基于VHDL语言的电子密码锁的设计(交)

基于VHDL语言的电子密码锁的设计(交) 摘 要 摘要 EDA 技术的应用引起了电子产品系统开发的革命性变革。利用先进的EDA 工具，基于硬件描述语言，可以进行系统级数字逻辑电路的设计。本文简述了VHDL语言的功能及其特点，并以4位串行手机键盘电子密码锁设计为例，介绍了一种在Quartus?6.0开发软件下，基于VHDL 硬件描述语言的复杂可编程逻辑器件(CPLD)的新型电子密码锁设计方法，阐述了其工作原理和软硬件设计方法。该密码锁通过扫描电路、键盘译码电路、弹跳消除电路、控制电路和七段译码电路等实现了密码输入、数码清除、密码激活、电锁解除、密码更改和误码报警等功能。本论文对该密码锁的程序进行了功能和时序仿真，结果表明该密码锁的功能满足设计要求，能够实现正常开锁、上锁和修改密码。该密码锁体积小、功耗低、易于维护和升级，有很好的市场前景。 ，电子密码锁 关键词:EDA，VHDL，FPGA，Quartus? I ABSTRACT ABSTRACT Electronic product and system development are being changed revolutionarily with EDA technology. We can design all kinds of digital logical circuits with advanced EDA tools and VHDL. The paper introduces the function and characteristic of programming of VHDL language briefly. Taking the design of the serial 4-bit electron coded lock for example, this paper introduces a new way to design electron coded lock with CPLD and Quartus?6.0 as development software and VHDL as hardware description language. Its operating principles and the designing methods of hardware and software are explained in this article. This coded lock can perform the following functions, such as code input, code clear, code activating, code releasing, code correcting and wrong code alarming by scanning circuit, keyboard decode circuit, bounce eliminating circuit, control circuit. The functional and timing simulations are made. The results show that the design specification of the electronic coded lock is met and the unlock/lock and code correcting can be realized .This new electron coded lock has small size, low power. Its maintenance and upgrade are very convenient. And it has a better application prospect. Keywords: EDA , VHDL , FPGA, Quartus?, Electron coded lock II 目录 目录 第1章 引言 .................................................................................................................. 1 1.1 课背景 .......................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 .............................................................................................. 2 1.3 课题主要研究工作 .......................................................................................... 2 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 ........................................................................ 3 2.1 EDA技术 ......................................................................................................... 3 2.1.1 EDA技术的发展 ................................................................................... 3 2.1.2 EDA技术的基本设计方法 ................................................................... 5 2.2 VHDL简介 ...................................................................................................... 6 2.2.1 VHDL语言 ............................................................................................ 6 2.2.2 VHDL语言的特点 ................................................................................ 9 第3章 CPLD/FPGA硬件平台 .................................................................................. 10 3.1 可编程逻辑器件的发展历史及概述 ............................................................ 10 3.2 FPGA/CPLD 概述 ..........................................................................................11 3.3 CPLD工作原理 ............................................................................................. 12 3.4 FPGA工作原理 ............................................................................................. 13 第4章 系统的原理设计 ............................................................................................ 14 4.1 系统设计要求 ................................................................................................ 14 4.2 系统设计方案 ................................................................................................ 14 4.2.1 密码锁输入电路的设计 ...................................................................... 17 4.2.2 密码锁控制电路的设计 ...................................................................... 23 4.2.3 密码锁显示电路的设计 ...................................................................... 24 4.3 密码锁的整体组装设计 ................................................................................ 25 III 目录 第5章 系统的程序实现 ............................................................................................ 26 5.1 键盘输入去抖电路的VHDL源程序 ........................................................... 26 5.2 密码锁输入电路的VHDL源程序 ............................................................... 29 5.3 密码锁控制电路的VHDL源程序 ............................................................... 34 5.4 密码锁显示电路的VHDL源程序 ............................................................... 38 第6章 系统仿真分析及硬件验证 ............................................................................ 40 6.1 系统仿真分析 ................................................................................................ 40 6.1.1 键盘输入去抖电路的仿真 .................................................................. 40 6.1.2 密码锁输入电路的仿真 ...................................................................... 40 6.1.3 密码锁控制电路的仿真 ...................................................................... 41 6.1.4 密码锁显示电路的仿真 ...................................................................... 43 6.2 系统硬件验证 ................................................................................................ 44 第7章 小结 ................................................................................................................ 48 参考文献 ........................................................................................................................ 51 致谢 ................................................................................................................................ 52 IV 第1章 引言 第1章 引言 1.1 课题背景 自古以来，锁具都是人们心目中的“铁将军”，随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的不断提高，人们对它要求也越来越高，即要安全可靠，又要使用方便。传统的机械锁由于其密码量少，构造简单，安全性差，结构上的局限已难以满足当前社会管理和防盗要求，特别是在人员经常变动的公共场所，如办公室、宾馆、仓库等地方。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。而目前大部分电子密码锁采用单片机进行设计，电路比较复杂，性能不够灵活，其成本高且可靠性较差。因此，密码锁的安全性和实用性一直是锁具的制造者长期以来研究的主题。 电子密码锁是在实际应用中使用得极其广泛的一种数字电路，它的主要功能是用来对某些物品进行加密保护，目的是避免无权人员使用某些设施或者进行越权操作，例如银行自动柜员机、自动售货机、门卡系统或者保险柜中都含有这种数字密码锁。在电子技术飞速发展的今天，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替弹子锁和密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁具有机械锁无可比拟的优越性，它不但可以完成锁本身的功能，还可以兼有多种功能，如记忆、识别、报警等，电子密码锁以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点受到越来越多人的欢迎。通常不同系统中的电子密码锁具有不同的功能和操作过程，但基本是相同的，首先输入密码，然后系统进行密码验证,最后根据密码验证的结果来进行不同的操作。 运用大规模、超大规模可编程逻辑器件与EDA(电子设计自动化)技术已经成为现代数字技术发展的潮流，20世纪90年代，集成电路产业销售额增长最快的产业是现场可编程逻辑集成电路。HDL非常适用于可编程逻辑器件的应用设计。尤其在大容量CPLD和FPGA的应用设计中，若采用以往的布尔方程或门级描述方式，很难快速有效地完成。VHDL 能提供高级语言结构，方便地描述大型电路，快速地完成设计。它支持设计单元库的创建，以存储设计中重复使用的元件。它是一种语言，它的设计描述可被不同的工具所支持，可用不同器件来实现。 1 1.2 国内外研究现状 据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码，完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁具的安全性。由于电子锁的密钥量(密码量)极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏、电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。 20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，只适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。 