。EAYRA接通，灯灭。接通，灯灭。真真值值表表功功能能表表逻辑符号逻辑符号（2）或非运算：逻辑表达式为：）或非运算：逻辑表达式为：4.几种复合逻
23、辑运算几种复合逻辑运算（1）与非运算：逻辑表达式为：）与非运算：逻辑表达式为：ABY A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 Y A B&BAY Y A B 1 真真值值表表逻逻辑辑符符号号真真值值表表逻逻辑辑符符号号（3）异或运算：逻辑表达式为：）异或运算：逻辑表达式为：BABABAY Y A B=1 CDABY Y 1&A B C D A B C D&1 Y（4）与或非运算：逻辑表达式为：与或非运算：逻辑表达式为：真真值值表表逻逻辑辑符符号号真值表真值表与或非门等效电路与或非门等效电路二、逻辑函数及其表示方法二、逻辑函数及其表示方法（1 1）逻辑表达式：由逻辑变量和与、
24、或、非三种运算符连接起）逻辑表达式：由逻辑变量和与、或、非三种运算符连接起来所构成的式子。在逻辑表达式中，等式右边的字母来所构成的式子。在逻辑表达式中，等式右边的字母A A、B B、C C、D D等等称为输入逻辑变量，等式左边的字母称为输入逻辑变量，等式左边的字母Y Y称为输出逻辑变量，字母上面称为输出逻辑变量，字母上面没有非运算符的称为原变量，有非运算符的称为反变量。没有非运算符的称为原变量，有非运算符的称为反变量。（2）逻辑函数：如果对应于输入逻辑变量）逻辑函数：如果对应于输入逻辑变量A、B、C、的每一的每一组确定值，输出逻辑变量组确定值，输出逻辑变量Y就有唯一确定的值，则称就有唯一确定的
25、值，则称Y是是A、B、C、的逻辑函数。记为的逻辑函数。记为),(CBAfY：与普通代数不同的是，在逻辑代数中，不管是变量还是：与普通代数不同的是，在逻辑代数中，不管是变量还是函数，其取值都只能是函数，其取值都只能是0或或1，并且这里的，并且这里的0和和1只表示两种不同的状只表示两种不同的状态，没有数量的含义。态，没有数量的含义。（3）逻辑函数相等的概念：设有两个逻辑函数）逻辑函数相等的概念：设有两个逻辑函数),(),(21CBAgYCBAfY它们的变量都是它们的变量都是A、B、C、，如果对应于变量，如果对应于变量A、B、C、的任何一组变量取值，的任何一组变量取值，Y1和和Y2的值都相同，则称的
26、值都相同，则称Y1和和Y2是相等的，是相等的，记为记为Y1=Y2。若两个逻辑函数相等，则它们的真值表一定相同；反之，若两若两个逻辑函数相等，则它们的真值表一定相同；反之，若两个函数的真值表完全相同，则这两个函数一定相等。因此，要证明个函数的真值表完全相同，则这两个函数一定相等。因此，要证明两个逻辑函数是否相等，只要分别列出它们的真值表，看看它们的两个逻辑函数是否相等，只要分别列出它们的真值表，看看它们的真值表是否相同即可。真值表是否相同即可。BAAB证明等式证明等式 ：真值表：是由变量的所有可能取值真值表：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。组合及其对应的函数值所构成的表格
27、。逻辑函数的表示方法逻辑函数的表示方法1.真值表真值表真值表列写方法：每一个变量均有真值表列写方法：每一个变量均有0、1两种取值，两种取值，n个变量共有个变量共有2n种不同的种不同的取值，将这取值，将这2n种不同的取值按顺序（一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，便可得到在相应位置上填入函数的值，便可得到逻辑函数的真值表。逻辑函数的真值表。例如：当例如：当A=B=1、或则、或则B=C=1时，函数时，函数Y=1；否则；否则Y=0。2 2、逻辑表达式逻辑表达式逻辑表达式：是由逻辑逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非三种
