مواضيع المحاضرة: Karanaugh Map
background image

Karnaugh Map 

First Class  

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map 

• Why learn about Karnaugh maps?  

 

• A Karnaugh map is a two-dimensional truth-table. Unlike ordinary 

(i.e., one-dimensional) truth tables, however, certain logical network 
simplifications can be easily recognized from a Karnaugh map.  

 

• The K- map, like Boolean algebra, is a simplification tool applicable 

to digital logic.  

 

• Boolean simplification is actually faster than the Karnaugh map for 

a  task  involving  two  or  fewer  Boolean  variables.  It  is  still  quite 
usable  at  three  variables,  but  a  bit  slower.  At  four  input  variables, 
Boolean  algebra  becomes  tedious.  Karnaugh  maps  are  both  faster 
and  easier.  It  is  work  well  for  up  to  six  input  variables,  are  usable 
for  up  to  eight  variables.  For  more  than  six  to  eight  variables, 
simplification should be by CAD (Computer Automated Design).  

 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map 

• Examples  of  computer  automated  design  languages  for 

simplification of logic are PALASM, ABEL, CUPL, Verilog, and 
VHDL

These 

programs 

accept 

hardware 

descriptor 

language  input  file  which  is  based  on  Boolean  equations  and 
produce an output file describing a reduced (or simplified) Boolean 
solution. 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

The K-map method is easy and straightforward. It is a visual 
technique for finding the minimum cost SOP (or POS) form 
for a Boolean expression 

A K-map for a function of n variables  

consists of 2

cells, and,  

in every row and column, two adjacent cells should differ 
in the value of only one of the logic variables. 

This technique has limitations. i.e. works for # inputs < 7 

 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

Cell numbers are written in the cells. 

  

2-variable K-map 

 

 3-variable K-map 

 

000 

ABC 

001 

ABC 

010 

ABC 

011 

ABC 

110 

ABC 

111 

ABC 

100 

ABC 

101 

ABC 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

  4-variable  K-map 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

• We can numbering the K-map as follows: 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

• Example: Map the following standard SOP expression on a K-

map: 

 ABC + ABC + ABC + ABC 

Solution: Evaluate the expression as follows:  

001 + 010 + 110 + 111 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

Karnaugh Map (K- map) 

• Example: Map the following standard SOP expression on a K-

map: 

 ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD + ABCD 
• Solution:   

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 


background image

K- map simplification of SOP 

expression  

• The  process  that  results  in  expression  containing  the  fewest 

possible  terms  with  the  fewest  possible  variable  is  called 
minimization.  We  can  grouping  the  1s  on  the  K-  map  and 
determine the minimum SOP expression from the map.   

• The goal is to maximize the size of the groups and to minimize 

the number of the groups.   

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

10 


background image

K- map simplification of SOP 

expression  

• Example:  determine  the  product  terms  for  the  K-map  and 

write the resulting minimum SOP expression. 

 

• Solution:  the product term is: 
 

 AC 

four the 4 cells,  

  B

 for the 8 cells and  

ACD

 for the two cells.  

The resulting minimum SOP expression is: 

 

             

B

 + 

AC

 + 

ACD 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

11 

ACD 

AC 


background image

K- map simplification of SOP 

expression  

• Example: Determine the product terms for the K-map and 

write the resulting minimum SOP expression 

• Solution:  
          D + BC + ABC 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

12 

ABC 


background image

K- map simplification of SOP 

expression  

• Example: Use the Karnaugh map to minimize the following 

standard SOP expression. 

 ABC + 

ABC

 +

ABC

 + 

ABC

 +

ABC 

 

Solution: The binary values of the 

                expression are: 

  101 + 

011

 + 

001

 + 

000

 + 

100 

 

        

B

 + 

AC

  

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

13 

AC 


background image

K- map simplification of SOP 

expression  

• Example: Write the resulting minimum SOP expression 
• Solution: There are two possible solutions 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

14 

AC

 + 

BC

 + 

AC 

AC

 + 

AB

 + 

AC 


background image

K- map simplification of POS 

expression 

• For a POS expression in standard form, a 0 is placed on the K-

map for each sum term in the expression. Each 0 is placed in a 
cell corresponding to the value of a sum tern.  

  
• Example:  Map  the  following  standard  POS  expression  on  a 

Karnaugh-map: 

 (A+B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D) 

Solution: Evaluate the expression then place a 0 on the 4 variable 

K-map for each standard sum tern in the expression  

  (1 1 0 0)(1 0 1 1)(0 0 1 0)(1 1 1 1)(0 0 1 1)  

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

15 


background image

K- map simplification of POS 

expression 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

16 

(1 1 0 0)(1 0 1 1)(0 0 1 0)(1 1 1 1)(0 0 1 1)  


background image

K- map simplification of POS 

expression 

• Example: Use a Karnaugh-map to minimize the following 

standard POS expression. Also derive the equivalent SOP exp.. 

(A+B+C)

(A+B+C)

(A+B+C)

(A+B+C)

(A+B+C) 

Solution: The combination of binary values are: 

(0+0+0)(0+0+1)(0+1+0)(0+1+1)(1+1+0) 

  

The minimum POS expression is

 A

(B+C) 

If we group the 1s as shown, it yield an SOP  

exp. that equivalent to grouping the 0s. 

AC

 + 

AB

 = A(B + C)   

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

17 

  

  

 

 1 


background image

K- map simplification of POS 

expression 

• Example:  Use  a  Karnaugh-map  to  minimize  the  following 

POS expression. 

(B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D)(A+B+C+D) 

Solution: The first term must be expanded into 

(A+B+C+D)

 and 

(A+B+C+D) 

to get a standard POS 

     exp., which is then mapped; 

     and the cells are grouped as shown: 

     

(A+B+D)

(C+D)

(A+B+C) 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

18 


background image

Don’t Care Conditions 

• In many application it is known in advance that some of the 

input combinations will never occur. For example there are six 
invalid  combinations  in  BCD  code  (1010,  1011,  1100,  1101, 
1110  and  1111).  These  combinations  are  marked  as 

“Don’t 

Care 

Conditions” and are used as either zero’s or one’s so that 

the  application  is  implemented  with  the  most  simplified 
circuit. 

• In such cases we fill in the Karnaugh map with and X (don't 

care). 

• – When minimizing an X is like a "joker” 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

19 


background image

Don’t Care Conditions 

 

 

 

 

 

•       

         

                         

•                                     Without don't care: Y= 

ABC

 + 

ABCD

  

•                                      With don’t care:     Y= 

BCD

 +  

A

                                 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER 

20 

1

 

X

 

X

 

X

 

X

 

1

 

1

 

X

 

X

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalla Mortatha
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 360 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل