М. Нсанов - Цифровые устройства. Учебник для колледжей

Пример 5. Минимизация СКНФ функции Y 2из темы 2.1 (рис.2.16).

Пример 6. Минимизация СКНФ функции Y 3из темы 2.1 (рис.2.17).

***

Модификация карт Вейча, предложенная Карно, заключается в небольшом изменении координатной сетки (на рис. 2.18 показаны карты Карно для минимизации функций трех и четырех переменных дизъюнктивной формы).

Основным достоинством карт Карно по сравнению с картами Вейча является возможность их заполнения непосредственно по значениям сигналов в таблице истинности, не записывая СДНФ (или СКНФ). Но если координатная сетка карт Вейча одинаково применима для минимизации функций как дизъюнктивной, так и конъюнктивной форм, то в координатной сетке карт Карно для минимизации функций конъюнктивной формы прямые и инверсные значения переменных меняются местами по сравнению с координатной сеткой карт Карно для минимизации функций дизъюнктивной формы. На рис. 2.18 показано заполнение карт Карно, объединение клеток и результат минимизации функций Y 1(см. табл. 2.1) и Y 4в виде МДНФ.

Сравнивая эти результаты с МДНФ примера 1 данной темы и примера из темы 2.8, мы легко убеждаемся, что они полностью совпадают с полученными при использовании карт Вейча.

Построение схем производится таким образом, чтобы соблюдался порядок выполнения операций в логическом выражении согласно элементарным правилам как обычной алгебры, так и алгебры логики.

Достаточно очевидно, что при построении схем ЦУ по МДНФ порядок выполнения операций должен быть следующим:

– Логическое отрицание входных сигналов Х, то есть первыми в схеме должны стоять элементы НЕ.

– Логическое умножение (элементы И).

– Логическое сложение (элементы ИЛИ).

Пример 1. МДНФ (см. пример 1 из темы 2.2):

Y1 = X 1′·X 2′ \/ X 2′·X 3′ \/ X 1·X 2·X 3.

Определяем количество операций (и, соответственно, требуемых логических элементов) для реализации этой МДНФ:

1. В данном логическом выражении стоят 4 знака операции логического отрицания. Но следует учесть, что инвертирование одного и того же сигнала X 2просто встречается два раза. Поэтому схема должна содержать 3 элемента НЕ для отрицания сигналов X 1, X 2и X 3.

2. Для выполнения первого умножения X 1′·X 2′потребуется один элемент 2И, т.к. в этой операции участвуют два сигнала: X 1′и X 2′.

3. Для выполнения второго умножения X 2′·X 3′также потребуется один элемент 2И.

4. В третьем многочлене X 1·X 2·X 3требуется умножение трех сигналов, поэтому здесь нужно использовать один элемент 3И.

Таким образом, для выполнения операций умножения мы должны использовать 2 элемента 2Ии один элемент 3И.

5. Логическое сложение трех многочленов X 1′·X 2′; X 2′·X 3′и X 1·X 2·X 3требует применения одного элемента 3ИЛИ. Но нужно сразу учесть, что в серии КР1533 и во многих других нет микросхем, содержащих элементы 3ИЛИ. Поэтому для реализации нужного нам сложения придется использовать 2 элемента 2ИЛИ.

По записи МДНФ видно, что именно в такой последовательности нужно выполнять операции: сначала логическое отрицание НЕ, затем логическое умножение И, и в конце логическое сложение ИЛИ.

Подбираем микросхемы. В данном случае для построения схемы достаточно взять:

– Одну микросхему КР1533ЛН1 (см. рис.1.12), содержащую 6 элементов НЕ. Т. к. нам требуется только 3 элемента НЕ, то в данной микросхеме 3 элемента оказываются лишними и использоваться они не будут.

– Одну микросхему КР1533ЛИ1 (см. рис.1.12), содержащую 4 элемента 2И(здесь два элемента оказываются лишними), и одну микросхему КР1533ЛИ3 (см. рис.1.12), содержащую 3 элемента 3И(из нее 2 элемента использоваться не будут).