28、运算变量和与、或、非三种运算符连接起来所构成的式子。符连接起来所构成的式子。函数的标准与或表达式函数的标准与或表达式的列写方法：将函数真值表的列写方法：将函数真值表中那些使函数值为中那些使函数值为1的最小的最小项相加，便得到函数的标准项相加，便得到函数的标准与或表达式。与或表达式。)7,6,3(mABCCABBCAY3、卡诺图、卡诺图卡诺图：是由表示变量的所有可能卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。取值组合的小方格所构成的图形。逻辑函数卡诺图的填写方法：逻辑函数卡诺图的填写方法：在那些使函数值为在那些使函数值为1的变量取值组合的变量取值组合所对应的小方格内填入所对应的小
29、方格内填入1，其余的方，其余的方格内填入格内填入0，便得到该函数的卡诺图。，便得到该函数的卡诺图。4 4、逻辑图逻辑图逻辑图：是由表示逻辑逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图运算的逻辑符号所构成的图形。形。Y&1&ABBC、波形、波形图图波形图：是由输入变量的所有波形图：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、低电平所构应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。成的图形。三、逻辑代数基本公式、定理和规则三、逻辑代数基本公式、定理和规则1.1.基本公式和定理基本公式和定理与运算：111 001 010 000（1）常量之间的关系）常
30、量之间的关系（2）基本公式）基本公式或运算：111 101 110 000互补律：0 1AAAA分别令分别令A=0A=0及及A=1A=1代入这代入这些公式中，即可证明它些公式中，即可证明它们的正确性。们的正确性。（3）基本定理）基本定理交换律：ABBAABBA结合律：)()()()(CBACBACBACBA分配律：)()()(CABACBACABACBA利用真值表很容易证明这利用真值表很容易证明这些公式的正确性。如证明些公式的正确性。如证明A AB=BB=BA A：(A+B)(A+C)=AA+AB+AC+BC分配率分配率A(B+C)=AB+AC=A+AB+AC+BC等幂率等幂率AA=A=A(1
31、+B+C)+BC分配率分配率A(B+C)=AB+AC=A+BC0-1率率A+1=1证明分配率：A+BA=(A+B)(A+C)证明：证明：（4）常用公式）常用公式还原律：ABABAABABA)()(吸收率：BABAABABAAABAAABAA)()(分配率分配率A+BC=(A+B)(A+C)互补率互补率A+A=10-1率率A1=1BCAABCCAABBCAACAAB)(互补率互补率A+A=1分配率分配率A(B+C)=AB+AC)1()1(BCACABCAAB 0-1率率A+1=1（2）反演规则：对于任何一个逻辑表达式）反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的，如果将表达式中的所有所有
32、“”换成换成“”，“”换成换成“”，“0”换成换成“1”，“1”换成换成“0”，那么所得到的表达，那么所得到的表达式就是函数式就是函数Y的反函数的反函数Y（或称补函数）。这个规则称为反演规则。（或称补函数）。这个规则称为反演规则。例如：例如：例如，已知等式例如，已知等式 ，用函数，用函数Y=AC代替等式中的代替等式中的A，根据代入规则，等式仍然成立，即有：根据代入规则，等式仍然成立，即有：2.基本规则基本规则 （1）代入规则：任何一个含有变量）代入规则：任何一个含有变量A的等式，如果将所有出现的等式，如果将所有出现A的位置都用同一个逻辑函数代替，则等式仍然成立。这个规则称为的位置都用同一个逻辑
33、函数代替，则等式仍然成立。这个规则称为代入规则。代入规则。BAABCBABACBAC)(（3）对偶规则：对于任何一个逻辑表达式）对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中的，如果将表达式中的所有所有“”换成换成“”，“”换成换成“”，“0”换成换成“1”，“1”换成换成“0”，而，而，则可得到的一个新的函数表达式，则可得到的一个新的函数表达式Y，Y称为函数称为函数Y的对偶函数。这个规则称为对偶规则。例如：的对偶函数。这个规则称为对偶规则。例如：EDCBAY对偶规则的意义在于对偶规则的意义在于：如果两个函数相等，则它们的对偶函数也：如果两个函数相等，则它们的对偶函数也相等。利用对偶规则相
