EDA技术在数字电子技术实验中学的应用

曾永升

摘要：EDA技术即为电子设计自动化，它与传统的数字电子技术不同，通过计算机进行实验仿真，不仅能够实现电路实验，而且不会受到时间、仪器的限制。文章分析了EDA技术在数字电子技术实验中的应用，通过与传统实验模式的对比，能够得出EDA技术应用的优势所在。

关键词：EDA技术；数字电子技术；实验中学；电子设计自动化；计算机；电路实验 文献标识码：A

中图分类号：G632 文章编号：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022

1 概述

数控机床是当代加工精度最高的设备，在整个制造业中运用最广泛。采用宏程序编程能加工几何形状比较复杂的零件，尤其是具有列表曲线、非圆曲线和曲面的不规则零件，如此能更高效地利用数控系统的性能，提高数控机床的生产效益。宏程序编程是根据加工零件图形轮廓规律运用数学公式、参数方程、微积分方程等有关数学知识利用基本计算方法来编写加工程序，解决实际工程问题。抓住图形轮廓规律，巧妙运用数学公式，灵活地运用好变量，可使宏程序编写得更灵活简便。宏程序编程千变万化，但万变不离其宗，掌握零件轮廓规律及其数学公式，就掌握了宏程序编程的方法。

2 宏程序

宏程序在制造业中运用广泛、实用性大，在宏程序的编写过程中能将数学定理、公式、微积分方程等相关知识点很好地运用到程序中，宏程序也是利用最基本的数学运算方法去解决实际工程制造问题的方法。宏程序编程变化灵活，可以活学活用，掌握零件轮廓特征和规律是宏程序编程的关键。利用数学知识，灵活运用变量，可以实现多种编程方法解决实际问题。

2.1 宏程序定义

使用宏变量编写出来的程序叫宏程序。编写一般的程序时，程序地址符后为常量，一个程序只能加工一个固定形状的零件，适用范围狭小。宏变量就是宏程序地址符后的变量，宏变量的改变可以运用赋值语句改变赋值的方法实现，使宏程序具有一般程序不能实现的通用性。合理调用子程序语句、配合循环语句和分支语句，可以编写出各种复杂零件、不规则曲面的加工程序。

2.2 宏程序的特点

宏程序和一般数控程序的主要区别在于能支持变量、运算及程序的流程控制。

2.3 宏程序的使用过程

使用宏程序时，首先要对参数变量进行赋值，其次对各个参数变量关系进行运算，最后通过逻辑判断达到控制程序跳转，达到对程序的控制。

2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系统为例）

变量：就是取值能变化的量。当指定一个变量时，要在符号（#）的后面指定变量号。不能像通用程序语言那样给变量起名字。[例如]#1。

表达式也可用来指定变量号，但此时必须要将表达式放在方括号里面。[例如]#[#1+#2-10]。

运算命令：变量之间可以进行下列运算。右边的表达式可通过常数、变量、函数和算符结合。表达式中的变量#j和#k可用常数替代，另外也可以将表达式使用于左边表达式的变量号中。

运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等。每个算符由两个字母组成，用来比较两个值，决定它们是否相等或一个值比另一个值小或大。

注意：不能用不等号。

循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语

组成。

IF[〈条件表达式〉]GOTOn：如果指定的条件表达式满足，则转移到序列号为n的语句；如果条件表达式不满足，程序执行下一程序块。

循环（WHILE语句）：在WHILE后指定条件表达式。如果当指定的条件表达式满足时，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行END后面的程序块。

备注：当指定的条件表达式满足时，执行WHILE后，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行与DO对应的END后面的程序块。条件表达式和算符与IF语句相同。DO和END后面的数值是指定执行范围的识别号，可用1、2、3作为识别号。

识别号（1～3）在DO～END循环中可多次使用，使用时注意程序中不能含有交叉循环。

3 椭球面方程及其参数方程

在空间直角坐标系下：

由式（1）所表示的曲面叫做椭球面或称椭圆面，其中a、b、c为任意正常数，通常假定a≥b≥c>0。该方程叫做椭球面的标准方程。

假设椭球面上任意一点P（x，y，z）如图1（a），设式（1）中a>b>c。如图1（b）所示，以O为球心，分别以a、b、c为半径作三个同心球，从O任引射线ON，设分别交三球面于A、B、C，则OA=a、OB=b、OC=C，将射线ON向XOY平面投影，设A、B、C的射影分别为A′、B′、C′，设∠ZON= ，∠XON=φ，过A′、B′分别作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，过A作平面⊥X轴，过B作平面β⊥Y轴，过C作平面γ⊥Z轴，设三平面交于一点P（x，y，z），则有：

4 应用实例

加工一个凸椭球，椭球的长半轴轴长为25mm，短半轴长为15mm，椭球高10mm，要求使用宏程序编写凸椭球加工的程序。

4.1 椭球加工思路

在椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份，所得所有截面与X0Y平面平行，截面与椭球相交曲线为椭圆，此椭圆轨迹可利用宏程序进行加工都与XY轴平行，N值越大加工效果越接近椭球形状的，加工精度越高。

4.2 选取宏变量

宏程序编制根据零件规律灵活选取宏变量是关键，选取宏变量不同，加工程序编写方法就不同。利用椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份加工凸椭球宏变量选取有两种：一种是等距法，将椭球面高度平均分为N等份，这种方法计算每份Z轴坐标较繁琐；另一种方法是等角度法，所分椭球截面曲线同一方向与椭球心夹角相等，都为 ，如图2所示。这种方法刚好套用得上椭球面的参数方程，计算Z轴坐标方便，所以加工凸椭球选用等角度法取宏变量，由上往下加工，采用了等角度增量，确保凸椭球各加工部位保持加工精度一致。根据凸椭球的参数方程可知，每增加一个转角 （0≤θ≤90°），就能计算出节点坐标P（x，y，z），P点的轨迹z=f（x）就是一个椭圆垂直Z轴的截面。增加的 越小，加工凸椭球的精度越高，表面粗糙度越好。

4.3 加工程序

5 结语

宏程序编程其关键在于宏变量的选取，选取不同的宏变量，编写的方法也不相同。编程时，要根据零件的结构特征，分析零件所需加工表面的几何关系，运用数学公式推导出所选参数宏变量间的关系。有效利用零件轮廓规律及其数学公式编写宏程序，大大提高了手工编写宏程序效率，解决了手工编写某些复杂零件、不规则曲面加工程序难题。

参考文献

[1] FANUC 0i-MC操作 B-64144CM/01[S].

[2] 赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，

2008，（10）.

[3] 安春香.椭球面参数方程的推导及其参数方程的几何

意义[J].洛阳师范学院学报，1998，（2）.

作者简介：何祥财（1981-），男，广西贺州人，上汽通用五菱汽车股份有限公司助理工程师，研究方向：汽车发动机制造设备维修。

（责任编辑：蒋建华）