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逻辑函数与逻辑方程 点击:1448 | 回复:35



wanggq

    
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发表于:2010-01-13 17:15:46
楼主

 

  在谈这个问题之前先费一点精力去谈谈初等代数的基础知识:

 

  用等号连接两个代数式所成的式子,叫做“等式”。等号左边的代数式,叫做等式的“左边”;等号右边的代数式,叫做等式的“右边”。例如,在等式(a+b)(a-b)= a^2-b^2 里,左边是(a+b)(a-b),右边是a^2-b^2 。

 

  若一个等式,不论用任何数值(只要是允许的)代替其中的字母,它都是成立的,则这样的等式叫做“恒等式”。只含有数字的等式也叫恒等式。如:1994-1957=37  也叫恒等式。

 

  等式里字母的值需要根据它(或它们)跟等式里的已知数之间的关系来确定的,这样的字母叫做“未知数”。含有未知数的等式叫做“方程”。

 

  什么叫“逻辑方程”?

  类似《初等代数》里对“方程”的定义,《逻辑代数》里对“方程”的定义是:含有“未知命题”的“逻辑等式”叫做“逻辑方程”。

 

  什么叫“函数”?

  在相对静止状态下数值保持不变的量叫“常量”,可以取不同数值的量叫做“变量”。


  在一个过程中有相依变化着的两种变量,一种变量是可以在一定范围内自由取值的,这种变量叫做“自变量”;另一种变量的值是由“自变量”所取的值来确定的,这种变量叫做“因变量”。


  在某一变化过程中,对于“自变量”的任何一个种取值,“因变量”都有唯一确定的值与之对应。这时,“因变量”叫做自变量的“函数”。

 

   函数的思想,是用运动和变化的观点,分析和研究变量间的相依关系; 方程的思想,就是分析相依变量的关系中变量间特定的关系,方程思想是动中求静。

 

  函数解析式表示因变量于自变量的关系。方程表示特定的因变量的自变量解。 按照定义,方程是含有未知数的等式,函数是两个非空数集之间的一个映射。函数是一种关系,这种关系是一个集合里的每一个元素对应到另一个(可能相同的)集合里的唯一元素。

 

 





wanggq

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发表于:2010-01-13 17:20:37
1楼

 

   方程是建立等价的关系,由这个或这些等价关系做出进一步推断,与函数有质的区别。

 

wanggq

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发表于:2010-01-13 17:28:07
2楼

 

  <通讯网(魏东)>曾经胡乱涂鸦出一个“超超级的”混账怪式:

 

 (A&B+C&/D+B&/C)&(/(A+B)&/+D)&(((((/A&/B+C)&(/D+A)+/C)+/(A+D))&A&B+C)&B)+A)=?

 

  <通讯网(魏东)>也把这个怪式说成是“方程”!可是按照“方程”的定义,这个怪式根本与“方程”搭不上边!

 

  更何况,<通讯网(魏东)>这个混账怪式完全不合“专业的”规矩!其中有两处“超低级的”错误,只要有其中一处错误就足以使这个逻辑表达式没有“确定的解”!

 

  

wanggq

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发表于:2010-01-14 11:50:29
3楼

 

  首先,这个混账的表达式,连“等式”的资格都谈不上!哪还能谈得上它有“方程”的资格!!


  因为,“等式”的定义是: 用“等号”连接两个代数式(也指逻辑代数式)所成的式子,叫做“等式”。而魏东胡乱涂鸦出来的该怪式中,“等号”的右边只是一个“?”号,根本就不是什么“逻辑代数式”!该式只相当于一个“问句”,即:“用一个什么样的‘逻辑表达式’来等效‘等号’左边这个‘超超级的’怪式?”;亦即相当于问:“这个‘超超级’怪式的计算结果是什么?”。所以,魏东这个“超超级的”破玩艺儿够不上“等式”的资格!

 

wanggq

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发表于:2010-01-14 11:55:37
4楼

 

  即便针对“等式”来谈“方程”,也须要有条件!并不是所有的“等式”都可以有资格叫“方程”!更不允许哪个蠢货随手胡乱涂鸦出一个不合“专业规矩”的混账怪式,就给它冠以一个“方程”的芳名!!

 

wanggq

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发表于:2010-01-14 11:57:30
5楼


    在《普通代数》里: A+A=2A ;



    在《逻辑代数》里: A+A= A 。



  这两个“等式”只能叫“恒等式”,而不能叫“方程”。

 

  它们只能叫“恒等式”的原因是:

 

  不论用任何数值(只要是允许的)代替式中的字母,等式都是成立的。



  而它们不能叫“方程”的原因是:

 

  根据“方程”的定义,等式里字母(或“命题”)的值需要根据它(或它们)跟等式里的已知数(逻辑代数里,则指已知逻辑命题)之间的关系来确定的,这样的字母(或“命题”)叫做“未知数”(逻辑代数里,则叫“未知命题”)。含有未知数(未知命题)的等式叫做“方程”。


  这两个“等式”里字母A的值,不需要跟等式里已知数(已知逻辑命题)之间的关系来确定。所以,这两个“等式”不能叫“方程”。

 

wanggq

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发表于:2010-01-14 12:50:15
6楼


  控制类专业经常要遇到逻辑电路的问题,逻辑电路在梯形图程序中,逻辑条件按编程规矩是写在逻辑结果左边的,称为“条件指令”;逻辑结果是写在最右边、接在梯形图的“右母线”上的,称为“右手指令”。(有些PLC的梯形图省略了“右母线”)


  “右手指令”的目标操作数在程序运行中发生状态的改变,是根据其“条件指令”上各个“逻辑条件”的组合状态的改变而改变的。所以,“逻辑条件”是“自变量”;“逻辑结果”是“因变量”。故:“右手指令”的“目标操作数”是其“逻辑条件”的函数。而不是把这种表达逻辑函数关系的式子当成“方程”来理解!

wanggq

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发表于:2010-01-15 15:13:26
7楼

 

   把问题讲得具体一些,便于让初学者深刻理解,也让<通讯网>(魏东)的忽悠人的把戏无处遁形!

 

  下面是从某购进设备上摘录的一些片断,我把这些片断跟“逻辑函数表达式”对应起来讲解:

 

wanggq

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8楼

 

     片断2、

 

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发表于:2010-01-15 15:41:04
9楼

 

  片断3、

 

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发表于:2010-01-15 15:50:36
10楼

 

  片断4、

 

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11楼

 

   片断5、

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发表于:2010-01-17 15:25:24
12楼

 

  上述5个片断里“右手指令”的目标元件都是M,它们并不能直接驱动控制对象,只是作为暂存逻辑运算的中间结果的一个bit。所以,我们又称这些M所代表的函数叫“中间函数”。最终要利用这些bit 的信息来达到控制PLC外部的控制对象还得使用“输出继电器Y”作输出元件。所以在程序里还应该有利用这些“中间函数(M)”作“控制条件(自变量)”来驱动“输出函数(因变量)”的一些片断。

 

下面展示的片断就是程序中实现对外驱动的片断:

 

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发表于:2010-01-17 16:04:02
13楼

 

  大家看出问题来没嘛?绕开“中间函数”,直接建立“输出位(Y0)”于7个“输入变量(X0、X1……X6)”之组合状态对应的函数关系也是符合编程语法规矩的,且更具优势!

 

  请网友们注意:这个《图1》正是我在《殊途同归》一帖中贴出来的《图1》。<通讯网>(魏东)一看,就踏削说:输入都是X,输出是Y。直接用X输入、直接用Y输出会发生事故!“专业”的人会用M。

   

  本来“辅助继电器M”是用来暂存“运算”中间结果,或用作状态暂存、移动运算等。用了它们可以使程序的编写变得简单。但是,不问情况,滥用“辅助继电器M”,相反还使程序变得复杂!那么这种滥用就是笨拙的!如果认为:只有用了“辅助继电器M”才标志着写程序的人“有水平”。那就是极端无知的,可笑的外行观点!!

 

wanggq

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发表于:2010-01-17 16:47:19
14楼

 

   把前面6个片断的内容综合到一个片断里(如图1所示),给我们研究这个Y0于7个“输入变量(X0、X1……X6)”之组合状态对应的函数关系,带来了极大的方便!一目了然了嘛!

 

  这个《图1》所示的逻辑函数所对应的“定义域”为“0000000 ”至“1111111 ”的128种组合状态。不论是用“真值表”还是用“卡诺图”表达,都是很繁杂的。在孩子们上大学用过的教科书里这样写到:在变量不多的情况下,用卡诺图解决逻辑问题有很直观的优点。但是,变量个数每增加一个,卡诺图的小格子(代表“最小项”)数量就要翻一倍,成几何级数的增长。所以,卡诺图一般用于变量个数不超过6个的逻辑函数的表达。

 

wanggq

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发表于:2010-01-17 20:11:41
15楼

 

  虽说教科书上把卡诺图涉及的变量限制在6个以下,但是我们也可以不受这个一般规定的约束,把《图1》所示梯形图的逻辑函数关系用7变量的卡诺图来表达。

 

  我们先做一个7变量的卡诺图:     (请点击详细信息

 

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16楼

 

  

 

  需要看更详细的信息请点击(大图链接

 

 

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发表于:2010-01-18 15:11:49
17楼

                                                                              

 

  需要看更详细的信息请点击(大图链接)

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发表于:2010-01-18 15:25:51
18楼

 

  我们又在原卡诺图的二分之一图象上做一条 直线λ2 ,把二分之一图象又分成上下两个等份:

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发表于:2010-01-18 15:34:42
19楼

 

  我们再做一条直线λ3 ,把原卡诺图的四分之一图象再一分为二,分成左右两个部分:

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发表于:2010-01-18 16:01:42
20楼

 

  接下来的化简,我们才用到教科书上的方法:“画卡诺圈”。由于“卡诺圈”有不同的圈法,所以,《图1》所示的逻辑电路有几种不同的最简等效结果。



  先看第1种“卡诺圈”圈法所得到的结果:


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