KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 10.
Wskaż wynik minimalizacji funkcji logicznej dla układu sterowania zapisanej w tablicy Karnaugha dokonanej dla wartości logicznych "1".
Ilustracja przedstawia tablicę Karnaugha, która jest narzędziem używanym do minimalizacji funkcji logicznych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W mapie Karnaugha jedynki tworzą prostokąt 4 pól (dwie skrajne kolumny są sąsiednie cyklicznie) dla obu wartości x.
W tej grupie x i y zmieniają się, więc się redukują, a stałe pozostaje z=0. Stałe 0 oznacza negację, dlatego wynik minimalizacji to f = z̅.

Pełne wyjaśnienie:

W tablicy Karnaugha dla trzech zmiennych (x w wierszach oraz y,z w kolumnach w kodzie Graya) minimalizacja polega na grupowaniu pól z wartością 1 w jak największe prostokąty o liczności będącej potęgą 2 (1, 2, 4, 8). Kluczowe jest, że w mapie Karnaugha obowiązuje sąsiedztwo cykliczne: pierwsza i ostatnia kolumna też sąsiadują.

W tej mapie jedynki występują w kolumnach yz=00 oraz yz=10 i to dla obu wierszy (x=0 i x=1). Dzięki sąsiedztwu cyklicznemu skrajnych kolumn można z nich utworzyć jedną grupę 4 jedynek (prostokąt obejmujący dwie kolumny i dwa wiersze).

Jak czytać wynik grupy?

  • Zmienna, która w grupie przyjmuje zarówno 0 jak i 1, eliminuje się z wyniku. Tutaj x ma 0 i 1, więc znika.
  • Analogicznie y w grupie przyjmuje 0 i 1 (bo obejmujemy kolumny o y=0 i y=1), więc także znika.
  • Stała pozostaje tylko z: w obu kolumnach (00 i 10) mamy z=0.

Stała wartość z=0 oznacza literał zanegowany, czyli . Zatem zminimalizowana funkcja ma postać f = z̅. Interpretacja praktyczna jest prosta: układ daje 1 zawsze, gdy z=0, niezależnie od x i y, a dla z=1 daje 0.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • f = x byłoby równe 1 tylko dla x=1, ale w mapie jedynki są także dla x=0, więc to nie pasuje.
  • f = y̅z wymaga z=1, natomiast jedynki występują przy z=0, więc ma "odwróconą" zależność od z.
  • f = xy̅z̅ jest zbyt szczegółowe: ogranicza się do jednej kombinacji (konkretne x i y), a w mapie jedynki obejmują obie wartości x i obie wartości y przy z=0.

Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź, czy możesz połączyć skrajne kolumny/wiersze w jedną grupę — to częste miejsce na błąd i często prowadzi do najkrótszej postaci funkcji.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tablica Karnaugha (mapa Karnaugha) to graficzna metoda upraszczania funkcji logicznych. Pozwala znaleźć postać zminimalizowaną, czyli taką, która wymaga mniej bramek lub mniej warunków w logice sterowania. Stosuje się ją w projektowaniu układów cyfrowych oraz w uproszczeniach algorytmów sterowania.
Kod Graya porządkuje nagłówki tak, aby sąsiednie kolumny różniły się tylko jednym bitem. Dzięki temu pola sąsiadujące w mapie odpowiadają kombinacjom wejść różniącym się jedną zmienną, co umożliwia poprawne grupowanie jedynek i eliminowanie zmiennych podczas minimalizacji.
Mapa Karnaugha ma sąsiedztwo cykliczne ("zawijanie" krawędzi). Oznacza to, że skrajne kolumny i skrajne wiersze też traktuje się jako sąsiednie. Ten mechanizm pozwala tworzyć większe grupy jedynek, co zwykle prowadzi do prostszej (bardziej zminimalizowanej) funkcji.
Dozwolone są prostokąty o liczności będącej potęgą 2: 1, 2, 4, 8 itd. Grupy mogą obejmować pola w poziomie lub pionie, także z wykorzystaniem sąsiedztwa cyklicznego. Celem jest tworzenie jak największych grup, bo wtedy eliminuje się najwięcej zmiennych.
Jeśli w obrębie jednej grupy dana zmienna przyjmuje zarówno 0, jak i 1, to nie wpływa na wartość funkcji w tej grupie i można ją usunąć z wyrażenia. W wyniku zostają tylko te zmienne, które w całej grupie mają wartość stałą (zawsze 0 albo zawsze 1).
Stała wartość 0 dla zmiennej oznacza jej negację w zapisie funkcji. Jeśli w całej grupie występuje z=0, to odpowiedni literał to . Gdyby stałe było z=1, wówczas w wyniku pojawiłoby się samo z (bez kreski).
Jeżeli jedynki w mapie obejmują oba wiersze x=0 i x=1, to x zmienia się w grupie i znika z wyrażenia. Podobnie, gdy grupa obejmuje kolumny, w których y przyjmuje 0 i 1, to y też się eliminuje. Wtedy wynik zależy tylko od zmiennej stałej w grupie.
Można użyć szybkiej weryfikacji: dla z=0 funkcja z̅ daje 1 niezależnie od x i y, a dla z=1 daje 0. Następnie porównuje się to z mapą: jedynki powinny występować wyłącznie tam, gdzie z=0, i nie powinno być jedynek przy z=1.
Najczęściej: pomijanie sąsiedztwa cyklicznego (niełączenie skrajnych kolumn), grupowanie zbyt małych prostokątów zamiast największych oraz mylenie kolejności kolumn (kod Graya vs kolejność binarna). Błędy te prowadzą do dłuższych, nieoptymalnych funkcji.
Minimalizacja przydaje się przy projektowaniu logiki sterowania w układach cyfrowych, modułach wejść/wyjść oraz w sterownikach realizujących funkcje logiczne. Prostsza funkcja to mniej elementów (np. bramek), mniejsza złożoność programu sterującego i zwykle łatwiejsza diagnostyka działania urządzenia.
info

Około 43% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że w mapie Karnaugha jedynki tworzą prostokąt 4 pól (dwie skrajne kolumny są sąsiednie cyklicznie) dla obu wartości x.W tej grupie x i y zmieniają się, więc się redukują, a stałe pozostaje z=0.

Źródła:

  • Wikipedia: "Karnaugh map" (sekcje: grouping, wrap-around adjacency) https://en.wikipedia.org/wiki/Karnaugh_map - accessed 2026-02-18
  • Wikipedia: "Gray code" (sekcja: ordering and adjacency property) https://en.wikipedia.org/wiki/Gray_code - accessed 2026-02-18
  • All About Circuits: "Karnaugh Map (K-Map) Tutorial" (sections on grouping and adjacency) https://www.allaboutcircuits.com/textbook/digital/chpt-8/karnaugh-maps/ - accessed 2026-02-18

Materiały:

  • Podręczniki do techniki cyfrowej (rozdziały: algebra Boole'a, minimalizacja, mapy Karnaugha)
  • Materiały dydaktyczne z automatyki/układów cyfrowych dla technika mechatronika
  • Ćwiczenia z minimalizacji funkcji 2-, 3- i 4-zmiennych na mapach Karnaugha

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego