某6万多Pin通讯板设计仿真案例
基于Proteus的RS485总线串行通信的设计与仿真
基于Proteus的RS485总线串行通信的设计与仿真张果;邓成中【摘要】RS485总线通信广泛应用于通信距离在千米以内的通信工程中.文章详细介绍了RS485总线的工作原理及串行通信方式,且为便于进一步深入理解RS485总线的应用,提出基于Proteus的RS485总线串行通信的设计与仿真,并以数码管显示为例,给出了其硬件电路的设计以及软件思路设计,最后利用Proteus软件对其进行了仿真.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(044)007【总页数】5页(P75-78,110)【关键词】RS485总线;串行通信;Proteus仿真【作者】张果;邓成中【作者单位】西华大学机械工程学院,四川成都 610039;西华大学机械工程学院,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TP274前言随着科学技术不断地发展，现场总线技术也得到了很大的提升。
当需要的通讯距离在几十米到千米左右时，在工业控制上广泛采用RS485现场总线来进行通讯，RS485总线的通讯线只需要两根双绞线就能够实现多个站点联网，形成主从分布式结构的系统。
RS485总线串行通信方式以其简洁灵活、设备简单、性价比高，且能够进行长距离的通信，使其在工业控制系统如镀锌温度控制系统、抄表系统中，特别是中小型数据采集和控制系统得到了广泛的应用。
为加深对RS485总线串行通信的理解，本文提出基于Proteus的RS485总线串行通信的设计与仿真，并以数码管显示为例，给出了其软硬件的设计，并使用Proteus对其进行了仿真，仿真结果验证该总线通讯方式的正确性。
1 系统总体设计在现代工业自动控制技术、智能仪器仪表等技术领域中，使用PC机来作为工业自动控制的管理上位机已经越来越广泛，且符合控制技术的发展要求。
由于PC机的串行接口为标准的RS232C接口，若下位机设置有RS232C接口，两者可直接连接，但RS232C通信距离很短，仅为十几米，而且在工业控制中，显然无法完成较长距离的通信。
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解新朋友请点击上⽅RFsister关注我们关于仿真软件HFSS相信⼤家多少都有听过，这是⼀款⾮常强⼤好⽤的仿真软件，已经被应⽤于多个领域，当然，天线设计也离不开仿真软件。
本期⼩编为⼤家带来的是经典天线——对称振⼦天线仿真。
下⾯我们先来看看软件的简介。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，⽬前已被ANSYS公司收购；是世界上第⼀个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的⼯业标准。
HFSS提供了⼀简洁直观的⽤户设计界⾯、精确⾃适应的场解器、拥有空前电性能分析能⼒的功能强⼤后处理器，能计算任意形状三维⽆源结构的S参数和全波电磁场。
HFSS软件拥有强⼤的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、⽅向性、远场⽅向图剖⾯、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴⽐。
使⽤HFSS，可以计算：①基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端⼝特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端⼝阻抗的归⼀化S参数；④结构的本征模或谐振解。
⽽且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft⾼频解决⽅案，是⽬前唯⼀以物理原型为基础的⾼频设计解决⽅案，提供了从系统到电路直⾄部件级的快速⽽精确的设计⼿段，覆盖了⾼频设计的所有环节。
下⾯我们先来看看建⽴HFSS⼯程的⼀般过程。
（1）⾸先第⼀步是运⾏Ansoft HFSS：（2）然后单击下图红框处图标，在当前⼯程中插⼊⼀个设计：（3）选择求解类型，如下图：（4）为建⽴模型设置合适的单位，如下图：（5）在3D窗⼝中建⽴模型。
（6）设置需要的辐射边界。
（7）如果选择激励求解或激励终端求解，则需要为模型设置激励。
（8）设置求解频率及扫频操作等。
（9）点击下图按钮，检查当前⼯程的有效性。
(完整)Maxwell仿真实例
MAXWELL 3D 12。
0BASIC EXERCISES1. 静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真 (1)2. 恒定电场问题实例：导体中的电流仿真 (5)3. 恒定磁场问题实例：恒定磁场力矩计算 (10)4。
参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算 (15)5. 恒定磁场实例:三相变压器电感计算 (23)6. 永磁体磁化方向设置：局部坐标系的使用 (33)7. Master/Slave边界使用实例：直流无刷电机内磁场计算 (39)8. 涡流场分析实例 (46)9. 涡流场问题实例：磁偶极子天线的近区场计算 (54)10。
瞬态场实例：TEAM WORKSHOP PROBLEM 24 (59)1。
