卡诺框

更新时间:2022-08-25 16:40

卡诺框(Karnaugh block)是卡诺图化简法中的步骤之一,把一个矩形分成小方格,使每一个小方格表示一个极小项,这样的矩形称为卡诺框。

基本介绍

把一个矩形分成小方格,使每一个小方格表示一个极小项,这样的矩形称为卡诺框。由于n个变元的一切可能的最小项有2n个,所以n元的卡诺框具有2n个小方格,当n为偶数时,卡诺框呈正方形,否则呈长方形,r个不同字的乘积一般用所谓坐标架法来构造卡诺框,图中给出三至五元的卡诺框的三个结构(在图2、图3的小方格中用10进位数代替二进位数),A1A2…Ar(1≤r≤n)称为小项,其中每个字分别是变元x1,x2,…,xn中某个变元或变元的补,极小项显然是小项,两个小项中,如果一项有一个字与另一项的同位字互相否定,而其他的字完全相同,则称这两个项互为邻项,如果两极小项互为邻项,则称卡诺框中表示这两项的小格互为邻格,邻格在框图中是有公共边的或关于某个轴对称的两个小格,卡诺框中的各小格称为0维块,两个相邻的0维块合并成一个一维块,两个相邻的一维块的对应项仍为邻项,二者合并成一个二维块等。

相关介绍

简单说来,卡诺(Karnaugh)图就是开关函数1值标准形的几何图。为什么能画出1值标准形的几何图,这是因为集代数有相应的几何图,而集代数与开关代数的运算、基本定律等又都是一一对应的,因此可以用集代数的几何图表示开关代数:用子集A、B表示开关变量A、B,用交集AB表示输入端为么与B的与门的输出,用补集A’表示输入端为A的非门的输出,如此等等。

1值标准形是由某些小项组成的,要能画出1值标准形的图,首先要画出小项的图,为此,可将开关变量都画成矩形,A、B二个变量时彼此按如下方式迭盖起来:

如果是A、B、C三个开关变量就按如下方式迭盖:

为了画图的简便,图5中的右图可简画如下:

如此画出的框(图6及图7)叫卡诺框。

图6与图7的不同只是表面上的,因为经过如下的演变,图6就变成图7了:

卡诺框的作用类似于解析几何中的坐标架,若将图7中的:

00,01,11,10

看作横坐标,而将

0,1

看作纵坐标,则将二者结合起来(横坐标在左,纵坐标在右),就得图9中的每一格中的二进位数;将这些二进位数写成对应的十进位数,就是图10。

这样,卡诺框的每一小格都对应于一个小项:图9中每一小格的二进位数,就是这些格对应小项的指向量.例如,第011格就对应于小项

这一点,从图6也不难看出,卡诺框的每一小格所对应的小项.例如,图11中的第6格(110),它同属于A、B及C’故应是小项ABC’;而其中的第3格(011)则同属于A’、B及C,故应是小项A’BC.将这些小项全写出来,就是图12(由图8中的(b)可以更容易地写出图12),请注意卡诺框的一个重要性质:二个相邻格的小项,有且仅有一个因子不同,而且这一个不同的因子是互补的。

因为每一个开关函数都可唯一地表成标准形,所以当要图示f时,可先把f写成标准形。例如把

写成

然后画一个卡诺框,在与1值小项对应的格中写上1就行(图13),这种写上1值的卡诺框就是对应开关函数的卡诺图。

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