По заданной таблице истинности (табл.1.1), которая описывает работу комбинационного устройства, необходимо разработать логическую схему минимальной сложности из логических элементов (ЛЭ) заданного базиса (“И-НЕ”).
Таблица 1.1
№ x4x3x2x1 f10 (x4, x3, x2, x1)
0 0000 0
1 0001 0
2 0010 1
3 0011 1
4 0100 0
5 0101 0
6 0110 1
7 0111 1
8 1000 1
9 1001 1
10 1010 1
11 1011 1
12 1100 0
13 1101 0
14 1110 0
15 1111 0
Решение
1. Запишем аналитическое выражение для булевой функции четырех переменных в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) и совершенной конъюнктивной нормальной форме(СКНФ), а также в форме десятичных эквивалентов.
Для записи функции в СДНФ запишем дизъюнкцию (˅ логическое сложение) минтермов. Минтерм – это полное произведение всех входных переменных, соответствующее одной строке таблицы истинности, в которой значение функции равно 1. Переменная (x4, x3, x2, x1) входит в минтерм с инверсией, если ее значение в данной строке таблицы равно 0, и без инверсии, если ее значение в данной строке таблицы равно 1.
СДНФ:
Для записи функции в СКНФ запишем конъюнкцию (˄ логическое произведение) макстермов. Макстерм – это сумма всех входных переменных, соответствующее одной строке таблицы истинности, в которой значение функции равно 0. Переменная (x4, x3, x2, x1) входит в макстерм с инверсией, если её значение в строке истинности равно 1.
СКНФ:
2
. Минимизируем полученные выражения методом карт Карно.
В клетки карты, соответствующие минтермам (единичным наборам) функции, запишем единицы (рис. 1.1). Объединению подлежат соседние клетки с единицами, составляющие полные квадраты, прямоугольники, столбцы или строки. Число клеток в объединении должно быть равно 2k, где k=1,2,3 …т.е. 2, 4 или 8 соседних клеток. Соседними считаются также верхняя и нижняя клетки одного столбца, левая и правая клетки одной строки. Одна и та же клетка может быть объединена несколько раз.
Для получения минимальной дизъюнктивной нормальной формы (МДНФ) логической функции запишем логические произведения, в которые входят только те переменные, остающиеся неизменными для всех клеток данного объединения. Причем, значению 1 соответствует сама переменная, а значению 0 - ее отрицание. Если какая либо клетка остается необъединенной, то соответствующее ей логическое произведение содержит все переменные