静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体)介质尺寸:25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）激励：电压源,上极板电压：5V,下极板电压：0V.要求计算该电容器的电容值1.建模（Model）Project > Insert Maxwell 3D DesignFile〉Save as>Planar Cap（工程命名为“Planar Cap"）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic 创建下极板六面体Draw 〉 Box(创建下极板六面体）下极板起点:（X，Y，Z）>（0, 0， 0）坐标偏置：（dX，dY,dZ）〉(25， 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）〉（0, 0, 2)将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）上极板起点：（X，Y,Z）>（0， 0， 3）坐标偏置：（dX,dY,dZ)>（25， 25，0）坐标偏置:（dX，dY,dZ）>（0， 0, 2)将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec(设置材料为理想导体perfect conductor）创建中间的介质六面体Draw > Box(创建下极板六面体)介质板起点:(X，Y，Z)〉（0, 0, 2)坐标偏置:（dX，dY,dZ）>（25, 25，0）坐标偏置:（dX，dY,dZ)〉（0, 0， 1）将六面体重命名为mediumAssign Material 〉 mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）创建计算区域（Region）Padding Percentage:0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）电容器中电场分布的边缘效应2。
PowerDC分析基础_100621
仿真：
1）仿真结果如下，Sink端得到的实际电压也为0.9314V，与理 论计算的结果吻合的非常好。
17
PowerDC 应用2
（与Lab实测相比）
18
PowerDC 应用3 （Flextronics应用实例）
19
PowerDC 应用3 （Flextronics应用实例）
20
PowerDC 应用4 （X公司IR Drop仿真实例）
3
冒烟？冒火 －－忽略直流问题带来的严重后果
Temperature Rise = 300c
4
直流（DC）分析
当前的系统设计核心供电电压越来越小，总的工作电流和布线密度则越来越 大，导致的直流问题日益突出。 如果不考虑直流问题，那么一旦直流压降（IR Drop）超标，板上器件将由于 电源的过压或欠压而不能正常工作。 如果不考虑直流问题，那么一旦I/O网络上的电阻过大，将导致有用信号的衰 减非常严重。 如果不考虑直流问题，那么一旦板上的某些区域电流密度太大，将会引起局 部的温度持续升高甚至烧毁。 如果不考虑直流问题，Package的Layout工程师将无法知道 via, bump和 ball的数目具体该定为多少，无法判断流过它们的电流是否超标。 目前，常见的直流分析主要包括IR Drop分析，电阻分析和电流密度分析。
15
输出其他系统分析需要的结果
PowerDC 应用1
（与理论计算相比）
VRM
Sink
上述案例为一个矩形的Vcc电源平面，VRM和Sink的电压观测点均 参考同一个Reference节点，其中Vcc Plane的具体参数如下：
16
PowerDC 应用1
（分析与仿真）
分析：
1） Vcc平面直流通路的长度为199mm（L），过孔的长度为 1um，因此过孔的DC电阻可忽略。根据平板电阻的计算公式： 2） 假设VRM的供电电压为1V，Sink的工作电流为1A，则此Case 的IR Drop＝I*R＝1*0.06862＝0.06862 (V)，在Sink端的电压 Voltage＝1V-0.06862≈0.9314 (V)
PROTEUS仿真100实例(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】《单片机C语言程序设计实训100例—基于8051+Proteus仿真》案例第01 篇基础程序设计01 闪烁的LED/* 名称：闪烁的LED说明：LED按设定的时间间隔闪烁*/#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED=P1^0;//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){while(1){LED=~LED;DelayMS(150);}02 从左到右的流水灯/* 名称：从左到右的流水灯说明：接在P0口的8个LED从左到右循环依次点亮，产生走马灯效果*/#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){P0=0xfe;while(1){P0=_crol_(P0,1); //P0的值向左循环移动DelayMS(150);}}03 8只LED左右来回点亮/* 名称：8只LED左右来回点亮说明：程序利用循环移位函数_crol_和_cror_形成来回滚动的效果*/#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsignedchar#define