目前，在西方发达国家，电子密码锁己被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子密码锁的成本还很高，应用还不广泛。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。目前市场上的几类密码锁都存在不同程度的缺陷:操作繁琐;密码输入不易;密码量少;无法实现声音报警功能;也无法拒绝非法用户多次尝试。 1.3 课题主要研究工作 近年来，电子密码锁的使用越来越广泛，目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机用分离元件实现的，其电路比较复杂、性能不够灵活、成本较高且可靠性和安全性差。 基于此，为了克服当前市面上的密码锁的不足以满足用户的不同需求，本设计采用先进的EDA技术和VHDL语言，在Quartus?环境下, 采用CPLD(复杂可编程逻辑芯片)为核心器件的新型电子密码锁的设计方法，该电子密码锁具有密码预置、误码报警和万能密码等功能、体积小、功耗底、价格便宜、安全可靠，维护和升级都十分方便;具有较好的应用前景。 本课题要完成的主要任务是基于VHDL语言的电子密码锁的设计和具体的实现，重点完成各个模块的设计，并保证整个系统的稳定性、可靠性和扩展性，充分考虑后续阶段的开发。 2 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 2.1 EDA技术 2.1.1 EDA技术的发展 EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可靠性，减轻了设计者的劳动强度。 人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管;后者的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作:IC设计、电子电路设计以及PCB设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。 回顾近30年电子设计技术的发展历程，可将EDA技术分为三个阶段。 七十年代为CAD阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。 八十年代为CAE阶段，与CAD相比，除了纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。CAE的主要功能是:原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。 3 九十年代为ESDA阶段。尽管CAD/CAE技术取得了巨大的成功，但并没有把人从繁重的设计工作中彻底解放出来。在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种EDA软件界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设计环节间的衔接。基于以上不足，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，这就是ESDA即电子系统设计自动化。 ESDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是:设计人员按照"自顶向下"的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现，然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。 下面介绍与ESDA基本特征有关的几个概念。 (1) “自顶向下”的设计方法 10年前，电子设计的基本思路还是选择标准集成电路“自底向上”(Bottom-Up)地构造出一个新的系统，这样的设计方法就如同一砖一瓦地建造金字塔，不仅效率低、成本高而且还容易出错。 高层次设计给我们提供了一种“自顶向下”(Top-Down)的全新的设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。然后用综合优化工具生成具体门电路的网表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这不仅有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，而且也减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。 (2) ASIC设计 现代电子产品的复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万个中小规模集成电路构成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。ASIC按照设计方法的不同可分为:全定制ASIC，半定制ASIC，可编程ASIC(也称为可编程逻辑器件)。 设计全定制ASIC芯片时，设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺 4 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 规则，最后将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。优点是:芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、功耗低。缺点是:开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。 半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同，分为门阵列设计法和标准单元设计法，这两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时间。 可编程逻辑芯片与上述掩膜ASIC的不同之处在于:设计人员完成版图设计后，在实验室内就可以烧制出自己的芯片,无须IC厂家的参与，大大缩短了开发周期。 可编程逻辑器件自七十年代以来，经历了PAL、GAL、CPLD、FPGA几个发展阶段，其中 CPLD/FPGA属高密度可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门/片，它将掩膜ASIC集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易的转由掩膜ASIC实现，因此开发风险也大为降低。 上述ASIC芯片，尤其是CPLD/FPGA器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。 2.1.2 EDA技术的基本设计方法 EDA技术的每一次进步,都引起了设计层次上的一个飞跃。 物理级设计主要指IC版图设计，一般由半导体厂家完成，对电子工程师并没有太大的意义，因此本文重点介绍电路级设计和系统级设计。 (1) 电路级设计 电子工程师接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元器件，然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。 仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。 5 在制作PCB板之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。 由此可见，电路级的EDA技术使电子工程师在实际的电子系统产生之前，就可以全面地了解系统的功能特性和物理特性，从而将开发过程中出现的缺陷消灭在设计阶段，不仅缩短了开发时间，也降低了开发成本。 (2) 系统级设计 进入90年代以来，电子信息类产品的开发出现了两个明显的特点:一是产品的复杂程度加深，二是产品的上市时限紧迫。然而电路级设计本质上是基于门级描述的单层次设计，设计的所有工作(包括设计输入，仿真和分析，设计修改等)都是在基本逻辑门这一层次上进行的，显然这种设计方法不能适应新的形势，为此引入了一种高层次的电子设计方法，也称为系统级的设计方法。 高层次设计是一种“概念驱动式”设计，设计人员无须通过门级原理图描述电路，而是针对设计目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以把精力集中于创造性的概念构思与方案上，一旦这些概念构思以高层次描述的形式输入计算机后，EDA系统就能以规则驱动的方式自动完成整个设计。这样，新的概念得以迅速有效的成为产品，大大缩短了产品的研制周期。不仅如此，高层次设计只是定义系统的行为特性，可以不涉及实现工艺，在厂家综合库的支持下，利用综合优化工具可以将高层次描述转换成针对某种工艺优化的网表，工艺转化变得轻松容易。 EDA技术是电子设计领域的一场革命，目前正处于高速发展阶段，每年都有新的EDA工具问世。 2.2 VHDL简介 2.2.1 VHDL语言 硬件描述语言(HDL-Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的设计，而且VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。 6 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 HDL是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。目前利用硬件描述语言可以进行数字电子系统的设计。随着研究的深入，利用硬件描述语言进行模拟电子系统设计或混合电子系统设计，也正在探索中。硬件描述的语言种类很多，有的从PASCAL发展而来，也有一些从C语言发展而来。有些HDL成为IEEE标准，但大部分是本企业标准。HDL发展的技术源头是:在HDL形成发展之前，已有了许多程序设计语言，如汇编、C、PASCAL、FORTRAN、PROLOG等。这些语言运行在不同硬件平台、不同的操作环境中，它们适合于描述过程和算法，不适合作硬件描述。在利用EDA工具进行电子设计时，逻辑图、分立电子元件作为整个越来越复杂的电子系统的设计已不适用。任何一种EDA工具，都需要一种硬件描述语言作为EDA工具的工作语言。 早期的硬件描述语言，如ABEL-HDL、AHDL，是由不同的EDA厂商开发的，互相不兼容，而且不支持多层次设计，层次间翻译工作要由人工完成。为了克服以上缺陷，1985年美国国防部正式推出了VHDL(Very High Speed IC Hardware Description Language)语言，即超高速集成电路硬件描述语言;1987年IEEE采纳VHDL为硬件描述语言标准(IEEESTD-1076)。 VHDL是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次,支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述，因此VHDL几乎覆盖了以往各种硬件描述语言的功能，整个自顶向下或自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。另外，VHDL还具有以下优点:VHDL的宽范围描述能力使它成为高层次设计的核心，将设计人员的工作重心提高到了系统功能的实现与调试，只需花较少的精力用于物理实现。VHDL可以用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计，灵活且方便，而且也便于设计结果的交流、保存和重用。VHDL的设计不依赖于特定的器件，方便了工艺的转换。VHDL是一个标准语言，为众多的EDA厂商支持，因此移植性好。 目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求 ，自上而下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直到生成器件，实现电子设计自动化。其中电子设计自动化EDA的关键技术之一就是可以用硬件描述语言来描述硬件电路。VHDL是用来描述从抽象到具体级别硬件的工业标准语言，它是由美国国防部在20世纪80年代开发的HDL，现在已成为 IEEE承认的标准硬件描述语言。VHDL 支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持大 7 规模设计的分解和已有设计的再利用等优点。 VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为和功能，其程序结构特点是将一个电路模块或一个系统分成端口和内部功能算法实现两部分。对于一个电路模块或者数字系统而言，定义了外部端口后，一旦内部功能算法完成后，其他系统可以直接依据外部端口调用该电路模块或数字系统，而不必知道其内部结构和算法。VHDL 的特点使得电子系统新的设计方法——“自顶向下”设计方法更加容易实现。可以先对整个系统进行方案设计，按功能划分成若干单元模块，然后对每个单元模块进一步细分，直到简单实现的单元电路。 VHDL语言的设计方法是一种高层次的设计方法，也称为系统级的设计方法，其设计步骤如下: 第一步:按照“自顶向下”的设计方法进行系统划分。 第二步:输入VHDL语言代码，这是高层次设计中最为普遍的输入方式。此外，还可以采用图形输入方式(框图，状态图等)，这种输入方式具有直观、容易理解的优点。 第三步:将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。对于大型设计，还要进行代码级的功能仿真，主要是检验系统功能设计的正确性，因为对于大型设计，综合、适配要花费数小时，在综合前对源代码仿真，就可以大大减少设计重复的次数和时间，一般情况下，可略去这一仿真步骤。 第四步:利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理，生成门级描述的网表文件，这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。 综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系列进行的，所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。综合后，可利用产生的网表文件进行适配前的时序仿真，仿真过程不涉及具体器件的硬件特性，较为粗略。一般设计，这一仿真步骤也可略去。 第五步:利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化和布局布线。适配完成后，产生多项设计结果: (1) 适配报告，包括芯片内部资源利用情况，设计的布尔方程描述情况等; (2) 适配后的仿真模型; 8 第2章 EDA技术与VHDL语言简介 (3) 器件编程文件。根据适配后的仿真模型，可以进行适配后的时序仿真，因为已经得到器件的实际硬件特性(如时延特性)，所以仿真结果能比较精确地预期未来芯片的实际性能。如果仿真结果达不到设计要求，就需要修改VHDL源代码或选择不同速度品质的器件，直至满足设计要求。 第六步:将适配器产生的器件编程文件通过编程器或下载电缆载入到目标芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量产品开发，通过更换相应的厂家综合库，可以很容易转由ASIC形式实现。 2.2.2 VHDL语言的特点 应用VHDL进行系统设计，有以下几方面的特点: (1) 功能强大 VHDL具有功能强大的语言结构。它可以用明确的代码描述复杂的控制逻辑设计。并且具有多层次的设计描述功能，支持设计库和可重复使用的元件生成。VHDL是一种设计、仿真和综合的标准硬件描述语言。 (2) 可移植性 VHDL语言是一个标准语言，其设计描述可以为不同的EDA工具支持。