34、等。利用对偶规则,可以使要证明及要记忆的公式数目减少一半。例可以使要证明及要记忆的公式数目减少一半。例如：如：在运用反演规则和对偶规则时，必须按照逻：在运用反演规则和对偶规则时，必须按照逻辑运算的优先顺序进行：先算括号，接着与运算，辑运算的优先顺序进行：先算括号，接着与运算，然后或运算，最后非运算，否则容易出错。然后或运算，最后非运算，否则容易出错。ACABCBA)()(CABABCAABABAABABA)()()(EDCBAYEDCBAYEDCBAY逻辑函数化简的意义：逻辑表达式越简单，实现它的电路越简逻辑函数化简的意义：逻辑表达式越简单，实现它的电路越简单，电路工作越稳定可靠。单，电路工作
35、越稳定可靠。一个逻辑函数的表达式可以有一个逻辑函数的表达式可以有与或与或表达式、表达式、或与或与表达式、表达式、与非与非-与非与非表达式、表达式、或非或非-或非或非表达式、表达式、与或非与或非表达式表达式5种表示形式。种表示形式。一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函一种形式的函数表达式相应于一种逻辑电路。尽管一个逻辑函数表达式的各种表示形式不同，但逻辑功能是相同的。数表达式的各种表示形式不同，但逻辑功能是相同的。任务基础知识四任务基础知识四逻辑函数的化简与变换逻辑函数的化简与变换（1）最简与或表达式）最简与或表达式乘积项最少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。乘积项最
36、少、并且每个乘积项中的变量也最少的与或表达式。CABACBCABADCBCBECACABAEBAY最简与或表达式最简与或表达式一、一、公式法化简公式法化简1.逻辑函数表述式的标准形式和最简式逻辑函数表述式的标准形式和最简式(2)最简与非最简与非-与非表达式与非表达式非号最少、并且每个非号下面乘积项中的变量也最少的与非非号最少、并且每个非号下面乘积项中的变量也最少的与非-与与非表达式。非表达式。CABACABACABAY在最简与或表达式的基础上两次取反在最简与或表达式的基础上两次取反用摩根定律去用摩根定律去掉下面的非号掉下面的非号(3)(3)最简或与表达式最简或与表达式括号最少、并且每个括号内相
37、加的变量也最少的或与表达式。括号最少、并且每个括号内相加的变量也最少的或与表达式。CABAYACBACBACBACABACABAY)()(CABAY求出反函数的求出反函数的最简与或表达式最简与或表达式利用反演规则写出函数利用反演规则写出函数的最简或与表达式的最简或与表达式(4)(4)最简或非最简或非-或非表达式或非表达式非号最少、并且每个非号下面相加的变量也最少的或非非号最少、并且每个非号下面相加的变量也最少的或非-或非表或非表达式。达式。CABACABACABACABAY)()(求最简或非求最简或非-或非表达式或非表达式两次取反两次取反(5)(5)最简与或非表达式最简与或非表达式非号下面相加
38、的乘积项最少、并且每个乘积项中相乘的变量也非号下面相加的乘积项最少、并且每个乘积项中相乘的变量也最少的与或非表达式。最少的与或非表达式。ACBACABACABAY求最简或非求最简或非-或非表达式或非表达式用摩根定律去掉下面的非用摩根定律去掉下面的非号号用摩根定律用摩根定律去掉大非号下去掉大非号下面的非号面的非号2.常见的公式法简化方法常见的公式法简化方法（1 1）并项法）并项法逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。规则来化简逻辑函数。利用公式利用公式1，将两项合并为一项，并消去一个变量。，将两项合并为一项
39、，并消去一个变量。BCCBCBBCCBBCAACBBCAABCY)()(1ABCBCABCAABCCBAABCCABAABCY)()(2若两个乘积项中分若两个乘积项中分别包含同一个因子的原别包含同一个因子的原变量和反变量，而其他变量和反变量，而其他因子都相同时，则这两因子都相同时，则这两项可以合并成一项，并项可以合并成一项，并消去互为反变量的因子。消去互为反变量的因子。2.2.吸收法吸收法BAFEBCDABAY)(1BABCDBADABADBCDABADCDBAY)()(2如果乘积项是如果乘积项是另外一个乘积项的另外一个乘积项的因子，则这另外一因子，则这另外一个乘积项是多余的。个乘积项是多余的