uint unsignedint//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){uchar i;P2=0x01;while(1){for(i=0;i<7;i++){P2=_crol_(P2,1); //P2的值向左循环移动DelayMS(150);}for(i=0;i<7;i++){P2=_cror_(P2,1); //P2的值向右循环移动DelayMS(150);}}}04 花样流水灯/* 名称：花样流水灯说明：16只LED分两组按预设的多种花样变换显示*/#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code Pattern_P0[]={0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0x ff,0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0 0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xf e,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff};uchar code Pattern_P2[]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0xff,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x81,0xc3,0xe7,0x ff,0xaa,0x55,0x18,0xff,0xf0,0x0f,0x00,0xff,0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3f,0x7f, 0x7f,0x3f,0x1f,0x8f,0xc7,0xe3,0xf1,0xf8,0xff,0x00,0x00,0xff,0xff,0x0f,0xf0,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00, 0x00,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,0xff};//延时void DelayMS(uint x){uchar i;while(x--){for(i=0;i<120;i++);}}//主程序void main(){uchar i;while(1){ //从数组中读取数据送至P0和P2口显示for(i=0;i<136;i++){P0=Pattern_P0[i];P2=Pattern_P2[i];DelayMS(100);}}}05 LED模拟交通灯/* 名称：LED模拟交通灯说明：东西向绿灯亮若干秒，黄灯闪烁5次后红灯亮，红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，若干秒后南北向黄灯闪烁5此后变红灯，东西向变绿灯，如此重复。
基于Multisim9.0的PLC案例设计与仿真
２ ０ １ ４年 １月
镇
江 高 专 学
报
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎｏ ．１
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
Ｊ ａ ｎ ．， ２ ０ １ ４
基 于 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ ９ ． ０的 Ｐ Ｌ Ｃ 案 例 设 计 与 仿 真
２ ． １ 传送 带控 制 系统 的硬 件设计
１ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ ９ ． ０软 件 简 介
Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ是 “ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｉ ｍａ ｇ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ” 公 司
根据 Ｍｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ ９ ． ０中给定 的传送 带 控制 系统 的
可编程 控制 器 （ Ｐ Ｌ Ｃ） 是 在继 电器控 制 的基 础 上
作方 便 ， 采 用 图形 方式 创建 电路 的特点 外 ， 还 提供 多 种 虚拟 仪 器 ¨ Ｊ 。尤 其 在 Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ ９ ． ０中 ， 提 供 了
产 生 的一种新 型 工业 控 制 装 置 ， 它是 将 微 型计 算 机
１ ９ ８ ８年推 出 的 电路 仿真 分 析 、 设 计 软 件 。该公 司在
２ ０ ０ ６年被 美 国 Ｎ Ｉ 公 司 收购后 ， 推 出 了Ｍ ｕ ｈ ｉ ｓ ｉ ｍ ９ ． ０， 功能 得到 了极 大 的提升 ， 它除具 有界 面形象 直观 、 操
