news 2026/2/9 3:44:50

零基础学组合逻辑电路:卡诺图使用入门教程

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张小明

前端开发工程师

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零基础学组合逻辑电路:卡诺图使用入门教程

零基础学组合逻辑电路:卡诺图不是画格子,是用眼睛做布尔代数

你有没有试过这样写Verilog?

assign y = (a & ~b & ~c) | (a & ~b & c) | (~a & b & c) | (~a & b & ~c);

看着就累,综合后发现用了7个LUT,时序报告里关键路径上还挂着3级门延迟。
其实——这函数根本就是y = a ^ b
只是你没看出来。

这不是代码问题,是逻辑直觉没长出来。而卡诺图,就是专门用来帮你把这层直觉“长”出来的工具。

它不是考试前死记硬背的图形技巧,也不是EDA工具里被自动跳过的古董步骤。它是数字世界里少有的、能让你用肉眼“看见”逻辑关系的界面——就像示波器之于模拟信号,卡诺图之于布尔函数。

我们不从定义开始,直接从一个真实场景切入:


你第一次手绘卡诺图时,大概率填错了行和列

真值表给你16行输入输出,你信心满满地准备画4变量卡诺图。
然后你在纸上写下:

行:00, 01, 10, 11 列:00, 01, 10, 11

恭喜,你已经掉进第一个坑——这不是卡诺图,这是二进制矩阵

真正的卡诺图行/列顺序必须是:

00 → 01 → 11 → 10

为什么?因为只有这样,相邻格子才只差一位变量

比如0111相邻(仅A变),1110相邻(仅D变),但0110不相邻(A和D都变了)——它们在图中甚至不能挨着!

更反直觉的是:第一行和最后一行是相邻的,第一列和最后一列也是。
这意味着:
- m₀(0000)和 m₂(0010)能圈在一起(差一位:C);
- m₈(1000)和 m₁₀(1010)也能圈;
- 而且 m₀(0000)和 m₈(1000)——虽然都在第一列,但行号是0010,中间隔了0111,所以不相邻

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