مواضيع المحاضرة: Karnaugh Map خريطة كارنوف
background image

Karnaugh Map

First Class 

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

1


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

2


background image

Karnaugh Map

• Examples

of

computer

automated

design

languages

for

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

These

programs

accept

a

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

3


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

4


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

5


background image

Karnaugh Map (K- map)

4-variable  K-map

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

6


background image

Karnaugh Map (K- map)

• We can numbering the K-map as follows:

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

7


background image

Karnaugh Map (K- map)

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

map:

F = ABC + ABC + ABC + ABC

Solution: Evaluate the expression as follows: 

001 + 010 + 110 + 111

So, F= ∑ m (1,2,6,7) 

Where  m is the minterm

1

1

1

1

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

8

0

1

2

3

6

7

4

5


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

9

1

1

1

1

1

1

1


background image

Karnaugh Map (K- map)

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

10

• Draw the Truth table and K-map of F(x

1

,x

2

)

– F(x

1

,x

2

) = 

m

(0,1,3)

– Canonical SOP:

• f = x1'x2'+x1'x2+x1x2

= x1'x2'+x1'x2+x1x2

+x1'x2

= x1'+x2

Variable Karnaugh map:

x

1

x

2

F

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

minimum form: F = x

1

'+x

2

x

2

x

1

0

1

0

1

1

1

0

1


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

11


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

12

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

B

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

13

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

ABC

D


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

14

1

1

1

1

1

B

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

15

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

AC

BC

AC

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

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

16


background image

K- map simplification of POS

expression

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

17

0

0

0

0

0

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

F= ∏ M(2,3,11,12,15,) where M is the maxterms


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

18

0

0

0

0

0

1

1

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

19

0

0

0

0

0

0


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 an X (don't

care).

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

Dr. AMMAR ABDUL-HAMED KHADER

20


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

21

1

X

X

X

X

1

1

X

X




رفعت المحاضرة من قبل: Mustafa Alsarraf
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 320 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