它可以从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台。此外，通过更换库再重新综合很容易移植为ASIC设计。 (3) 独立性 VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无关。设计者可以不懂硬件的结构，也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。程序设计的硬件目标器件有广阔的选择范围，可以是各系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。 (4) 可操作性 由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能，对于已完成的设计，在不改变源程序的条件下，只需改变端口类属参量或函数，就能轻易地改变设计的规模和结构。 (5) 灵活性 VHDL最初是作为一种仿真标准格式出现的，有着丰富的仿真语句和库函数。使其在任何大系统的设计中，随时可对设计进行仿真模拟。所以，即使在远离门级的高层次(即使设计尚未完成时)，设计者就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行查验，并做出决策。 9 第3章 CPLD/FPGA硬件平台 20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件(如CPLD、FPGA)的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。 3.1 可编程逻辑器件的发展历史及概述 当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路、发展到超大规模集成电路(VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。 早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可擦除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。 其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。这一阶段的产品主要有PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑)。PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输。出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA)，它也由一个“与”平面和 10 第3章 CPLD/FPGA硬件平台 一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。在PAL的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑GAL (Generic Array Logic)，如GAL16V8,GAL22V10 等。它采用了EEPROM工艺，实现了电可按除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。 这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。 为了弥补这一缺陷，20世纪80年代中期。Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型 CPLD(Complex Programmab1e Logic Dvice)和与标准门阵列类似的FPGA(Field Programmable Gate Array)，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。 3.2 FPGA/CPLD 概述 FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL,GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL,GAL等相比较，FPGA/CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA/CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。当然还有许多其它类型器件，如:Lattice，Vantis，Actel，Quicklogic，Lucent等。 尽管FPGA,CPLD和其它类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的，一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成 11 核心。输入/输出块:连接逻辑块的互连资源。连线资源:由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。 对用户而言，CPLD与FPGA的内部结构稍有不同，但用法一样，所以多数情况下，不加以区分。FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，它们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点: (1) 随着VlSI(Very Large Scale IC，超大规模集成电路)工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA/CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。 (2) FPGA/CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以，FPGA/CPLD的资金投入小，节省了许多潜在的花费。 (3) 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以，用FPGA/PLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。FPGA/CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA/CPLD的优势。 3.3 CPLD工作原理 CPLD(Complex Programmable Logic Device)，即复杂可编程逻辑器件。一种较PLD为复杂的逻辑元件。CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。 CPLD器件特点: 它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、 12 第3章 CPLD/FPGA硬件平台 价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。 3.4 FPGA工作原理 FPGA(Field,Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。 FPGA器件特点: (1) 采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 (2) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 (3) FPGA内部有丰富的触发器和I,O引脚。 (4) FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 (5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。 13 第4章 系统的原理设计 下面以4位串行电子密码锁设计电路为例，来说明在美国 Altera 公司的Quartus?开发平台上使用VHDL 进行数字系统设计的过程和方法。 4.1 系统设计要求 设计一个具有较高安全性和较低成本的通用电子密码锁，其具体功能要求如下: (1) 数码输入:每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的最右方显示出该数值，同时将先前输入的数据依序左移一个数字位置。 (2) 数码清除:按下此键可清除前面所有的输入值，清除成为“0000”。 (3) 密码更改:按下此键时会将目前的数字设定成新的密码。 (4) 激活电锁:按下此键可将密码锁上锁。 (5) 解除电锁:按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。 (6) 密码预置:为管理员创建万用密码以备管理。 (7) 系统报警:开锁三次失败后自动报警。 4.2 系统设计方案 本电路的主要控制部分和接口输入部分都是在FPGA内部通过VHDL语言实现的，所以FPGA模块为本设计的核心。根据系统要求的功能，以及FPGA芯片容量的分级，本论文选用ALTERA公司MAX7000S系列的EPM7128SLC器件作为主控芯片，它是一种基于乘积项结构的复杂可编程逻辑器件，它的基本逻辑单元是由一些与、或阵列加上触发器构成，其中与或阵列完成组合逻辑功能，触发器完成时序逻辑。它的逻辑控制灵活，可反复编程，有利于系统的扩展和修改，而且其集成度高，保密性好。 作为通用电子密码锁，主要由三个部分组成:数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。 作为电子密码锁的输入电路，可供选择的方案有数字机械式键盘和触摸式数字键盘等多种。虽然机械式键盘存在一些诸如机械产生的弹跳消除问题和机械部 14 第4章 系统的原理设计 分的接触等问题，但是和触摸式的4×3键盘相比，机械式键盘具有低成本、可靠性高、构成电路简单、技术成熟和应用广泛等特点，因此将其应用到通用数字电子密码锁中还是比较适宜的。本设计中采用一个4×3的通用数字机械键盘作为该设计的输入设备。 数字电子密码锁的显示信息电路可采用LED数码管显示和液晶屏幕显示两种。液晶屏幕显示具有高速显示、高可靠性、易于扩展和升级等优点，但是普通液晶显示屏存在亮度低、对复杂环境的适应能力差等缺点，在低亮度的环境下还需要加入其他辅助的照明设备，驱动电路设计相对复杂，因此本设计的显示电路仍使用通用的LED数码管。 根据以上选定的输入设备和显示器件，并考虑到实现各项数字密码锁功能的具体要求，密码锁结构框图如图4-1所示。 图4-1 密码锁结构框图 键盘: 用户对系统输入密码，采用4×3数字机械式键盘实现 显示器: 用来显示输入的密码，采用4个LED数码管实现 时钟脉冲器: 用来产生方波信号 CPLD控制部分:核心部分，实现分频、内部逻辑、数字比较、数据存储、译码等 功能 整个电子密码锁系统的总体组成框图如图4-2所示。 (1) 密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘弹跳消除电路、键盘译码电路等几个小的功能电路。 (2) 密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路，密码的清除、变更、存储、 15 激活电锁电路(寄存器清除信号发生电路)，密码核对(数值比较电路)，解锁电路(开/关门锁电路)等几个小的功能电路。 (3) 七段数码管显示电路主要将待显示数据的BCD码转换成数码器的七段显示驱动编码(数据选择电路，BCD对七段显示器译码电路，七段显示器扫描电路)。 图4-2 电子密码锁系统总体框图 电子密码锁是由密码锁主体以及附加的外围指示电路组成的，其中密码锁主体的主要作用是接收密码并进行密码的验证操作;附加的外围指示电路的主要作用是用来显示输入的密码和根据密码验证的结果来给出不同的指示灯显示或者启动报警装置，而报警装置则通常采用扬声器。由于外围电路(红黄绿灯，报警器)较为复杂，我只能简单的设计一些思路。 电子密码锁的功能如图4-3所示: 16 第4章 系统的原理设计 门禁开启 指示绿亮灯 密码正确 等待下次输入 密码输入 按键开锁 数 字 键内部安键 密码错误 盘 解除报警 3次 指示红亮灯 指示黄亮灯 报警器鸣叫 图4-3 电子密码锁功能简图 4.2.1 密码锁输入电路的设计 图4-4是电子密码锁的输入电路框图，由键盘扫描电路、弹跳消除电路、键盘译码电路、按键数据缓存器，加上外接的一个4×3矩阵式键盘组成。 图4-4 密码锁的输入电路框图 1(矩阵式键盘的工作原理 矩阵式键盘是一种常见的输入装置，在日常的生活中，矩阵式键盘在计算机、电话、手机、微波炉等各式电子产品上已经被广泛应用。图4-5是一个4×3矩阵式键盘的面板配置图，其中数字0,9作为密码数字输入按键，“*”作为“上锁”功能按键，“#”作为“解锁/清除”功能按键(输入数字小于4位时按下此键表示清除键，输人数字等于4位时表示解锁键)。 17 经上拉电阻接VCC 011 101 KX2..0 110 1110 1 3 2 1101 4 5 6 KY3..0 1011 7 8 9 0111 * 0 # 图4-5 4×3矩阵式键盘的面板配置 键盘上的每一个按键其实就是一个开关电路，当某键被按下时，该按键的接点回呈现0的状态，反之，未被按下时呈现逻辑1的状态。扫描信号由KY3~KY0进入键盘，变化的顺序依次为1110—1101—1011—0111—1110。每一次扫描一排，依次地周而复始，例如现在的扫描信号为1011，代表目前正在扫描7、8、9这一排的按键，如果这排当中没有按键被按下的话，则由KX2~KX0读出的值为111;反之当7这个按键被按下的话，则由KX2~KX0读出的值为011。 根据上面所述原理，我们可得到各按键的位置与数码关系如表4-1所示。 表4-1 按键位置与数码关系 KY3~KY0 1110 1110 1110 1101 1101 1101 1011 1011 1011 0111 0111 0111 KX2~KX0 011 101 110 011 101 110 011 101 110 011 101 110 按键号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # 若从KX2~KX0读出的值皆为1时，代表该列没有按键被按下，则不进行按键译码的动作，反之，如果有按键被按下时，则应将KX2~KX0读出的值送至译码电路进行编码。 18 第4章 系统的原理设计 2(密码锁输入电路各主要功能模块的设计 (1) 时序产生电路 本时序产生电路中使用了三种不同频率的工作脉冲波形:系统时钟脉冲(它是系统内部所有时钟脉冲的源头，且其频率最高)、弹跳消除取样信号、键盘扫描信号。 当一个系统中需要使用多种操作频率的脉冲波形时，最方便的方法之一就是利用一个自由计数器来产生各种需要的频率。也就是先建立一个N位计数器，N的大小根据电路的需求决定，N的值越大，电路可以分频的次数就越多，这样就可以获得更大的频率变化，以便提供多种不同频率的时钟信号。若输入时钟为CLK，N位计数器的输出为Q[N-1..0]，则Q(0)为CLK的2分频脉冲信号，Q(1)为CLK的4分频脉冲信号，Q(2)为CLK的8分频脉冲信号„„ Q(N-1)为CLK的N2分频脉冲信号;Q(5 DOWNTO 4)取得的是一个脉冲波形序列，其值依次为00 5—01—10—11—00—01周期性变化，其变化频率为CLK的2分频，也就是32分频。我们利用以上规律即可得到各种我们所需要频率的信号或信号序列。 (2) 键盘扫描电路 扫描电路的作用是用来提供键盘扫描信号(表1中的KY3,KY0)的，扫描信号变化的顺序依次为1110,1101,1011,0111,1110„„依序地周而复始。扫描时依次分别扫描四列按键，当扫描信号为1110时扫描KY3这一排按键;当扫描信号为1101时，扫描KY2这一排按键;当扫描信号为1011时扫描KY1这一排按键;当扫描信号为0111时，扫描KY0这一排按键;每扫描一排按键就检查一次是否有键被按下，如果这排没有按键被按下就忽略，反之，如果出现被按下的键则立刻进行按键编码的动作，且将编码的结果储存于寄存器中。 (3) 弹跳消除电路 由于本设计中采用的矩阵式键盘是机械开关结构，因此在开关切换的瞬间会在接触点出现信号来回弹跳的现象，对于电子密码锁这种灵敏度较高的电路这种弹跳将很可能会造成误动作输入，从而影响到密码锁操作的正确性。本设计中采用延时的软件方法消除抖动，若采样信号到输入由“1”变到“0”或由“0”变为“1”，先延时2个周期，仍旧检测到是“0”或“1”，则说明按键状态确实发生了变化，否则当作抖动处理，不予理会;这样就消除了抖动。 19 从图4-6中可以观察出弹跳现象产生的原因，虽然只是按下按键一次然后放掉，然而实际产生的按键信号却不止跳动一次，经过取样信号的检查后，将会造成误判断，以为键盘按了两次。 按键信号 抽样信号 抽样结果 图4-6 弹跳现象产生错误的抽样结果 如果调整抽样频率(如图4-7所示)，可以发现弹跳现象获得了改善。 按键信号 抽样信号 抽样结果 图4-7 调整抽样频率后得到的抽样结果 因此必须加上弹跳消除电路，避免误操作信号的发生。特别要注意的是，弹跳消除电路所使用的脉冲信号的频率必须比其他电路使用的脉冲信号的频率更高;通常将扫描电路的工作频率定在24Hz左右，而将弹跳消除电路的工作频率定在128Hz左右，其工作频率通常是前者的4倍或者更高。 弹跳消除电路的实现原理如图4-8所示，先将键盘的输入信号D_IN作为电路的输入信号，CLK是电路的时钟脉冲信号，也就是取样信号，D_IN经过两级D触发器延时后再使用RS触发器处理。 图4-8 弹跳消除电路的内部实现原理图 20 第4章 系统的原理设计 此处RS触发器的前端连接和非门的处理原则是: ? 因为一般人的按键速度至多是10次/秒，亦即一次按键时间是100 ms，所以按下的时间可估算为50 ms。以取样信号CLK的周期为8 ms计，则可以取样到6次。 ? 对于不稳定的噪声，在4 ms以下则至多抽样一次。 ? 在触发器之前，接上AND-NOT之后，SR的组态如表4-2所示。 表4-2 RS触发器真值表 S R D_OUT 0 0 不变 1 0 1 0 1 0 D0为1，且D1也为1时，结果S=1，R=0，D_OUT才会输出1。这代表被取样的D_IN信号能被连续取样到两次1，此时认定它已经稳定地按下按钮。 D0为0，且D1也为0时，结果S=0，R=1，D_OUT才会输出0。这代表被取样的D_IN信号能被连续取样到两次0，此时认定它已经稳定地放掉按钮。 D0为1，且D1也为0时，结果S=0，R=0， D_OUT将维持先前的输出信号不变。D0=0，D1=1也是如此。 总之，必须取样到两次1才会输出1，两次0才会输出0。最后，由于D_OUT的信号输出时间宽度过长，所以输出必须再接一级微分电路后，才接到译码电路。 (4) 键盘译码电路 上述键盘中的按键可分为数字按键和文字按键，每一个按键可能负责不同的功能，例如清除数码、退位、激活电锁、开锁等，详细功能参见表4-3。 数字按键主要是用来输入数字的，但是键盘所产生的输出，也就是扫描回复信号，是无法直接拿来用做密码锁控制电路的输入的;另外，不同的按键(数字按键和功能按键)具有不同你功能，所以必须有键盘译码电路来规划每个按键的输出形式，以便执行相应的动作。 21 表4-3 键盘参数表 扫描位置 键盘输出 相对应的 键盘译码 按键功能 KY3~KY0 KX2~KX0 键盘按键 电路输出 011 1 F=0001 数码输入 1110 101 2 F=0010 数码输入 110 3 F=0011 数码输入 011 4 F=0100 数码输入 1101 101 5 F=0101 数码输入 110 6 F=0110 数码输入 011 7 F=0111 数码输入 1011 101 8 F=1000 数码输入 110 9 F=1001 数码输入 011 * F=0100 激活电锁 0111 101 0 F=0000 数码输入 110 # F=0001 清除/解除电锁 注:当没有任何数字按键被按下时，键盘译码输出“1111”;当某功能按键尚未定义其功能时，按键译码输出“1000”。 键盘译码电路主要负责的工作是:首先判断是否有键按下;若被按下的是数字按键，则解码成相对应的BCD码，若被按下的是功能按键，则解码成四位数的码字，有密码锁控制电路做相应的动作。 (5) 按键存储电路 因为每次扫描会产生新的按键数据，可能会覆盖前面的数据，所以需要一个按键存储电路，将整个键盘扫描完毕后的结果记录下来。按键存储电路可以使用移位寄存器构成。 本设计将采用串行输入/串行输出(Serial In/Serial Out)移位寄存器硬件作为按键存储电路。所谓的串行输入/串行输出移位寄存器，即数据一个接着一个依序 22 第4章 系统的原理设计 进来，输出时采用先进先出的顺序，同样是一个接着一个依序输出。 根据以上设计思路，密码锁输入电路的VHDL程序见后的KEYBOARD.VHD程序，其中调用的程序(元件)DEBOUNCING.VHD为键盘输入去抖电路的VHDL源程序。 4.2.2 密码锁控制电路的设计 输人电路完成之后，接下来进行电子密码锁的控制电路设计，如图4-9所示包括输入数字寄存部分，预存密码部分和比较部分。 输入数字寄存器 比较结 果输出 按键数字输入 比计 较数 器 器 预存密码寄存器 图4-9 控制部分结构框图 其中输入数字寄存器部分是1个16位的寄存器，负责保存输入的4位数字，在按下解锁信号后其全部数据送入比较器，解锁后，如果按下更改密码按键，则把所有数据送入预存密码寄存器。预存密码寄存器也是一个16位的寄存器，负责保存密码。比较器的功能是比较输入的数字和预存密码是否相等，相等则解锁，绿灯亮;不等则黄灯亮;计数器开始计数达到3次则红灯亮。 密码锁的控制电路是整个电路的控制中心，主要完成对数字按键输入和功能按键输入的响应控制。 1(数字按键输入的响应控制 (1) 如果按下数字键，第一个数字会从显示器的最右端开始显示，此后每新按一个数字时，显示器上的数字必须左移一格，以便将新的数字显示出来。 (2) 假如要更改输入的数字，可以按倒退按键来清除前一个输入的数字，或者按清除键清除所有输入的数字，再重新输入四位数。 (3) 由于这里设计的是一个四位的电子密码锁，所以当输入的数字键超过四个时，电路不予理会，而且不再显示第四个以后的数字。 23 2(功能按键输入的响应控制 (1) 退格键:只清除前一个输入的数字。 (2) 清除键:清除所有的输入数字，即做归零动作。 (3) 激活电锁键:按下此键时可将密码锁的门上锁。(上锁前必须预先设定一个四位的数字密码) (4) 解除电锁键:按下此键会检查输入的密码是否正确，若密码正确则开锁。 (5) 密码核对:在密码更改，开锁之前必须先核对密码。 (6) 密码变更:按下此键将目前输入的数字设定为新的密码。 (7) 万用密码:电子密码锁维护者使用。 使用电子密码锁的时候，只会用到三种工作模式(见图4-10)，其中输入文字模式用的是数字按键，只有上锁和开锁两个模式必须占用功能按键。但是在实际操作中，难免会有按错键的情况发生，使得“清除输入”功能使用的机率很高，所以本设计中共设置了两个功能按键，其中“解除电锁”和“清除输入”共用一个功能按键，另一个功能按键是“激活电锁”。 输入文字模式 开始输入4位数字， 在输入数字时可能 使用到清除键 开锁工作模式 上锁工作模式 检查输入的密码是否有效 清除原先存储于组件中的密码 核对输入密码是否有效 输入旧密码后变更密码 都正确后解除电锁 将新密码回存于存储组件中 密码锁激活上锁 图4-10 电子密码锁的三种模式及关系 4.2.3 密码锁显示电路的设计 该设计的输出电路由显示缓存器、多路选通器、时钟发生器、扫描信号发生器、七段译码器组成，其结构和模块划分如图4-11所示。 24 第4章 系统的原理设计 七段译码器 显示缓存器 多路选通器 时钟发生器 扫描信号 发生器 图4-11 输出部分结构框图 其中显示缓存器是1个存储量为16位的寄存器，它用于存储LED显示的内容。所以4个数码管就需要16位的存储器。多路选通器用于从显示缓存器中选择出某一个LED的内容用于显示。扫描信号用于选择片选信号，片选信号依次并循环地选通各个LED管时钟发生器，通过对全局时钟的分频得到扫描模块所需的时钟.七段译码模块把4位BCD码译成便于显示的七段码。该显示电路的工作过程如下:寄存器所存储的数据经由数据选择器送到译码电路，将其转换成七段显示器的 由于设计的是4位显示码，转送到七段显示器，数据选择与显示管选择必须同步. 数的数字密码锁，1位十进制数需要4个二进制位表示，所以寄存器必须是16位的。因为是以扫描的方式轮流被点亮的，因此寄存器上的数据必须一组一组地分开传送，每次送4个位。 由于密码锁显示电路的设计比较简单，这里直接采用四个4-7译码器来实现。 4.3 密码锁的整体组装设计 将前面各个设计好的功能模块进行整合，可得到一个完整的电子密码锁系统的整体组装设计原理图，如图4-12所示。 图4-12 密码锁的整体组装设计原理图 25 第5章 系统的程序实现 5.1 键盘输入去抖电路的VHDL源程序 图5-1 输入去抖电路框图 --DCFQ.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY DCFQ IS PORT(CLK, CLRN, PRN, D: IN STD_LOGIC; Q: OUT STD_LOGIC); END ENTITY DCFQ ; ARCHITECTURE ART OF DCFQ IS BEGIN PROCESS (CLK, CLRN, PRN) BEGIN IF CLRN='0' AND PRN='1' THEN Q<='0'; 26 第5章 系统的程序实现 ELSIF CLRN='1' AND PRN='0' THEN Q<='1'; ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN Q <=D; END IF ; END PROCESS ; END ARCHITECTURE ART; --DEBOUNCING.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; LIBRARY ALTERA; USE ALTERA.MAXPLUS2.ALL; ENTITY DEBOUNCING IS PORT(D_IN, CLK: IN STD_LOGIC; DD1, DD0, QQ1, QQ0 : OUT STD_LOGIC; D_OUT, D_OUT1: OUT STD_LOGIC ); END ENTITY DEBOUNCING ; ARCHITECTURE ART OF DEBOUNCING IS COMPONENT DCFQ IS PORT(CLK, CLRN, PRN, D: IN STD_LOGIC; Q: OUT STD_LOGIC); END COMPONENT DCFQ; SIGNAL VCC, INV_D : STD_LOGIC ; 27 SIGNAL Q0, Q1 : STD_LOGIC ; SIGNAL D1, D0 : STD_LOGIC ; BEGIN VCC <= '1' ; INV_D <= NOT D_IN ; U1: DCFQ PORT MAP (CLK => CLK, CLRN => INV_D, PRN => VCC, D =>VCC , Q => Q0); U2: DCFQ PORT MAP (CLK => CLK, CLRN => Q0, PRN => VCC, D =>VCC , Q => Q1); PROCESS (CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN D0 <= NOT Q1; D1 <= D0; END IF ; END PROCESS ; DD0 <= D0; DD1 <= D1; QQ1 <= Q1; QQ0 <= Q0; D_OUT <= NOT (D1 AND NOT D0); D_OUT1 <= NOT Q1 ; END ARCHITECTURE ART; 注:为便于仿真时观察有关中间结果，程序中增加了一些观测点的输出，调试好后程序中的相应语句会注释掉或作相应修改。 28 第5章 系统的程序实现 5.2 密码锁输入电路的VHDL源程序 图5-2 输入电路框图 --KEYBOARD.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY KEYBOARD IS PORT (CLK_1K: IN STD_LOGIC; --系统原始时钟脉冲(1kHz) KEY_IN: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --按键输入信号 CLK_SCAN: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --(仿真时用)键盘扫描序列 DATA_N: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --数字输出 DATA_F: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --功能输出 FLAG_N: OUT STD_LOGIC; --数字输出标志 FLAG_F: OUT STD_LOGIC; --功能输出标志 29 CLK_CTR: OUT STD_LOGIC; --控制电路工作时钟信号 CLK_DEBOUNCE: OUT STD_LOGIC --(仿真时用)去抖电路工作时钟信号 ); END ENTITY KEYBOARD; ARCHITECTURE ART OF KEYBOARD IS COMPONENT DEBOUNCING IS PORT(D_IN: IN STD_LOGIC; CLK: IN STD_LOGIC; D_OUT: OUT STD_LOGIC ); END COMPONENT DEBOUNCING; SIGNAL CLK: STD_LOGIC; --电路工作时钟脉冲 SIGNAL C_KEYBOARD: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); --键扫信号"00-01-10-11"寄存器 SIGNAL C_DEBOUNCE: STD_LOGIC; --去抖时钟信号 SIGNAL C: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --键盘输入去抖后的寄存器 SIGNAL N , F: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --数字、功能按键译码值的寄存器 SIGNAL FN , FF: STD_LOGIC ; --数字、功能按键标志值数字、功能按键 SIGNAL SEL: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ; 30 第5章 系统的程序实现 BEGIN -- 内部连接 DATA_N <= N ; DATA_F <= F ; FLAG_N <= FN ; FLAG_F <= FF ; CLK_CTR <= CLK ; --扫描信号发生器 COUNTER : BLOCK IS SIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); SIGNAL SEL: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --1110-1101-1011-0111 BEGIN CLK_DEBOUNCE<=C_DEBOUNCE; PROCESS(CLK_1K)IS BEGIN IF CLK_1K'EVENT AND CLK_1K = '1' THEN Q <= Q+1; END IF; C_DEBOUNCE <= Q(2) ; --去抖时钟信号, 大约125Hz C_KEYBOARD <= Q(5 DOWNTO 4) ; -- 产生键扫信号***"00-01-10-11", 大约32Hz --C_DEBOUNCE <= Q(1) ; --仿真时用 --C_KEYBOARD <= Q(5 DOWNTO 4) ; --仿真时用 31 CLK <= Q(0) ; END PROCESS; SEL <= "1110" WHEN