40、。（）利用公式，消去多余的项。（）利用公式，消去多余的项。（）利用公式，消去多余的变量。（）利用公式，消去多余的变量。CABCABABCBAABCBCAABY)(DCBADBACBADBACBADBACCBADCBDCACBAY)()(如果一个乘积项的如果一个乘积项的反是另一个乘积项的反是另一个乘积项的因子，则这个因子是因子，则这个因子是多余的。多余的。.配项法配项法（）利用公式（），为某一项配上其所缺的变量，（）利用公式（），为某一项配上其所缺的变量，以便用其它方法进行化简。以便用其它方法进行化简。CACBBABBCAACBCBACBABCACBACBACBBACCBACBAACBBABAC
41、BCBBAY)()1()1()()(（）利用公式，为某项配上其所能合并的项。（）利用公式，为某项配上其所能合并的项。BCACABBCAABCCBAABCCABABCBCACBACABABCY)()()(.消去冗余项法消去冗余项法利用冗余律，将利用冗余律，将冗余项消去。冗余项消去。DCACBAADEDCACBADCADEACBAY)(1CBABFGDEACCBABY)(2例例：化简函数：化简函数)()()()(GEAGCECGADBDBY解解：先求出先求出Y的对偶函数的对偶函数Y，并对其进行化简。，并对其进行化简。GCCEDBAEGGCCEDAGBDBY求求Y的对偶函数，便得的最简或与表达式。的
42、对偶函数，便得的最简或与表达式。)()(GCECDBY1.1.逻辑函数的最小项及其性质逻辑函数的最小项及其性质（1）最小项：如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变）最小项：如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变量，其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，量，其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，则这个乘积项称为该函数的一个标准积项，通常称为最小项。则这个乘积项称为该函数的一个标准积项，通常称为最小项。3个变量个变量A、B、C可组成可组成8个最小项：个最小项：ABCCABCBACBABCACBACBACBA、（2）最小项的表示方法：通常用符号）最小项的表
43、示方法：通常用符号mi来表示最小项。下标来表示最小项。下标i的的确定：把最小项中的原变量记为确定：把最小项中的原变量记为1，反变量记为，反变量记为0，当变量顺序确定后，当变量顺序确定后，可以按顺序排列成一个二进制数，则与这个二进制数相对应的十进制可以按顺序排列成一个二进制数，则与这个二进制数相对应的十进制数，就是这个最小项的下标数，就是这个最小项的下标i。3个变量个变量A、B、C的的8个最小项可以分别表示为：个最小项可以分别表示为：ABCmCABmCBAmCBAmBCAmCBAmCBAmCBAm76543210、二、二、卡诺图化简法卡诺图化简法（3）最小项的性质：）最小项的性质：任意一个最小项
44、，只有一组变量取值使其值为任意一个最小项，只有一组变量取值使其值为1。全部最小项的和必为全部最小项的和必为1。ABCABC任意两个不同的最小项的乘积必为任意两个不同的最小项的乘积必为0。2.2.逻辑函数的最小项表达式逻辑函数的最小项表达式任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和，称为任何一个逻辑函数都可以表示成唯一的一组最小项之和，称为标准与或表达式，也称为最小项表达式标准与或表达式，也称为最小项表达式对于不是最小项表达式的与或表达式，可利用公式对于不是最小项表达式的与或表达式，可利用公式AA1 和和A(B+C)ABAC来配项展开成最小项表达式。来配项展开成最小项表达式。)7,3,2,