实物模型 ｕ ， 结合设 计要求 ， 设计传送带控制系统 硬 件原 理框 图 ， 如 图 １所 示 。包括 输 入 设 备 （ 开关 、 按钮、 传感 器 、 接近开关 等 ） 、 输 入模块 、 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制
Multisim仿真实例电路
+ 3V -
4V I1
+
1
I2
I3
1 +
U3
- 5V 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
求：I1、I2 、I3、U3
h
7
2.2 仿真电路的创建
该电路需要调用电压源和电阻元件， 为了测量电流和电压，需要调用万用表。
+ 3V -
4V I1
+
1
I2
I3
1 +
U3
- 5V 1
h
8
2.2 仿真电路的创建
1.添加元件
1）点击用户界面中元件库的电源库按钮 ， 或者选择菜单栏的Place/ComPonent，将会出现
保存的路径
默认的电路保存的路径是：
C:\Documents and Settings\Administrator\My
Documents\National Instruments\Circuit Design Suite
10.0\
h
2
2.1 设置Multisim10的界面
设定元器件的 放置方式：连 续/单个。选择 连续放置模式。
了测试仪器，部分连线需要重新连接。
也可以添加好元件之后，同时将需要的测试仪器一 同添加，统一连线。
h
23
5.添加测试仪器
连接好的电路如图所示：
注意：
连接好的电路中，如果元件位置不合适，可以用
鼠标选中元件，然后用上下左右键移动，或者直接用左键
拖移调整元件位置。
h
24
5.添加测试仪器
设置测试仪器参数
设定符号标准：美国标 准（ANSI）和欧洲标准 （DIN）。我国的元件符 号与DIN模式相同
四 Multisim仿真实例
R0kΩ
Rc2 10kΩ
T1
T2
Rb2 1kΩ
Io
190μA
T3
Rc3 5kΩ
图 7-1
+15V
T4 VO
Re4 －15V
例 2 电路如图 7-2 所示。求电路的闭环电压增益 Avf、输入电阻 Rif ，并与 手算闭环电压增益结果比较。
（仿真文档在光盘“feedback/ 2”文件夹中。）
例 3 电路如图 4-1（a）所示。设 BJT 的型号为 2N3904，β＝50，rbb′＝100Ω，
4
其他参数与例 1 相同。试分析 Ce 在 1μF 到 100μF 之间变化时，下限频率 fL 的变 化范围（Ce 为与 Re 并联的电容）。
（仿真文档在光盘“BJT/3”文件夹中。）
五、差分式放大电路仿真实例
IR
R
IO(IL)
+
+ VR −
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
−
−
图 2-3
三、MOSFET 放大电路仿真实例
例 1 电路如图 3-1 所示。设 NMOS 管 T 的参数为 VT = 0.8V，Kn = 1mA/V2。 电路其他参数为 V DD= V SS= 5V，I = 0.5mA，R d = 7kΩ，R g = 200kΩ，Cs = 47μF， 输入信号采用振幅为 10mV，频率为 1kHz 的正弦波。试画出输出电压的波形。
（仿真文档在光盘“actual op-amp/1”文件夹中。）
+VCC
vi
R1
R
-
Rf
C1
vp
A +
R
C2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
某6万多Pin通讯板设计仿真案例
【案例背景】： 此板共6万多pin，客户要求在2个月内完成设计、仿真及制板，而且客户
原理图还没有最终确定，板上小电压大电流的电源种类多，且接口类型繁多，下面只列举比
较有代表性的。
【接口类型】： SFP+、Interlaken、QPI、PCIE3、DDR4和DDR3信号等
【标 准】： SFF8431,QPI3.0,PCIE3.0,JESD79-4,JESD79-3E等
【速 率】： 10.3125Gbps, 12.5Gbps,8Gbps等
【仿真描述】： 1、高速串行信号如PCIE3和QPI信号，采用的是Intel的平台，平台对损
耗有最基本的要求，即损耗需要满足如下要求：• -0.80 dB/inch at 4 GHz and -1.60 dB/inch at 8
GHz for stripline routing
• -0.84 dB/inch at 4 GHz and -1.68 dB/inch at 8 GHz for microstrip routing
通过对板上线路进行损耗评估，若采用普通FR4损耗不满足上面的要求，因此必须更换更低
损耗的板材，最终通过仿真评估，在不改动现有线宽/间距和满足阻抗及损耗的条件下，最
终采用介电常数比较小的TU872SLK-sp。
损耗评估对比
2、板上采用了4通道的DDR4芯片，每个通道有2根DDR4 DIMM，对布线的空间要求比较
大，同时通过仿真串扰大小来评估布线间距是否足够。
DDR4布线图
3、另外板上有0.95V/80A及1.05V/50A等小电压大电流电源网络若干，对电源设计的考验非
常大，首先按照经验将电源层用2Oz的铜厚，然后通过DC压降仿真和AC电源网络分布仿
真，给出最合理的去耦电容组合及电源网络宽度及打孔密度，最后结合芯片CPM模型和电
源封装参数仿真实际工作的电流电压情况，从而达到最佳的电源完整性。如下分别在时域和
频域里仿真电源的结果。
电源时域仿真结果
电源网络频域仿真（有封装和没有封装对比）