C_KEYBOARD=0 ELSE "1101" WHEN C_KEYBOARD=1 ELSE "1011" WHEN C_KEYBOARD=2 ELSE "0111" WHEN C_KEYBOARD=3 ELSE "1111"; CLK_SCAN <= SEL ; END BLOCK COUNTER ; --键盘去抖 DEBOUNUING : BLOCK IS BEGIN U1: DEBOUNCING PORT MAP (D_IN => KEY_IN(0) , D_OUT => C(0), CLK => C_DEBOUNCE); U2: DEBOUNCING PORT MAP (D_IN => KEY_IN(1) , D_OUT => C(1), CLK => C_DEBOUNCE); U3: DEBOUNCING PORT MAP (D_IN => KEY_IN(2) , D_OUT => C(2), CLK => C_DEBOUNCE); END BLOCK DEBOUNUING ; --键盘译码 KEY_DECODER : BLOCK IS SIGNAL Z : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0) ; --按键位置 BEGIN 32 第5章 系统的程序实现 PROCESS(CLK) BEGIN Z <= C_KEYBOARD & C ; IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN CASE Z IS WHEN "11101" => N <= "0000" ; --0 WHEN "00011" => N <= "0001" ; --1 WHEN "00101" => N <= "0010" ; --2 WHEN "00110" => N <= "0011" ; --3 WHEN "01011" => N <= "0100" ; --4 WHEN "01101" => N <= "0101" ; --5 WHEN "01110" => N <= "0110" ; --6 WHEN "10011" => N <= "0111" ; --7 WHEN "10101" => N <= "1000" ; --8 WHEN "10110" => N <= "1001" ; --9 WHEN OTHERS => N <= "1111" ; END CASE ; END IF ; IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN CASE Z IS WHEN "11011" => F <= "0100" ; --*_LOCK WHEN "11110" => F <= "0001" ; --#_UNLOCK WHEN OTHERS => F <= "1000" ; END CASE ; 33 END IF ; END PROCESS ; FN <= NOT ( N(3) AND N(2) AND N(1) AND N(0) ) ; FF <= F(2) OR F(0) ; END BLOCK KEY_DECODER ; END ARCHITECTURE ART; 5.3 密码锁控制电路的VHDL源程序 图5-3 控制电路框图 --CTRL.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CTRL IS PORT (DATA_N: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); DATA_F: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); 34 第5章 系统的程序实现 FLAG_N: IN STD_LOGIC; FLAG_F: IN STD_LOGIC; CLK: IN STD_LOGIC; ALERT:OUT STD_LOGIC; --报警端口 ENLOCK: OUT STD_LOGIC; --1: LOCK 上锁, 0: UNLOCK打开 DATA_BCD: OUT STD_LOGIC_VECTOR (15 DOWNTO 0)); END ENTITY CTRL ; ARCHITECTURE ART OF CTRL IS SIGNAL ACC, REG: STD_LOGIC_VECTOR (15 DOWNTO 0); --ACC用于暂存键盘输入的信息，REG用于存储输入的密码 SIGNAL NC: STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0); SIGNAL RR2, CLR, BB, QA, QB: STD_LOGIC; SIGNAL CNT:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL R1, R0: STD_LOGIC; BEGIN --寄存器清零信号的产生进程 PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN R1<=R0; R0<=FLAG_F; END IF; RR2<=R1 AND NOT R0; 35 CLR<=RR2; END PROCESS; --按键输入数据的存储、清零进程 KEYIN_PROCESS : BLOCK IS SIGNAL RST, D0, D1: STD_LOGIC ; BEGIN RST <= RR2; PROCESS(FLAG_N, RST) IS BEGIN IF RST = '1' THEN ACC <= "0000000000000000" ; --CLEAR INPUT NC <= "000" ; ELSE IF FLAG_N'EVENT AND FLAG_N = '1' THEN IF NC < 4 THEN ACC <= ACC(11 DOWNTO 0) & DATA_N ; NC <= NC + 1 ; END IF; END IF ; END IF ; END PROCESS ; END BLOCK KEYIN_PROCESS ; 36 第5章 系统的程序实现 --上锁/开锁控制进程 PROCESS(CLK, DATA_F) IS BEGIN IF (CLK'EVENT AND CLK = '1') THEN IF NC = 4 THEN IF DATA_F(2) = '1' THEN --上锁控制信号有效 (0100) REG <= ACC ; --密码存储 QA <= '1' ; QB <= '0'; ELSIF DATA_F(0) = '1' THEN --开锁控制信号有效 (0001) IF REG = ACC THEN --密码核对 QA<= '0'; QB <= '1' ; ELSE IF CNT="11" THEN ALERT<='1'; CNT<="00"; ELSE CNT<= CNT+1; QA<= '1'; QB <= '0' ; ALERT<='0'; END IF; END IF; ELSIF ACC = "1000100010001000" THEN --设置"8888"为万用密码 QA <= '0' ; QB<= '1'; END IF ; END IF; END IF ; 37 END PROCESS ; --输出上锁/开锁控制信号 ENLOCK <= QA AND NOT QB ; --输出显示信息 DATA_BCD<= ACC ; END ARCHITECTURE ART; 注:程序中使用语句“ACC <= ACC(11 DOWNTO 0) & DATA_N”非常简洁地同时实现了ACC中的低4位用DATA_N进行更新，而高12位用ACC中原来的低12位左移而来的处理。 5.4 密码锁显示电路的VHDL源程序 图5-4 显示译码器框图 -- DECL7S.VHD LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY DECL7S IS PORT ( DATA_BCD : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --BCD码输入信号 LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ) ; --七段译码输出信号 38 第5章 系统的程序实现 END ; ARCHITECTURE ART OF DECL7S IS BEGIN PROCESS(DATA_BCD) BEGIN CASE DATA_BCD IS WHEN "0000" => LED7S <= "0111111" ; WHEN "0001" => LED7S <= "0000110" ; WHEN "0010" => LED7S <= "1011011" ; WHEN "0011" => LED7S <= "1001111" ; WHEN "0100" => LED7S <= "1100110" ; WHEN "0101" => LED7S <= "1101101" ; WHEN "0110" => LED7S <= "1111101" ; WHEN "0111" => LED7S <= "0000111" ; WHEN "1000" => LED7S <= "1111111" ; WHEN "1001" => LED7S <= "1101111" ; WHEN OTHERS => LED7S <= "0000000" ; END CASE ; END PROCESS ; END ARCHITECTURE ART; 39 第6章 系统仿真分析及硬件验证 6.1 系统仿真分析 6.1.1 键盘输入去抖电路的仿真 图6-1为键盘输入去抖电路的仿真结果图，图中的输出信号QQ0，QQ1，D_OUT1,DD0,DD1是为便于仿真时观察中间结果而增加的观测点的输出，调试好后程序中的相应语句会注释掉。由图上可以看出，原来的弹跳现象经过键盘输入去抖电路处理后已经消除了，必须连续两次取样检测到信号才会有反应，否则电路将其视为噪声，不予理会。 图6-1 键盘输入去抖电路DEBOUNCING.VHD的仿真结果图 6.1.2 密码锁输入电路的仿真 图6-2为密码锁输入电路的仿真结果图，图中的输出信号CLK_SCAN，CLK_DEBOUNCE是为便于仿真时观察中间结果而增加的观测点的输出，调试好后程序中的相应语句应注释掉。 40 第6章 系统仿真分析及硬件验证 图6-2 密码锁输入电路仿真结果图 为便于观测有关结果，仿真时假设CLK_1K为512Hz，相应地，程序中的有关语句改为“C_DEBOUNCE <= Q(1) ;C_KEYBOARD <= Q(5 DOWNTO 4)”。从仿真图上可以看出，CLK_CTR(即Q(0))为CLK_1K的2分频，为256Hz;CLK 2_DEBOUNCE(即Q(1))为CLK_1K的2分频，为128Hz;CLK_SCAN(即Q(5 5DOWNTO 4))为CLK_1K的2分频，为16Hz。同时当CLK_SCAN、KEY_IN为1101011时对应的按键为数字“4”，FLAG_N变为高电平，DATA_N则输出数字H4，即B0100;为0111101时对应的按键为数字“0”， FLAG_N变为高电平，DATA_N则输出数字H0，即B0000;为0111011时对应的按键为上锁功能按键“*”， FLAG_F变为高电平，DATA_F则输出功能按键“上锁”的码字H4，即B0100。因此说明密码锁输入电路KEYBOARD.VHD的设计是正确的。 6.1.3 密码锁控制电路的仿真 图6-3、图6-4、图6-5、图6-6分别是两个密码锁控制电路仿真结果图。其中图6-3的仿真过程为先输入上锁密码“2345”，再按下上锁键激活电锁，接着输入解锁密码“2345”，最后按下解锁键解锁，验证密码正确，所以QA,0，QB,1，锁开;图6-4设置密码为“2345”，输入密码“3456”后，密码不正确，所以QA,1，QB,0，且CNT=1，表明密码输入错误一次;图6-5密码输入错误累计3次后，ALERT=1，报警;图6-6的仿真过程为先输入上锁密码“2345”，再按下上锁键激活电锁，输入密码“3456”后，密码不正确，接着输入万能解锁密码“8888”，最后按下解锁键解锁，锁开。 41 图6-3 密码锁控制电路仿真结果图(一) 图6-4 密码锁控制电路仿真结果图(二) 42 第6章 系统仿真分析及硬件验证 图6-5 密码锁控制电路仿真结果图(三) 图6-6 密码锁控制电路仿真结果图(四) 从仿真图上可以看出，密码锁控制电路CTRL.VHD的设计是正确的。 6.1.4 密码锁显示电路的仿真 图6-7是密码锁显示电路仿真结果图，从仿真图上可以看出，密码锁显示电路DECL7S.VHD的设计是正确的。 43 图6-8 密码锁显示电路仿真结果图 6.2 系统硬件验证 本文设计在Altera公司的开发软件 Quartus II6.0 软件包上编译仿真通过，如图6-9;将程序下载到EPM7128SLC84-10芯片如图6-10，6-11中，因为开发板的外围资源很少，开发板上的数据输入部分只能通过8个按键key1到key8来实现，只能进行一些简单的密码设置和密码验证如图6-12，6-13。 图6-9 全程编译后的报告 44 第6章 系统仿真分析及硬件验证 图6-10 引脚锁定 图6-11 下载编程文件 45 图6-12 图6-13 密码验证 46 第6章 系统仿真分析及硬件验证 在自己制作的PCB板上进行硬件测试，经实验验证，该电子密码锁达到了设计要求。实际测试表明系统的各项功能要求均得到满足并且系统工作良好。其实验结果如下: (1) 当使用时，输入4位密码，然后按上锁键“*”，如果这个键是开的，那么用户刚输入的4位密码就是预存密码，等下一次开锁时输入这4位密码，按解锁键“#”，就可开锁;如果锁这时是锁的，输入的4位密码按解锁键“#”后就和原来预存密码进行比较，正确的话，锁自动打开，错误的话，刚输入的4位密码被清零，重新输入4位密码.其中“#”号键即为开锁键又为清零键。 (2) 输入4位万能密码时，锁自动开。 (3) 当用户不小心按错数字时，按“#” 键，可作清0处理，显示器显示为“0000”，重新输入4位密码。 (4) 当需要修改密码时，先开锁，然后输入4位新密码，并按下密码修改键“(*”号键)完成密码修改。 图6-14 最终的原理图文件 47 第7章 小结 从仿真及实验结果可以看出，本文设计的电子密码锁具有很强的实践性，由于采用VHDL 语言，用一片CPLD实现，克服了基于单片机的密码锁的可靠性较差的缺点，具有体积小、功耗低、使用灵活、性能可靠、安全保密性强等优点，稍加修改就可以改变密码的位数和输入密码的次数，而升级和维护都很方便，而且容易做成ASIC芯片，将有十分良好的应用前景。可用于工业、商业、家庭等环境下作为数字密码系统的嵌入式芯片 , 具有一定的实际意义。另外，电子密码锁在软、硬件方面加以改动，便可构成智能化的分布式监控网络，实现某一范围内的集中式监控管理，在金融、保险、军事重地及其他安全防范领域具有广泛的应用前景。但由于结构还比较简单，有待进一步完善。 本系统基本达到作为电子数字密码锁的绝大部分功能，但还有许多不足或需要完善的地方。比如说采用4×3的通用机械键盘受到键盘数量的限制，在很大的程度上限制了其功能的扩展。还有设计外围电路，若在系统中加入语音提示模块，在按下按键的同时给出语音提示，开启或是关闭密码锁的同时给出语音提示，将会使该系统显得更加人性化，更加接近成为一个成熟的产品。 为期两月的EDA课程设计，我再次学习和加深了EDA的知识，现在能够较为熟练使用Quartus II，能够利用VHDL语言编写简单实用的小程序。这次EDA课程设计重点学习了电子密码锁部分程序的编写、调试、对Quartus II软件的进一步熟练。更重要的是在即将走上工作岗位之际，我提高了自己的实际动身能力，在为以后工作打下了坚实的基础。同时我也看到了自己在学习中的不足，掌握知识还不够扎实，在具体解决某些方面问题的能力还不够强，这些都还提醒我要在以后的工作过程中，不忘学习，增强自己在各方面的能力。 摘录网址:www.yaiyu.com 48 50 参考文献 参考文献 [1] 潘松，黄继业。EDA技术与VHDL。清华大学出版社。