[發(fā)明專利]一種邏輯函數(shù)的立體化簡演示用具及立體化簡方法

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• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111554156A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶永明
• 申請（專利權(quán)）人: 東北財經(jīng)大學(xué)
• 主分類號: G09B23/02
• 分類號: G09B23/02
• 代理公司: 蘇州市拉沃智佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32455
• 代理人: 劉謙

本發(fā)明公開一種邏輯函數(shù)的立體化簡演示用具及立體化簡方法，所述立體化簡演示用具包括透明的立方體盒子外殼和若干透明小立方體，盒子外殼的上蓋蓋合盒子外殼主體上，透明小立方體按橫行豎列按位置擺放在盒子外殼內(nèi)部，透明小立方體分為有色透明小立方體和無色透明小立方體，分別用以表示不同狀態(tài)值的邏輯函數(shù)最小項(xiàng)。所述立體化簡方法通過在立體空間中建立立體模型，使用立體小方塊來代替原來平面卡諾圖中的小方格，用于表示邏輯函數(shù)中每個最小項(xiàng)；觀察立方體中代表邏輯值為1的那些最小項(xiàng)的相鄰情況，以便進(jìn)行相鄰最小項(xiàng)的合并，最終得到邏輯函數(shù)的最簡表達(dá)式。本發(fā)明利用立體化簡演示用具表達(dá)出具體的邏輯函數(shù)中最小項(xiàng)的相鄰關(guān)系，方便實(shí)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種邏輯函數(shù)的立體化簡演示用具及立體化簡方法。

背景技術(shù)

邏輯函數(shù)的化簡是邏輯代數(shù)中的重要概念，是數(shù)字邏輯電路分析與設(shè)計過程的重要步驟。目前的邏輯函數(shù)化簡方法主要包括公式化簡法、卡諾圖化簡法、Q-M化簡法等。其中卡諾圖化簡法是在平面表格中化簡邏輯函數(shù)的方法。用大表格表示邏輯函數(shù)，用其中每個小方格表示每個邏輯函數(shù)對應(yīng)的最小項(xiàng)。卡諾圖化簡法用幾何位置相鄰的方法表示邏輯函數(shù)中邏輯相鄰的最小項(xiàng)，然后可以合并多個邏輯相鄰的最小項(xiàng)為一項(xiàng)，最終將邏輯函數(shù)化簡為最簡與或表達(dá)式。

現(xiàn)有的卡諾圖化簡法是在平面結(jié)構(gòu)的表格圖形中進(jìn)行化簡，僅僅對于四變量以內(nèi)的邏輯函數(shù)的化簡較為直觀形象，對于五、六變量的邏輯函數(shù)，卡諾圖中最小項(xiàng)的邏輯相鄰性已不易判斷，需要通過對稱或平移后相重合的方法才能判斷，畫圖以及對圖形的識別都變得相當(dāng)復(fù)雜，失去了它直觀的優(yōu)越性。所以現(xiàn)有卡諾圖化簡的技術(shù)存在“僅僅適用于變量個數(shù)較少的邏輯函數(shù)的化簡”的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種邏輯函數(shù)的立體化簡演示用具及立體化簡方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種邏輯函數(shù)的立體化簡演示用具，包括透明的立方體盒子外殼和若干透明小立方體，盒子外殼的上蓋蓋合盒子外殼主體上，便于將透明小立方體擺放在盒子外殼內(nèi)部，透明小立方體按橫行豎列按位置擺放，透明小立方體分為有色透明小立方體和無色透明小立方體，分別用以表示不同狀態(tài)值的邏輯函數(shù)最小項(xiàng)。

進(jìn)一步的，所述盒子外殼各棱邊旁邊可以印制上各軸向所代表的變量。

本發(fā)明還提供了一種邏輯函數(shù)的立體化簡方法，包括以下步驟：

1）將需要化簡的邏輯函數(shù)分解為“最小項(xiàng)之和”的標(biāo)準(zhǔn)與或式形式；

2）打開立體化簡演示用具上蓋，在盒子中對應(yīng)每個最小項(xiàng)的空間位置上，在表示邏輯值為“1”的位置上擺放帶有色透明小立方體，在表示邏輯值為“0”的位置上擺放無色透明小立方體，即用立體化簡演示用具盒子表示出該邏輯函數(shù)；

3）透過透明的盒子外殼和透明的內(nèi)部小立方體，可以觀察出各邏輯值為“1”的立方體們的相鄰情況，由于立體化簡演示用具中根據(jù)邏輯相鄰的循環(huán)碼順序規(guī)定了各最小項(xiàng)的擺放位置，因此觀察出來的有色透明小立方體的相鄰關(guān)系即是邏輯函數(shù)各最小項(xiàng)之間的邏輯相鄰關(guān)系；

4）把全部有色透明小立方體即邏輯值為“1”的各最小項(xiàng)，相鄰位置用相鄰最小項(xiàng)合并化簡的方法表示出來，即得到邏輯函數(shù)化簡后的最簡與或式邏輯表達(dá)式。

有益效果：相對于現(xiàn)有的卡諾圖化簡方式只適用于平面結(jié)構(gòu)，僅僅可以方便地化簡四變量以內(nèi)邏輯函數(shù)，本發(fā)明的立體化簡演示用具實(shí)現(xiàn)了邏輯函數(shù)的立體化簡法，1）可以方便地化簡六變量以內(nèi)邏輯函數(shù)，擴(kuò)充了可以化簡的邏輯函數(shù)的變量個數(shù)；2）如果采用平面結(jié)構(gòu)的卡諾圖化簡法化簡六變量邏輯函數(shù)的難度和方法，則該立體化簡演示用具可以化簡九變量以內(nèi)邏輯函數(shù)，對可化簡的邏輯函數(shù)變量個數(shù)有明顯提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；