逻辑代数

逻辑代数或称布尔代数,它是分析与设计逻辑电路的数字工具。它虽然和普通代数一样也用字母(A,B,C,…)表示变量,但变量的取值只有1和0两种,所谓逻辑1和逻辑0。它们不是数字符号,而是代表两种相反的逻辑状态。逻辑代数所表示的是逻辑关系,不是数量关系,这时它与普通代数本质上的区别。

在逻辑代数中只有逻辑乘(与运算)、逻辑加(或运算)和求反(非运算)三种基本运算。根据这三种基本运算可以推导出逻辑运算的一些法则,就是下面列出的逻辑代数运算法则。

1、逻辑代数运算法则

【基本运算法则】

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

【交换律】

(10)

(11)

【结合律】

(12)

(13)

【分配律】

(14)

(15)

证:

【吸收律】

(16)

证:

(17)

(18)

(19)

证:

(20)

(21)

【反演律(摩根定律)】

(22)

证:

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

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(23)

证:

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

2、逻辑函数的化简

为了便于比较,今将五种常用的逻辑门电路列于表中。可以将这些基本逻辑门电路组合起来,构成组合逻辑电路,以实现各种逻辑功能。

逻辑门

与非

或非

逻辑符号

逻辑式

 

 

输入逻辑变量

A

B

Y

Y

Y

Y

Y

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

表所列的各种逻辑式中,A和B是输入变量,Y是输出变量;字母上面无反号的称为原变量,有反号的称为反变量。这几个式子分别表达了相应的与、或、非、与非和或非逻辑关系。输出变量Y也就是输入变量A和B的逻辑函数。逻辑函数常用逻辑状态表、逻辑式和逻辑图(也称逻辑电路)3种方法表示;它们之间可以相互转换。有时表示逻辑函数的逻辑式较为复杂,可进行化简,这就可以少用元件,可靠性也因而提高。

例1、应用逻辑代数运算法则化简下列逻辑式:

解:

简化得

由法则(19)得。所以

由法则(6)得,所以

由法则(19)得,所以

由法则(22)得,所以

由法则(19)得,所以

例2、试证明

证:

(因)

,

逻辑代数或称布尔代数,它是分析与设计逻辑电路的数字工具。它虽然和普通代数一样也用字母(A,B,C,…)表示变量,但变量的取值只有1和0两种,所谓逻辑1和逻辑0。它们不是数字符号,而是代表两种相反的逻辑状态。逻辑代数所表示的是逻辑关系,不是数量关系,这时它与普通代数本质上的区别。

在逻辑代数中只有逻辑乘(与运算)、逻辑加(或运算)和求反(非运算)三种基本运算。根据这三种基本运算可以推导出逻辑运算的一些法则,就是下面列出的逻辑代数运算法则。

1、逻辑代数运算法则

【基本运算法则】

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

【交换律】

(10)

(11)

【结合律】

(12)

(13)

【分配律】

(14)

(15)

证:

【吸收律】

(16)

证:

(17)

(18)

(19)

证:

(20)

(21)

【反演律(摩根定律)】

(22)

证:

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证:

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2、逻辑函数的化简

为了便于比较,今将五种常用的逻辑门电路列于表中。可以将这些基本逻辑门电路组合起来,构成组合逻辑电路,以实现各种逻辑功能。

逻辑门

与非

或非

逻辑符号

逻辑式

 

 

输入逻辑变量

A

B

Y

Y

Y

Y

Y

0

0

1

1

0

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表所列的各种逻辑式中,A和B是输入变量,Y是输出变量;字母上面无反号的称为原变量,有反号的称为反变量。这几个式子分别表达了相应的与、或、非、与非和或非逻辑关系。输出变量Y也就是输入变量A和B的逻辑函数。逻辑函数常用逻辑状态表、逻辑式和逻辑图(也称逻辑电路)3种方法表示;它们之间可以相互转换。有时表示逻辑函数的逻辑式较为复杂,可进行化简,这就可以少用元件,可靠性也因而提高。

例1、应用逻辑代数运算法则化简下列逻辑式:

解:

简化得

由法则(19)得。所以

由法则(6)得,所以

由法则(19)得,所以

由法则(22)得,所以

由法则(19)得,所以

例2、试证明

证:

(因)

逻辑代数

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