2007 [2] 李广军，孟宪元。可编程ASIC设计及应用。电子科技大学出版社。2003 [3] 李洪伟，袁斯华。基于Quartus II的FPGA/CPLD设计。电子工业出版社。2006 [4] 范柳絮，李宏，陈娟，谷志敏。基于CPLD的电子密码锁设计。电子测量技术。 2008，第31卷 第3期:180~186 [5] 陈进超。新型无线遥控电子密码锁系统的研究:[硕士学位论文]。华中师范大学，2006 [6] 尤国平，陈新，林伟，黄世震。基于VHDL语言的串行密码锁设计。国外电子测量技术 2005，第24卷 第 9 期:13~23 摘录网址:www.yaiyu.com 51 致谢 致谢 52 参考文献 原文已完。下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢～ 施工组织设计 本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。 一、 工程概况: ##西夏建材城生活区27、30住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。 本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。 本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。 #2#2本工程建筑面积:27楼3824.75m;30楼3824.75 m。室内地 ##坪?0.00以绝对标高1110.5 m为准，总长27楼47.28m;30楼 ##47.28 m。总宽27楼14.26m;30楼14.26 m。设计室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈长方形布置，东西向，三个单元。 本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200×300瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子;楼梯间内墙采用50 1 致谢 厚胶粉聚苯颗粒保温。地面除卫生间200×200防滑地砖，楼梯间50厚细石砼1:1水泥砂浆压光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。 本工程设计为砖混结构，共六层。基础采用C30钢筋砼条形基础，上砌MU30毛石基础，砂浆采用M10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体采用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖;五层以上采用M7.5混合砂浆砌筑MU15多孔砖。 本工程结构中使用主要材料:钢材:I级钢，II级钢;砼:基础垫层C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用C30，其余均C20。 本工程设计给水管采用PPR塑料管，热熔连接;排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接;给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外，其余均暗设。 本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。 本工程设计照明电源采用BV,2.5铜芯线，插座电源等采用BV,4铜芯线;除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。 二、 施工部署及进度 1、工期安排 本工程计划开工日期:2004年8月21日，竣工日期:2005年7月10日，合同工期315天。计划2004年9月15日前 2 参考文献 完成基础工程，2004年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。具体进度计划详见附图,1(施工进度计划)。 2、施工顺序 ?基础工程 工程定位线(验线)?挖坑?钎探(验坑)?砂砾垫层的施工?基础砼垫层?刷环保沥青 ?基础放线(预检)?砼条形基础?刷环保沥青 ?毛石基础的砌筑?构造柱砼?地圈梁?地沟?回填工。 ?结构工程 结构定位放线(预检)?构造柱钢筋绑扎、定位(隐检)?砖墙砌筑(，50cm线找平、预检)?柱梁、顶板支模(预检)?梁板钢筋绑扎(隐检、开盘申请)?砼浇筑?下一层结构定位放线?重复上述施工工序直至顶。 ?内装修工程 门窗框安装?室内墙面抹灰?楼地面?门窗安装、油漆?五金安装、内部清理?通水通电、竣工。 ?外装修工程 外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程(包括烟道、透气孔、压顶、找平层)结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。 三、 施工准备 3 致谢 1、 现场道路 本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。 场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。 2、机械准备 ?设2台搅拌机，2台水泵。 ?现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1 台对焊机。 ?现场设木工锯，木工刨各1台。 ?回填期间设打夯机2台。 ?现场设塔吊2台。 3、施工用电 施工用电已由建设单位引入现场;根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个;电源均采用三相五线制;各分支均采用钢管埋地;各种机械均设置接零、接地保护。具体配电箱位置详见总施工平面图。 3、施工用水 施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管，每层留一出水口;给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。 4、生活用水 生活用水采用自来水。 4 参考文献 5、劳动力安排 ?结构期间: 瓦工40人;钢筋工15人;木工15人;放线工2人;材料1人;机工4人;电工2人;水暖工2人;架子工8人;电焊工2人;壮工20人。 ?装修期间 抹灰工60人;木工4人;油工8人;电工6人;水暖工10人。 四、主要施工方法 1、施工测量放线 ?施工测量基本要求 ##A、西夏建材城生活区17、30住宅楼定位依据:西夏建材城生活区工程总体规划图，北京路、规划道路永久性定位 B、根据工程特点及,建筑工程施工测量规程,DBI01,21,95，4、3、2条，此工程设置精度等级为二级，测角中误差?12，边长相对误差1/15000。 C、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度，明确对工程服务，对工程进度负责的工作目的。 ?工程定位 A、根据工程特点，平面布置和定位原则，设置一横一纵 ##两条主控线即27楼:(A)轴线和(1)轴线;30楼:(A)轴 #线和(1)轴线。根据主轴线设置两条次轴线即27楼:(H)轴 5 致谢 #线和(27)轴线;30楼:(H)轴线和(27)轴线。 B、主、次控轴线定位时均布置引桩，引桩采用木桩，后砌一水泥砂浆砖墩;并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上，施测完成后报建设单位、监理单位确认后另以妥善保护。 C、控轴线沿结构逐层弹在墙上，用以控制楼层定位。 D、水准点:建设单位给定准点，建筑物?0.00相当于绝对标高1110.500m。 ?基础测量 A、在开挖前，基坑根据平面布置，轴线控制桩为基准定出基坑长、宽度，作为拉小线的依据;根据结构要求，条基外侧1100mm为砂砾垫层边，考虑放坡，撒上白灰线，进行开挖。 B、在垫层上进行基础定位放线前，以建筑物平面控制线为准，校测建筑物轴线控制桩无误后，再用经纬仪以正倒镜挑直法直接投测各轴线。 C、标高由水准点引测至坑底。 ?结构施工测量 A、首层放线验收后，主控轴一引至外墙立面上，作为以上务层主轴线竖身高以测的基准。 B、施工层放线时，应在结构平面上校投测轴线，闭合后再测设细部尺寸和边线。 C、标高竖向传递设置3个标高点，以其平均点引测水平线折平时，尽量将水准仪安置在测点范围内中心位置，进行测 6 参考文献 设。 2、基坑开挖 本工种设计地基换工，夯填砂砾垫层1100mm;根据此特点，采用机械大开挖，留200mm厚进行挖工、铲平。 开挖时，根据现场实际土质，按规范要求1:0.33放坡，反铲挖掘机挖土。开挖出的土，根据现场实际情况，尽量留足需用的好土，多余土方挖出，避免二次搬运。 人工开挖时，由技术员抄平好水平控制小木桩，用方铲铲平。 挖掘机挖土应该从上而下施工，禁止采用挖空底脚的操作方法。机械挖土,先发出信号，挖土的时候，挖掘机操作范围内，不许进行其他工作，装土的时候，任何人都不能停留在装土车上。 3、砌筑工程 ?材料 砖:MU15多孔砖，毛石基础采用MU30毛石。 砂浆:?0.00以下采用M10水泥砂浆，一、二、三、四层采用M10混合砂浆，五层以上采用M7.5混合砂浆。 ?砌筑要求 A、开工前由工长对所管辖班组下发技术交底。 B、砌筑前应提前浇水湿润砖块，水率保持在10,,15,。 C、砌筑采用满铺满挤“三一砌筑法“，要求灰浆饱满， 7 致谢 灰缝8,12mm。 D、外墙转角处应同时砌筑，内外墙交接处必须留斜槎，槎子长度不小于墙体高度的2/3，槎子必须平直、通顺。 E、隔墙与墙不同时砌筑又不留成斜槎时可于墙中引出阳槎或在墙的灰缝中预埋拉结筋，每道不少于2根。 F、接槎时必须将表面清理干净，浇水湿润，填实砂浆，保持灰缝平直。 G、砖墙按图纸要求每50mm设置2φ6钢筋与构造柱拉结，具体要求见结构总说明。 H、施工时需留置临时洞口，其侧边离交接处的墙面不少于500mm，顶部设边梁。 4、钢筋工程 ?凡进场钢筋须具备材质证明，原材料须取样试验，经复试合格后方可使用。 ?钢筋绑扎前应仔细对照图纸进行翻样，根据翻样配料，施工前由工长对所管辖班组下发技术交底，准备施工工具，做好施工的准备工作。 ?板中受力钢筋搭接，I级钢30d，II级钢40d，搭接位置:上部钢筋在跨中1/3范围内，下部钢筋在支座1/3范围内。 ?钢筋保护层:基础40mm，柱、梁30mm，板20mm。保护层采用50mm×50mm的水泥砂浆块。板上部钢筋用马凳按梅花状支起。 8 参考文献 ?所有钢筋绑扎，须填写隐检记录，质评资料及目检记录，验收合格后方可进行下道工序。 5、砼工程 ?水泥进场后须做复试，经复试合格后由试验室下达配合比。施工中严格掌握各种材料的用量，并在搅拌机前进行标识，注明每立方米、每盘用量。同时搅拌时，须车车进磅，做好记录。 ? 浇筑前，对模板内杂物及油污、泥土清理干净。 ?投料顺序:石子?水泥?砂子。 ?本工程均采用插入式振捣器，一次浇筑厚度不宜超过振捣器作用部分长度的1.25倍，捣实砼的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。 ?砼浇筑后1昼夜浇水养护，养护期不少于7d，砼强度未达到1.2MP之前不得上人作业。 a 6、模板工程 ?本工程模板采用钢木混合模板。模板支搭的标高、截面尺寸、平整度、垂直度应达到质量验收标准，以满足其钢度，稳定性要求。 ?模板支撑应牢固可靠，安装进程中须有防倾覆的临时固定措施。 ?本工程选用851脱模剂，每拆除一次模板经清理后涂刷脱模剂，再重新组装，以保证砼的外观质量。 9 致谢 6、架子工程 ?本工程采用双排架子防护，外设立杆距墙2m，里皮距墙50cm，立杆间距1.5m，顺水间距1.2m，间距不大于1m。 ?架子底部夯实，垫木板，绑扫地杆。 ?为加强架子的稳定性，每七根立杆间设十字盖，斜杆与 。o地面夹角60 ?为防止脚平架外倾，与结构采用钢性拉接，拉接点间距附和“垂四平六“的原则。 ?外防护架用闭目式安全网进行封闭，两平网塔接和网下口必须绑孔紧密。 ?结构架子高出作业层1m，每步架子满铺脚手板，要求严密牢固并严禁探头板。 7、装饰工程 装饰工程施工前，要组织质监部门、建设、设计、施工单位四方参加的主体结构工程核验收，对已完全体分部工程进行全面检查、发现问题及时处理，清除隐患，并做好装饰前材料、机具及技术准备工作。 1、根据预算所需材料数量，提出材料进场日期，在不影响施工用料的原则下，尽量减少施工用地，按照供料计划分期分批组织材料进场。 2、将墙面找方垂直线，清理基层，然后冲筋，按照图纸要求，分层找平垂直，阴阳角度方正，然后拉线作灰饼。底子 10 参考文献 灰应粘结牢固，并用刮杠刮平，木抹子抹平。 3、罩面应均匀一致，并应在终凝前刮平压光，上三遍灰抹子。 4、油漆、涂料施工: 油漆工程施工时，施工环境应清洁干净，待抹灰、楼地面工程全部完工后方可施工，油漆涂刷前被涂物的表面必须干燥、清洁，刷漆时要多刷多理不流坠，达到薄厚均匀，色调一致，表面光亮。 墙面涂料基层要求现整，对缝隙微小孔洞，要用腻子找平，并用砂纸磨平。 为了使颜色一致，应使用同一配合比的涂料，使用时涂料搅匀，方可涂刷，接槎外留在阴阳角外必须保证涂层均匀一致表面不显刷纹。 8、楼地面工程 楼地面工程只作50厚豆石砼垫层。 做垫层必须先冲筋后做垫层，其平整度要控制在4mm以内，加强养护4,5天后，才能进行上层施工。 10、层面工程 1、屋面保温层及找平层必须符合设计要求，防水采用防水卷材。 2、做水泥砂浆找平层表面应平整压光，屋面与女儿墙交接处抹成R?150mm圆角。 11 致谢 3、本工程屋面材料防水，专业性强，为保证质量，我们请专业人员作防水层。 4、原材料在使用前经化验合格后才能使用，不合格材料严禁使用。 11、水、暖、电安装工程 ?管道安装应选用合格的产品，并按设计放线，坡度值及坡向应符合图纸和规范要求。 ?水、暖安装前做单项试压，完毕后做通、闭水后试验和打压试验，卫生间闭水试验不少于24小时。 ?电预埋管路宜沿最近线路敷设，应尽量减少弯曲，用线管的弯曲丝接套丝，折扁裂缝焊接，管口应套丝用堵头堵塞。油漆防腐等均符合图纸各施工规范及质量评定标准。 ? 灯具、插座、开关等器具安装，其标高位置应符合设计要求，表面应平直洁净方正。 ?灯具、插座、开关等器具必须选用合格产品，不合格产品严禁使用。 ?做好各种绝缘接地电阻的测试和系统调整记录，检查配线的组序一定要符合设计要求。 五、预防质量通病之措施 本工程按优质工程进行管理与控制，其优质工程的目标体系与创优质工程的保证措施在本工程施工组织设计中做了详述。本措施不再述。 12 参考文献 创优质工程除对各分部、分项、工序工程施工中，精心操作，一丝不苟、高标准严要求作业外，关键是防止质量通病。为此，提出防止通病的作业措施如下: 1、砖墙砌体组砌方法: ?、组砌方法:一顺一丁组砌，由于这种方法有较多的丁砖，加强了在墙体厚度方向的连结，砌体的抗压强度要高一些。 ?、重视砖砌体水平灰缝的厚度不均与砂浆饱满度: ?、水平灰缝不匀:规范规定砖砌体水平灰缝厚度与竖向灰缝宽度一般为10mm，但不应小于8mm，也不应小于12mm。砂浆的作用:一是铺平砖的砌筑表面，二是将块体砖粘接成一个整体。规范中之所以有厚度和宽度要求，是由于灰缝过薄，使砌体产生不均匀受力，影响砌体随载能力。如果灰缝过厚，由于砂浆抗压强度低于压的抗压可度。 在荷载作用下，会增大砂浆的横向变形，降低砌体的强度。试验研究表明，当水平灰缝为12mm时，砖砌体的抗压强度极限，仅为10mm厚时的70,75,，所以要保证水平灰缝厚度在8,12mm之间。怎样确保水平灰缝的厚度呢, A、皮数杆上，一定将缝厚度标明、标准。 B、砌砖时，一定要按皮数杆的分层挂线，将小线接紧，跟线铺灰，跟线砌筑。 C、砌浆所用之中砂，一定要过筛，将大于5mm的砂子筛掉。 13 致谢 D、要选砖，将过厚的砖剔掉。 E、均匀铺灰，务使铺灰之厚度均匀一致。坚持“一块砖、一铲灰、一揉挤“的“三一“砌砖法“。 ?砂浆必须满铺，确保砂浆饱满度。 规范规定:多孔砖砌体，水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80,，这是因为，灰缝的饱满度，对砌体的强度影响很大。