基于RS-485总线的土工膜水力性能测试系统(2)

2.1 测试装置

测试装置包括：高压仓、低压仓、气囊、气源、进气孔、注水口、网络、加压装置、水量、压力检测等。其功能主要是放置土工膜试样、调节压力、建立压差、输出压差信号、检测渗透水量及水量突变等。根据国标GB/T17642-1998的要求，渗透水量测定范围为0～3.7ml，精度为1/1000；压差值测试面积为201cm2，压差在0～1.6MPa之间连续可调；压力传感器工作电压为6V，量程为0～1.6MPa，精度为1/1000。

2.2 下位机

以单片计算机89C52为核心，并配置由10位A/D转换器MC14433、功能按键、MAX487组成的RS-485接口等，实现对测试系统状态的设定，对压力、水量、时间的测定和与上位机进行数据通讯。测试系统原理图如图2所示。按键用来进行系统状态设定以及启、停等功能控制，压力传感器用来检测压力，电动调压阀用来控制加压装置以使压力保持恒定，位移传感器用来检测渗水量。其中，电动调压阀的控制采用光电耦合器，以提高系统的抗干扰性能。

2.3 上位机

利用PC机自带的标准串行接口，通过专用的RS-232/RS-485转换器，形成RS-485总线与下位机的连接，可实现对下位机测量过程的监控，并对测试数据进行处理、制表打印、绘制曲线。

3 通讯协议

通讯协议采用半双工异步通讯方式。数据格式为：1位起始位，8位数据位，1位停止位。帧格式包含呼叫帧和数据帧。呼叫帧由上位机发出，其格式为：起始字符，下位机地址，停止字符等。数据帧是下位机对上位机呼叫的响应，上位机呼叫地址与下位机地址一致时，下位机才发送数据帧，每一时刻只有一台下位机和上位机通讯。数据帧的格式如表1所示。

表1 数据帧格式

其中，状态字段是当前的测试状态，每位表示的功能及操作如表2所示。