45、1,0()()(73210mmmmmmABCBCACBACBACBABCAABCCBACBACBABCABCAACCBBABCAY如果列出了函数的真值表，则只要将函数值为如果列出了函数的真值表，则只要将函数值为1的那些最小项相的那些最小项相加，便是函数的最小项表达式。加，便是函数的最小项表达式。m1ABCm5ABCm4ABCm2ABCCBACBACBACBAmmmmmY)5,4,2,1(5421将真值表中函数值为将真值表中函数值为0的那些最小项相加，便可得到反函的那些最小项相加，便可得到反函数的最小项表达式。数的最小项表达式。3.3.卡诺图的构成卡诺图的构成将逻辑函数真值表中的最小项重新排列成
46、矩阵形式，并且使将逻辑函数真值表中的最小项重新排列成矩阵形式，并且使，这样构，这样构成的图形就是卡诺图。成的图形就是卡诺图。卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是相邻的。（相卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是相邻的。（相邻项是指两个最小项只有一个因子互为反变量，其余因子均相同，又邻项是指两个最小项只有一个因子互为反变量，其余因子均相同，又称为逻辑相邻项）称为逻辑相邻项）。B A 0 1 0 m0 m1 1 m2 m3 BC A 00 01 11 10 0 m0 m1 m3 m2 1 m4 m5 m7 m6 2 变量卡诺图 3 变量卡诺图 每个两变量的最每个两变量的最小项有两个最
47、小小项有两个最小项与它相邻项与它相邻每个三变量的最每个三变量的最小项有三个最小小项有三个最小项与它相邻项与它相邻 CD AB 00 01 11 10 00 m0 m1 m3 m2 01 m4 m5 m7 m6 11 m12 m13 m15 m14 10 m8 m9 m11 m10 4 变量卡诺图 每个每个4变量的最小项有变量的最小项有4个最小项与它相邻个最小项与它相邻最左列的最小项与最最左列的最小项与最右列的相应最小项也右列的相应最小项也是相邻的是相邻的最上面一行的最小项最上面一行的最小项与最下面一行的相应与最下面一行的相应最小项也是相邻的最小项也是相邻的两个相邻最小项可以合并消去一个变量两个
48、相邻最小项可以合并消去一个变量BACCBACBACBA)(DCADCBADCAB逻辑函数化简的实质就是相邻最小项的合并逻辑函数化简的实质就是相邻最小项的合并4.4.逻辑函数在卡诺图中的表示逻辑函数在卡诺图中的表示（1）逻辑函数是以真值表或者以最小项表达式给出：在卡诺图上）逻辑函数是以真值表或者以最小项表达式给出：在卡诺图上那些与给定逻辑函数的最小项相对应的方格内填入那些与给定逻辑函数的最小项相对应的方格内填入1，其余的方格内，其余的方格内填入填入0。)15,14,11,7,6,4,3,1(),(mDCBAYm1m4m3m6m7m11m14m15（2）逻辑函数以一般的逻辑表达式给出：先将函数变换
49、为与或表）逻辑函数以一般的逻辑表达式给出：先将函数变换为与或表达式（不必变换为最小项之和的形式），然后在卡诺图上与每一个乘达式（不必变换为最小项之和的形式），然后在卡诺图上与每一个乘积项所包含的那些最小项（该乘积项就是这些最小项的公因子）相对积项所包含的那些最小项（该乘积项就是这些最小项的公因子）相对应的方格内填入应的方格内填入1，其余的方格内填入，其余的方格内填入0。)(CBDAYCBDAY变换为与变换为与或表达式或表达式的公因子的公因子5.5.用卡诺图化简逻辑函数用卡诺图化简逻辑函数（1）任何两个（）任何两个（21个）标个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消的相邻最小项，可以合并为一项
50、，并消去一个变量（消去互为反变量的因子，保留公因子）。去一个变量（消去互为反变量的因子，保留公因子）。CBACBAABCBCADCBADCBADABCDBCACBBCDBCDCB（2）任何）任何4个（个（22个）标个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消去的相邻最小项，可以合并为一项，并消去2个变量。个变量。AABCCBCBCBBCACBACBACBA)(CCABBABABAABCCBABCACBA)(DCBADBBD（3）任何）任何8个（个（23个）标个）标1的相邻最小项，可以合并为一项，并消的相邻最小项，可以合并为一项，并消去去3个变量。个变量。BD6.6.化简的基本步骤化简的基本步骤(