比如:根据试验研究，当水平灰缝满足80,以上，竖缝饱满度满足60,以上时，砌体强度较不饱满时，要提高2,3倍，怎样保证灰缝饱满度呢, A、支持使用所述的“三一“砌砖法，即“一块砖、一铲灰、一揉挤“。 B、水平缝用铺浆法(铺浆长度?50cm)砌筑，竖缝用挤浆法砌筑，竖缝还要畏助以加浆法，以使竖向饱满，绝不可用水冲灌浆法。 C、砂浆使用时，如有淅水，须作二次拌合后再用。绝不可加水二次拌合。拌好的砂浆，须于3小时之内使用完毕。 D、不可以干砖砌筑。淋砖时，一般以15,含水率为宜。(约砖块四周浸水15mm左右)。 ?注意砌砖时的拉结筋的留置方法: 砖砌体的拉结筋留置方法，按设计要求招待。如设计没有具体规定时，按规范执行。规范规定“拉结筋的数量每12cm厚墙放1根Ф6钢筋，沿墙高每50cm留一组。埋入长度从墙 14 参考文献 的留槎处算起，每边均,100cm，末端应有弯钩”见图。规范还规定:“构造柱与墙连拉处，宜砌成马牙槎，并沿墙高每50cm设2Ф6拉结钢筋，每边伸入墙内,100cm。 2、预防楼梯砼踏步掉角: 楼梯踏步浇筑砼后，往往因达不到砼强度要求，就因施工需要提前使用，既便有了足够强度，使用不慎，都会掉楞掉角。而且有了掉角，修补十分困难，且不定期牢固。为此宜采用两种方式予以防治: ?踏步楞角上，在浇筑砼时增设防护钢筋。 ?踏步拆模时，立即以砂袋将踏步覆盖。(水泥袋或用针织袋装砂)既有利于砼养护，又可保护踏步楞角。 3、楼梯弊端的预防: 防止踏步不等高: 踏步不等高，既不美观，又影响使用。踏步不等高现象，一般发生在最上或最下一步踏步中。产生的原则，一是建筑标高与结构标高不吻合。二是将结构标高误为建筑标高。三是施工粗心，支模有误。为此，浇筑楼梯之间: ?仔细核查楼梯结构图与建筑图中的标高是否吻合。经查核与细致计算无误后，再制作安装模板。 ?浇筑砼中，往往由于操作与模板细微变形，也会使踏步有稍话误差。这一个误差，要在水泥砂浆罩面时予以调整。为使罩面有标准。在罩面之前，根据平台标高在楼梯侧面墙上弹 15 致谢 出一道踏步踏级的标准斜线。罩面抹灰时，便踏步的外阳角恰恰落在这一条斜线上。这样做，罩面完成后，踏步的级高级宽就一致了。 ?如果，施工出现踏步尺寸有较大误差，一定要先行剔凿，并用细石砼或高强度水泥砂浆调整生，再做罩面。 4、堵好脚手眼: 堵脚手眼做得好坏，直接影响装修质量。一是影响墙面抹灰之脱落、开裂也空鼓;二是洒水可沿已开裂的脚手眼进入室内。因此，堵脚手眼的工作万不可忽视、大意: ?将脚手眼孔内的砂浆、灰尘凿掉，清除洁净，洒水湿透眼内孔壁。 ?将砖浸水湿透。脚手眼内外同时堵砌，绝不准用干砖堵塞。 ?用“一砖、一铲灰、一挤塞“三一砌砖法堵塞，绝不准用碎块碴堵塞。 ?砂浆必须饱满(最后的一块砖堵完后，用竹片或扁平钢筋将砂浆塞实，刮平，灰缝要均匀、实心实意，不准不刮浆干塞砖块)。 5、散水砼变形缝的做法: 砼散水的变形缝，常规做法是镶嵌木条，砼浇筑有足够强度后将此木条取出，再灌以沥青砂浆。其缺点是L散水板块相邻高差平整不易保证，木嵌条不可取净，取木条将板块楞角碰 16 参考文献 坏，不灌沥青砂浆而灌热沥青等。 好的做法是: ?、事先按变形的长短、高度(板块砼厚)的制作厚为20mm的沥青砂浆板条; ?砼板块浇筑前，第一块板的断缝处支设模块，砼有足够强度(1.2Mpa)后，拆除侧模板，将预制沥青砂浆板条贴粘在砼板块侧缝表面，接着浇筑第二块板块砼。集资或跳浇散水板块。(靠墙身处不支模板，直接将沥青砂浆板条粘贴)。 ?当板块砼都有了足够强度后，再用加热后的铁铬子，将缝处沥青砂浆板条予以慰汤，使其缝隙深浅一致，交角平顺。 6、卫生间地面漏水的预防: ?现浇砼楼板:沿房间四周墙上翻150mm。 ?找平层:施工前，清理面层须洁净，并湿润砼楼板表面，之后刷一层TG胶素水泥浆。 ?找坡层用细石砼，并找出排队水坡度，坡向地漏，要平整光洁。上刷冷底油一道。 ?防水层:用一布四涂。但沿四周墙上150mm，遇向口时，伸向口外300mm。 ?粘结层:用1:20水泥砂浆厚?20mm，沿墙四周上翻150mm并粉光。注意排水坡度与坡向或做C20细石砼。 7、管道根部的渗漏预防: ?、浇筑钢筋砼楼板，用时准确地将位置、尺寸预留楼板 17 致谢 管道孔。或埋设预留套管。 ?、如为预留孔洞时，要预留万不可事后凿孔或扩孔。如为预留套管进，位置一定要准确。套管要焊上止水钢环。 ?、预留孔洞的模盒或套管一棕要与楼板的模板固定防止错位。浇筑砼时派专人看护，以利及时修正。 ?、地面的做法按设计要求进行或建议甲方按上述“地面漏水防预“中所提做法处理，但防水层必须沿套管或给排水管上翻150mm并与管子贴粘牢固。 ?、如为预留孔洞，等管道安装就位并校正固定后，对预留洞要用与楼板同标号的砂浆(或1:2,1:2.5的水泥砂浆等)填实、捣固，使其与砼结合密实，决不许以碎砖、碎石、杂物随意堵塞。 ?、做地面时，切切注意地面排水坡度与坡向。 8、门窗固定用木砖的改进: 木门传统的固定方法是:用钉子将木门框固定在预先埋设在砖内的木砖上。每边固定点不少于2处，间距?1.2m。 这种传统做法的弊端是:木砖容易松动，木砖漏留，木砖大小倒放等，致使门窗的安装质量受到影响。改进方法是以用C20砼制成120mm及240mm的预制块，内预埋木砖。 ?、木砖埋入预制块模具前，须以防腐处理。 ?、120预制块用于370墙及120墙中。240预制块用于240墙中。 18 参考文献 9、塑钢窗之固定: ?、塑钢窗与墙体的固定用连接点的设置: 距框角?180mm; 间距?600mm。 眼下存在的问题是:设置连接点不足，甚或漏设，这不仅影响门窗板动不稳，更有甚者会影响日后擦窗人的生命安全。为此，日后一定要按图示之要求设置固定杠用连接点。 ?、连接点的钉固方法: 墙体砌筑时，将C20砼预制块，不论砖墙、砼墙、加气块墙、都用射钉将铁板连接条钉在墙上，更有将普通铁钉钉在墙上者，都是极不安全，极不妥的操作方法。 ?、固定门窗框用的连接铁板与钉接: ?、连接铁板条:其规格为:(长×宽×厚)?140mm×20mm×1.5mm 射钉规格为:(直径×长)?3.7mm×42mm 或金属胀锚螺栓:(直径×长)?8mm×65mm 施工中，常常见到连接铁板条规格过小(厚不到1mm)，甚至有的用0.5mm的镀锌铁皮剪成条状做连接铁板条用，用直径4mm的螺钉固定连接铁板条，都不是妥的，或直接用铁钉钉更为不妥。 ?、连接铁板条与塑钢之连接，用塑钢抽芯铆钉，其直径?5mm，不用5mm螺钉或4mm的自攻螺丝。 19 致谢 ?、预防塑钢与铁制连接铁板条之间的电偶腐蚀L: 为了防止塑钢和连接铁板条之间的电偶腐蚀，采取下列措施: ?、采用镀锌钢板制作连接铁板条。 ?、或将连接用铁板条与塑钢之间用塑料膜隔开。 ?、或用密封漆将塑钢与铁板条之间，窗框与墙之间予以封闭以免雨水浸入。 10、给水管道施工 给水管道安装施工比较简单。便是它是承压管，将受较高水压力，如粗心施工，也会带来管道渗漏，为此: ?、管子接口: ?、丝口连接:加工丝扣时要做到:丝扣光滑、端正、不抖丝、不乱扣、有椎度。这五点都要达到。有一点不符合要求，剔出重新加工或切去此端重做。 ?、焊接接口:设计要要求坡口焊时，坡口加工的形式须符合设计要求。不需坡口焊时，在焊前用砂布将管口打磨干净，两管对口间要均匀，不可一侧大，一侧小。焊接时，焊缝高度要符合规范要求。 ?、安装 ?、 安装前弄清图纸，查清管子位置，走向、标高。并做现场查验当实际尺寸与图纸不符合时，提出修正，以免与土建产生矛盾。 20 参考文献 ?、安装时，管子必须找正后再拧紧，不得倒拧，以免损坏丝扣。 ?、下料: 管道不料时，尺寸一定要准确，给水管误差?5mm。为确保下料时尺寸准确，对实际安装位置与尺寸进行实测实量，不要按图纸尺寸下料。同时，必须逐根管道都要实测实量。 ?、水压试验: ?、把好水压试验关，是控制管道安装质量的关键。 ?、压力表必须精确，使用前要进行校验。 ?、试验时，第一要查看压力表的压力降，第二要逐房间察看管道的渗漏情况。 ?、渗水的接头、管子必须返工。大面积漏水的管段必须换掉或修理，并至不再出现“跑、冒、漏、渗“为止。 11、注意配电箱的产品质量验收: 市场采购的配电箱，不少是不符合国家标准的新产品。除新产品的外观质量外，突出的质量缺点是: ?、不设零线; ?、没有设置零线与保护接地汇流排。 这种缺陷的存在，在接线时，往往将箱上的所有插座的零线串接，保护接地串接。这样，当前面的插座坏了，接在后面的几个插座就会发生零线断线或地线断线，造成搞插座没有电，或在发生漏电事故时，漏电开关不动作，严重者造成人员 21 致谢 伤亡。 为此，在采购配电箱时和安装配电箱之前，对其质量进行检查。查看是否分别设置了零线和保护地线汇流排。不合格者，不得使用。 12、插座接线: ?、单相二线插座:原则是“开关永远控制相线“。 ?、单相三线插座:面对插座的右孔接相线，左孔接零线。 13、电器的接地 电器安装中，首先考虑的就是用电安全。低压系统地接地保护最优形式就是“三相五线制供电形式“，它非常适用于分散的民用建筑，也适用于施工现场的临时供电。 从电源时入配电箱之后，从接地板的引上线和电源中性点的焦点处，向室内分出保护线PE和进入电路的零线N，在建筑物地也不得混淆，困为，一旦线进入电路，就有电源通过，混淆后，就会引起漏保护器跳闸，影响正常使用。所以在用户配电线路中，插座中的线和线应该统一有颜色的区别。 六、工程进度计划 工期控制: 要工程计划自2004年8月15日开工，2005年7月10日竣工，总工期330天。 为保证工期目标的实现，将施工过程划分为五个阶段。 1、基础施工阶段: 22 参考文献 自2004年8月15日至9月30日为基础工程施工阶段，本阶段需要完成定位放线、挖工、砂砾垫层、条形基础砼、毛石基础、地圈梁等项目。同时，安排人员按图纸设计要求预制门、窗梁主体结构钢筋制作，模板配制，主体施工做好准备工作。 2、主体施工阶段: 自2004年10月1日至2004年12月30日是主体施工阶段，本阶段要完成墙体砌筑，预制过梁安装，现浇钢筋砼，梁、板的支模、砼等项目。 主体施工阶段组织流水施工，每层主体施工15天。施工期间，水、暖、电施工人员密切配合，作好预留、预埋工作，避免事后在墙体上打洞。 3、装修施工阶段: 自2005年3月1日至2005年6月20日为装修工程施工阶段。 4、安装工程施工阶段: 自基础工程至装修工程，安装工程施工贯穿始终，从时间上虽然与土建同步进行，但本工程设计有给排水、采暖、一般电照处还有电话、有线电视，所以说，是一个水暖、电等较齐全的工程。为此，在劳动力安排上专门有水暖工、电工施工班组与土建施工密切配合，相对独立地完成水暖、电安装工程施工任务。 23 致谢 5、工程收尾交工阶段: 本阶段主要做好成品保护及清理等工作。 七、施工平面布置(见附图) 施工平面布置原则是: 1、尽最大可能少占施工用地，对划定的施工用地，作合理安排; 2、塔吊固定后，主要材料及搅拌机械的布置，以其服务业范围为准，紧凑布置。 3、根据工程进度，动态管理施工总平面，该高速时及时调整; 4、交通道路、供水、供电、消防一次到位进行布置，确保道路通畅，供水供电空耗小，供应充足，并确保工地消防安全。 5、建立文明施工现场:材料、配件、工棚、厕所、大宗材料按施工平面图严格要求就位管理，周转材料堆放有序。 八、施工组织措施 本工程采取项目管理法，按目标进行管理与控制，以目标计划来指导管理与控制行动，变以往以行动来实现目标的被动管理方式为以目标指导行动的主动的主动管理方式。将主动管理与被动管理相结合、前馈控制与反馈控制相结合，事先控制与事中、事后控制相结合。 ?、确保工程进度、实现合同工期的措施: 24 参考文献 1、工期目标:(平面流水、主体交叉施工) 控制工期目标330天; 其中:?0.00以下工期目标45天; 主体结构工期目标:90天; 内、外装饰工期目标:80天; 水暖电安装工期目标:90天; 收尾工期目标:10天。 2、确保工期目标的措施: ?、组建职能完善、人员配套、分工明确的施工项目管理组: 项目经理:统筹工期目标，制定工期目标施工措施，决策生产要素供应与优化配置，检查平衡工期目标的实施; 技术负责人:制定工期目标计划实施的技术措施，监督按工艺程序施工，解决施工技术措施实施中工期目标计划之失衡; 解决施工技术措施实施中工期目标计划之实施，协调工种之穿插，布置与平衡生产要素，做好施工计划之安排与统计; 料具供应员:组织材料、构配件、机具之供应，根据生产进度编制料具供应计划; 财务管理员:根据工期安排与施工进度计划落实资金之供应，提出月奖金之收支计划，按期收取工程进度款; ?、按分部分项工程进度制定施工技术措施，制定合理施 25 致谢 工流水程序，严格要求操作程序与操作要点之管理，保证工期目标计划之顺利实施; ?、以日调度日平衡为手段，项目经理及有关人员跟踪检查工期目标计划之实施，对工期目标计划做动态管理与监控; ?、采取激励措施，对工期、工程质量、安全生产、文明施工的管理者与操作者有上好成绩者予以奖励。 ?、确保工程质量，实现人同质量目标措施: 1、质量目标: 工程质量总目标:合格，按合格目标进行控制与管理。 其中:基础分部工程质量目标:合格; 主体工程质量目标:合格; 装饰工程质量目标:合格; 屋面工程质量目标:合格; 门窗工程质量目标:合格; 地面楼地面工程质量目标:合格; 给排水及供暖工程质量目标:合格; 电气、照明工程质量目标:合格; 2、确保工程质量目标计划实现的措施: ?、项目经理部职能组织人员分工明确、职责分明 项目经理:施工项目的本权负责人，是质量第一负责人。主管质量之制定，监控质量目标计划之实施评价与激励; 技术负责人:主持质量目标实施的技术措施之制定，确保 26 参考文献 质量目标与技术措施对有关工长、作业班长之技术交底、监督技术措施之执行、作好跟踪检查与操作生产调查、建议项目经理与总工长调整作业布置与调换不良作业人员; 总工长:监督施工技术措施之履行、调整不良作业人员之岗位、作好材料构配件事先检查、监控配合比的严格执行; 有关工长:跟踪检查操作要点之执行、纠正不良作业事件。作好自检、与检、交接质量检查。作好工序、分项工程、分部工程质量进行检查、验收。建议对不良作业人员进行岗位调整; 有关班组长与班组质量检查员:对本班人员进行班前操作交底，进行班后作业自检与奖评，监督本班组人员严格操作要点进行作业，参与互检与交接检查，调换不良作业人员岗位; ?、针对本工程特点与本公司的质量通病，由技术负责人设置质量控制点，并制定操作要点与防治措施，实行重点监控; ?、工程质量是企业生命，工程质量人人有责，工层层确保工程质量的技术交流; ?、对工程质量施行“开路“、“一票否决“、“挂牌作业“。工程质量与进度发生矛盾，以质量为主;工程质量与人员安排发生矛盾，以质量为主调换人员;工程质量与材料发生矛盾，以质量为主调换材料;工程质量与机具发生矛盾，以质量为主调换机具;工程质量与工资挂钩，施行优质优奖; ?、作好材料、构配件的事先检验与控制，把好三关: 把好材料、构配件进场验收关:不合格者不准进场; 27 致谢 把好材料复试关:对主材料(钢材、水泥、骨料、砖、装饰材料)作好复验，不合格材料不准使用; 把好材料使用关:正确执行配合比，做好材料计量、正确按规格、品种、数量、强度使用材料，劣材不充好材用，好材不做劣材用，物尽其用; ?、作好反馈工作:事先了解可能出现质量的部位与质量事件以及可能出现质量风险，并制定防范措施，予以事先控制; ?、完善项目经理部的质量保证体系与质量管理的法规体系。 ?、确保安全目标实现，保证安全施工的措施: 1、安全目标计划:本项目施工全过程中 ?、消灭重伤事故 ?、消灭伤亡事故 ?、消灭多人事故 ?、轻伤事故率:2? 2、确保安全生产的措施 ?、项目经理部有关要员与职能机构，对确保安全生产分工明确，职责分明; 项目经理:是企业法人代表在本项目施工管理听全权委托代理人，是安全生产的第一负责人，主持安全措施之制定，组织安全教育与培训，组织安全设施之搭设，组织现场安全宣传与监控，组织项目安全交底，审核五种人员安全作业资格(电 28 参考文献 气、起重、焊接、机动驾驶、商空作业)，组织劳动保护用品之购置与保证，监督安全措施之实施。 技术负责人:负安全生产的技术责任，制定安全措施，主持安全教育的培训，监督安全措施之实施，对有关工长、专业工种、班组长作好安全交底，建议调换不重视安全生产的管理人员与作业人员。 总工长:对有关工长、班组长作安全交底，监督安全措施之实施，调换不重视安全作业人员，监督设施搭设，组织施工平面之布置，监督违章作业，组织与监督有关工长与班组长安全程序施工。 有关工长:对本工种作业班组及人员作安全作业交底，监督本工种有关作业规程施工操作，调换不重视安全的作业人员并作专项安全检查交底与检查。 专职安全检查员:监督有关工种按作业规程作业，跟踪检查安全作业与安全设施之搭设防，建议调换违章工作人员，时时事事宣传安全作业的重要性，检查劳动保护用品之发放与使用。 班组长与班组安全检查员:作好班前安全作业交底班后安全作业奖评，随时检查本班组作业人员按安全检查规定作业，建议奖励安全生产有功人员，随时纠正违章作业，调换不重视安全生产作业人员之岗位。 ?、按工种特点制定工种安全作业交底与作业规程，并进 29 致谢 行两级安全交底(技术人对总工长、工长交底;总工长、工长对班组长及作业人员交底)。 ?、编制现场安全措施，并贯彻在施工全过程。 ?、作好安全教育及现场安全宣传。安全教育分为新工人入场教育(项目经理及技术负责人负责)分部分项工程开工前教育(总工长、有关工长负责)工序施工的班前教育与班后奖评(有关工长、班组长负责)。现场安全宣传内容为安全标志、现场安全规则、“三宝”、“四口”利用，标志等，安全检查员负责监督实施。 ?、 每个月，项目经理组织一次现场安全大检查。由有关工长、总工长、专职安全员参加，随检查随整改随奖评。 ?、五大专业工种持证上岗 ?、本工程开工前，对施工机械、施工用电等重点编制安全技术措施。 ?、现场文明施工措施: 1、现场文明施工指标: ?、按施工平面图布置材料、机械、电路及管路铺设、临时设修建、道路修建、防火消防设施安设、交通要道防护; ?、工完场清、随时清、时时清、班后清、使现场整洁有序。食堂、宿舍清洁卫生; ?、现场文明标志，安全标志，施工责任标志等设齐全完整。 30 参考文献 2、确保现场文明责任制: ?、明确现场文明施工责任制; 项目经理:负布置; 有关工长:负清场责任、督促、奖评责任; 有关班组长:负责场清、时时清、班后清责任; 总工长:负机械按平面图就位责任、监督施工平面图严格执行责任。 ?合理利用现场，科学布置施工总平面图，务使平面图规划合理，物资设备有序。 ?、与每个月安全检查之同时，项目经理组织有关人员对文明施工进行检查，随检查、随纠偏、随整改、随奖评。 ?、综合考评 按区建议厅96年4月22日颁发的“工程现场综合考评办法”，每月末对本工地现场进行一次综合考评检查，并认真打分，由项目经理组织公司派人参加。 九、工程质量控制标准 ?、质量标准 1、分项工程 (1)、合格: ?、保证项目，必须符合相应评定标准的规定 ?、检验批项目，抽查点应符合相应质量评定标准的合格规定; 31 致谢 ?、实测项目，抽查点数中，建筑工程有80,以上，建安工程有80,以上的实测值应基本在到相应质量检验评定标准的规定。 (2)、注意:当分项工程质量不符合相应质量检验评定标准合格的规定时，必须及时处理，并以按以下规定确定其质量等级。 ?、返工重作的，可重新评定质量等级; ?、经加固补强或经法定检测单位鉴定能够达到设计要求时，其质量仅能评为合格; ?、经法定检测单位鉴定达不到原设计要求，但经设计单位签认，可满足结构安全和使用功能要求，可不加固补强的，或经加固有补强改变外形尺寸或造成永久性缺陷的，其质量可定为合格。 2、分部工程 ?、合格:所含分项工程的质量全部合格; 3、单位工程: ?、合格:?所含分部工程的质量全部合格;?质量保证资料应符合本标准的规定;?观感质量评定得分率达到90,以上。 ?质量保证资料应符合本标准的规定; ?观感质量评定得分率达到90,及其以上。 ?、工程分解体系:(见附图) 32 参考文献 ?、目标体系: 1、目标保证体系: 工序作业质量目标(保证)保证分项目标(保证)分部质量目标(保证)单位工程质量目标。 2、目标体系:由工序作业质量目标完成，首先制定工序作业质量目标，其次制定分项质量目标，再其次制定分部工程质量目标，最后制定单位工程质量目标，这样就形成了一个单位工程的完整的目标体系。 本住宅楼，其目标体系制定如下: ?、这一单位工程，由下列分部工程组成:地基与基础工程、主体结构工程、装饰工程、层面工程、上下水与采暖、电气六个分部工程。 ?、地基与基础分部工程由下列分项组成:挖坑、砂砾垫层、C10砼垫层、条形基础、毛石基础、C30钢筋砼地梁、防潮层、回填土七道分项工程组成。 ?、主体结构分部工程，由下列分项组成:砌体、梁、板、C20构造柱，C20圈梁等分项工程。 ?、装饰分部工程由下列分项组成:一般室内抹灰、外墙抹灰墙面、刷涂料、楼地面、门窗五道分项工程。 ?、屋面分部工程由下列分项组成:屋面找水平、保温层、卷材防水层、瓦屋面四道分项工程组成。 ?、上下水与采暖分部工程由下列分项组成:上水管道安 33 致谢 装`上水管道附件与卫生器具安装、采暖管道安装、采暖器附件安装四个分项工程。 ?电气分部工程由下列分项组成:配管及管内穿线、护套配线、电气照明灯具及配电箱安装、接地装置四道分项工程。 3、质量目标制定: ?、首先确定单位工程的质量目标;工程质量目标，就是单位工程的质量评定等级，这个目标，在工程承包合同中已做了明确界定(是合格);其次，规划六个分部工程的质量目标;要明确哪几个分部工程质量必须达到合格标准，才能确保单位工程达到合格。 ?、质量目标制定依据: ?、两个承包合同:工程承包合同中规定的本单位工程的目标;项目经理经营承包合同中明确的质量责任目标; ?、有关法规、标准、定额; ?、有关图纸、招标文件、施工组织设计、资料; ?、生产要素的实际状况与动态; ?、设计要求与有关说明。 ?、以地其基础分部工程为例，其质量目标如下: ?、基础分部工程的分项工程质量目标如下图: ?、其他分部工程的分项工程的质量目标，中标后由项目经理部制定。 ?、目标控制与管理: 34 参考文献 1、目标控制:项目中在实现所定目标过程中，按预定目标计划实施(也就是将所定目标做为管理活动的中心)，在实施管理的过程中，由于各因素会对之产生干扰，项目经理部就要通过检查，获取目标实施中信息，将之与原目标计划进行比较，发现偏差，采取相应措施纠正偏差，确保目标计划的正常实施，最终获得预定目标计划之实施。这是一种将经济活动和管理活动的任务，转换为具体目标加以实施和控制的主动管理法，它的精华就是以目标来指导行动。 2、实行目标管理或控制，要有两个条件 其一:有一个明确的目标计划体系，如上所述，首先，将施工项目进行分解，形成一个工程分解体系，其次根据工程项目的分解体系，从单位到有关工序制定目标计划，使这形成一个目标计划体系。这样就便于实行目标控制与管理了。 其二:有一个合格的控制与管理体系。我们的控制与管理主体就是项目经理与其相应在的有关作业层(工程队)，直到作业班组，这就形成了一个控制与管理的工作体系。 ?、工程施工体系(生产体系): ?、质量控制与管理体系(组织体系): ?、质量控制与管理法规体系: 3、施工阶段质量控制的全过程: 4、施工阶段质量控制原则: ?、以预防为主，重点做好事前控制，防患于未然，将质 35 致谢 量问题消除在萌芽状态; ?、坚持质量标准，严格检查，热情帮助; ?、结合工程特点，结合实际确定控制范围深度与采取的控制方法; ?、尊重事实，尊重科学，以理服人处理质量问题。 5、施工阶段质量控制依据: ?、有关原材料技术标准; ?、有关构配件取样试验标准; ?、有关技术鉴定书; ?、有关操作规程; ?、有关规范及验收标准。 ?、施工阶段工程质量管理与控制方法: 1、有关技术文件的编制与审核: 这是对施工阶段工程质量进行全面管理与控制的重要手段。 ?、审核进入施工现场各分包单位的技术资质证明; ?、编写开工报告并审核上报; ?、编写施工方案或施工组织设计，对确保工程质量有可靠技术措施，审核后上报; ?、编写分部分项工程及重点部位的技术与安全操作要点，并做了全面交底; ?、原材料、构配件取样送验，并审查试验报告; 36 参考文献 ?、进行图纸会审送签署会审记录; ?、对生产五要素(材料、机械、人员、资金、施工方法与环境)进行事先审查。 2、质量监督与检查: ?、检查内容: ?、开工之前检查:目标是检查是否具备开工条件，开工后能否保证工程质量，能否确保工程连续正常施工。 ?、工序作业检查:检查是否按规范、规程与施工方案，交底文件进行作业; ?、工序交接检查:在自检、交接检、专职检的基础上，对主要工序和对工程质量有重大影响的工序，由有关工长、专职检查员、甲方代表、监理工程师做工序交接验收检查; ?、隐蔽工程检查:凡属隐蔽工程，必须由专职检查员，甲方代表或监理工程师会同一起隐蔽检查验收，并经监理工程师或甲方代表签证后，方能掩盖; ?、停工后再复工前的检查:需经监理工程师或甲方代表检查认可后，方能下复工令复工; ?、分项、分部工程，均应经监理工程师或甲方代表检查认可后，方能下复工令复工; ?、随班跟踪检查:对主要工序容易产生质量事故或通病的工序，专职检查员及有关工长，随班跟踪检查。 ?、检查方法: 37 致谢 ?、目测法:看、摸、敲、照 看:根据质量标准，进行外观目测; 摸:手感检查; 敲:以工具敲击，进行音感检查; 照:对暗阴部位以镜子反光检查; ?、实测法:吊、量、套、靠 吊:以托线板、线锤检查垂直度; 量:以测量工具、计量仪表对断在尺寸、轴线、标高、湿度、湿度检查; 套:以方尺套方，辅以塞尺检查; 靠:以直尺辅以塞尺进行检查; ?、试验检查: 必须通过试验，才能对质量进行判断，此时使用此方法。 3、工序的质量控制: 工程项目的施工过程:由一系列相互关联，相互制约的工序所构成。工序的质量是工程项目整体质量的基础。为把工程项目的产品质量管理好，以预防为主，首先就是将工序质量管理好。 工序质量包括两个内容:其一是工序活动条件的质量(即每道工序之投入的五要素:人、材、机、资金、技术)要符合要求;其二是工序活动效果的质量(即每道工序施工完成的工程产品要达到有关质量标准)要符合标准要求。 38 参考文献 ?、工序质量控制的内容: ?、确定工序质量控制流程: 每道工序完成后(工序产品)?施工自检、互检?会同工长检查验收?通知监理工程师或甲方代表进行工序检查，并办理工序质量验收签证?下道工序施工。 ?、如上所述，工序活动条件，是指影响工程质量的诸要素(五要素)。找出影响工程质量的重要因素，并加以控制，才可达到工序质量控制之目的。 ?、及时检查工序质量，并进行分析判断。 ?、设置工序质量控制点: 质量控制点是指:为了保证工序质量而需要控制的重点或部位，或者是薄弱环节，对设之质量控制点可以首先析其可能赞成质量隐患的原因，再针对隐患原因，制定出对策予以预先控制。 ?、工序质量控制点的设置: 设置工序质量控制点，并对之进行控制，是对工序质量进行预检的有效措施，要根据工程特点、重要性、复杂程度、准确性、质量标准与要求，全面合理的选定质量控制点，它可能是结构复杂的某一工程项目，也可能是技术要求高，施工难度最大的某一结构构件，也可能是某一分部工程，也可能是影响工序质量的某一个环节。技术操作、材料、机械、施工顺序、技术参数、自然条件、工程环节都可以作为质量 39 致谢 控制点来设置，主要视其对质量性之影响的大小及危害程度而定。举例如下: ?、人的行为:避免人的行为失误赞成质量事故。对高空、高温、水下、危险作业，易燃易爆作业，吊装作业，动作复杂而快速运转的机械作业，精密度及技术要求高的作业，都应从人的生理缺陷、心理活动、技术能力、思维方法、思想素质等方面进行考核，反复交底，以免由于行为的错误，导致违章作业，产生质量事故; ?、物的状态:有的工序质量控制中，以物的状态为控制重点如施工精密与施工机具有关;如计量不准与计量仪表或计量设备有关，又如主体义叉或多工种密集作业与作业有关等。 ?、材料质量与性能:材料性能与质量直接影响到工程质量。 ?、施工顺序:有的工序作业，必须严格控制相互之间的操作施工顺序，如有违背，将出现对质量不利影响。 ?、技术间歇:有的工序作业，工序之间的技术间歇，其时间性很强，如不严格控制，就会影响工程质量。如砖墙砌筑完成后，一定要有,10D的技术间歇，以便让墙体充分沉陷、稳定、干燥，然后才能抹灰，如违反，立即抹灰，会形成灰面脱落、空鼓。 ?、技术参数:有些技术对数与质量有密切关系，必须 40 参考文献 严格控制。如:砼配合比，外加剂掺量，夯实土的最佳含水量等。 ?、常见之质量通病:如“渗、漏、泛、堵、壳、裂、砂、锈“等通病的部位，要事先研究消除对策，采取预防措施。 ?、新工艺、新材料、新技术之应用:都必须事先鉴定试验，或虽有鉴定与试验，但本施工单位首次采用，缺乏经验，也应设为质量控制点，严加控制。 ?、质量不够，不合格率较高的产品:这些产品，根据数据统计，表明质量波动较大，不稳定，不合格率较高，应设为质量控制台点，予以控制。 ?、施工阶段质量影响因素(五要素)的控制: (本节只涉及人、材、机、方法、环境五要素，它属于事前控制控制之范畴) 1、人的控制:指直接参与工程实践的组织者、指挥者、操作者。对人进行控制之目的，是避免人的失误，并调动其积极性。其要点如下: ?、人的技术水平:人的技术水平高低，直接影响到工程质量之水平，为此，对技术复杂，难道大，精密要求高的工序操作，要由技术熟练、经验丰富的人来完成。必要时，对其技术水平予以考核。 ?、人的生理缺陷:根据工程特点和作业环境，对人的 41 致谢 生理缺陷严加控制。如反应迟钝，应变能力差的人，不能操作快速运行，动作复杂的机械设备等。 ?、人的心理行为:人的心理行为受社会、经济、环境、人际关系之影响，并要接受组织与管理的约束。因为，其劳动态度、注意力、情绪、责任心有不同地点、不同时间有不同变化，为保证质量万无一失，在关键工序和操作上，要控制思想活动，稳定其情绪。 ?、对材料的质量控制: 材料质量工程质量的基础，材料质量不符合要求，不可能干出符合质量标准的工程。所以，对材料质量进行控制，是提高工程质量的重要保证，材料控制要点如下: ?、订货:对主要装饰材料及配件，订货前，需查清生产厂家情况，看样，向甲方提供样品，同意后，才可正式订货。 ?、主要设备:订货前，和甲方和监理工程师提出申请，核实是否符合要求; ?、主要材料进场时，须具备出厂合格证或化验单，或乙方复检单。所有材料必须具备检验单并经监理工程师验证后方可正式使用; ?、所有构配件，皆必须具备厂家批号及出厂合格证; ?、凡标志不清或有质量怀疑的材料，一定进行复试; ?、现场配制的材料，先提出试配要求，一定进行复试; 42 参考文献 ?、对材料性能、质量标准、适用范围、对施工要求等必须充分了解，慎重选用。如红色大理石或带色纹(红、暗红、金黄色纹)的大理石，因其易风人剥落，不宜用于外装饰。早强三乙醇不能用作抗冻剂等。 3、施工机械的控制: 施工机械对项目的施工进度及质量有着直接影响，从保证施工质量出发，必须从其选型、主要参数、使用操作三方面进行控制; ?、机械的选型: 选择之原则是:因地制宜，因工程制宜，技术上先进，经济上合理，生产上适用，性能上可靠，使用上安全，操作上方便，维修便利。 ?、主要参数: 其性能参数，要能满足施工要求，保证质量要求。如选用超重机械时，必须使其参数能满足超重、超重高度、超重半径的要求。 ?、使用与操作: 合理使用，正确操作，是保证施工质量的主要环节。如超重机械要确保四限位装置齐全(行程、高度、高幅、超荷)。 4、施工方案正确与否，直接影响到项目的进度、质量、成本控制施工方案考虑不妥，会拖延工期、影响质量、增加成本。为此，选定施工方案时，必须结合工程实际，从技术、 43 致谢 组织、管理、经济等方面进行全面分析，综合考虑。 5、环境因素控制: 项目施工的环境因素有:技术环境(地质、水文、气象等)，管理环境(质量保证体系、质量制度等)，劳动环境(劳动组合、劳动工具、工作面等)。环境因素对质量之影响具有复杂而多变之特点，因之，对主要采取有效措施加以控制，对环境之控制，又与方案及技术措施有关。 ?、施工阶段的工程预检: 预检是指，工程未施工前所进行的预先检查。审保证质量，防患于未然的有力措施。 ?、建筑物位置、座标、标高:预检座标标准桩、水平桩。 ?、基础工程:预检轴线、标高、预留孔及洞、预埋件位置与数量; ?、砌体工程:预检墙身轴线、楼层标高、砂浆配合比划预留孔洞位置及尺寸; ?、钢筋砼工程:预检模板尺寸、轴线、标高、支撑、预埋件、预留孔等;钢筋型号、规格、数量、锚固长度、焊接、绑扎、保护层等;砼配合比、计量手段、外加剂、养护条件等; ?、主要管线工程:预检标高、位置、坡度、管线等; ?、构配件工程:预检安装位置、型号、标高、支承长 44 参考文献 度等; ?、电气工程:预检变电配位置、高低压进出口方向、 电缆沟位置、标高、送电方向。 ?、成品保护: 对完成品，进行妥善保护，确保质量、顺利竣工。 ?质量与安全组织保证体系 ?质量与安全法规体系 ?工程质量控制体系 ?进度控制系统 45