交通信号灯数字电路设计
数字电路交通信号灯设计
WuYi University数电课程设计题目：两路交通灯设计院系：电子工程系专业：电子信息工程班级：电信（2）班学号：20094082041学生姓名：周磊指导教师：范有机摘要本文主要对此次数电开放实验进行总结性报告，罗列了电路的电路原理与流程图、硬件结构设计、焊接与调试。
对于出现的问题进行解释说明其一系列后续工作的介绍。
AbstractIn this paper, the number of power open to this experiment summary report, a list of the circuit schematic and flow diagram, hardware design, welding and debugging. For the problems to explain a series of follow-up work on its introduction.1．绪论 (4)2硬件电路结构设计 (4)2.1设计要求及电路流程图 (4)2.1.1设计要求 (4)2.1.2电路流程图 (5)2.2单元电路设计 (5)2.2.2交通等状态显示设计 (8)2.2.3秒信号设计 (10)2.2.4置数控制系统设计 (11)3．制板焊接与调试 (14)3．1制板 (14)3．1．1PCB图的制作 (14)3.1.2电路板的制作 (14)3.2焊接 (15)3.2.1准备工作 (15)3.2.2实际焊接 (15)3.3电路调试 (15)3．1.1准备工作 (15)3．1.2具体调试 (16)3．3.1故障分析 (16)4．改进与创新 (17)5．原器件清单 (17)6．参考文献 (17)总结 (18)附录 (19)两路交通灯设计1．绪论交通信号灯与我们的生活紧密相连，设计交通灯不仅具有实用性,还加深了本人对数字电路理论知识的理解。
通过这次动手实验，死板的课本知识就融入到动手能力中去了。
数字电路第4次实验 路口交通灯设计
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实验六 交通灯控制系统
第8章 常用组合逻辑电路设计
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10.1 交通灯控制系统
交通灯控制系统是一个比较简单的数字系统，它是通过 控制交通道路的通行和等待时间来实现交通控制的，因此控 制系统的主要功能是实现红、绿灯状态控制并显示当前状态 持续的时间。这里设计的一个交通控制系统具有紧急状态、 测试状态和正常工作三种状态。紧急状态用于处理一些突发 的状态，如戒严等，此时双向路口禁止通行；测试状态可用 于检测信号灯和数码管的硬件是否正常；正常工作状态则用 于双向路口的信号灯控制。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.6是双向路口控制模块的功能仿真波形，从图中可 以看出输入信号中主干道的红、绿、黄灯时间分别为6秒、9 秒和2秒，因此次干道的红、绿、黄灯时间应分别为11秒、4 秒、2秒，从图中可以看出复位信号由低变高后，主干道信号 灯prim_ryg_light=3'b001，即绿灯状态，次干道信号灯 seco_ryg_light=3'b100，即红灯状态。次干道的红灯时间(11秒) 是主干道的绿灯(9秒)和黄灯(2秒)时间之和，主干道的红灯时 间(6秒)是次干道的绿灯(4秒)和黄灯(2秒)时间之和。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.4所示是紧急状态控制信号emergency变化为1后电路 的工作状态，wait_time=8'h88(图中显示的符号是十进制数， 为-120)，信号灯ryg_light=110，即红、黄灯同时亮的状态。 当emergency无效后，输出信号又继续之前的工作状态。
第8章 常用组合逻辑电路设计
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图10.1 主干道复位仿真波形
第8章 常用组合逻辑电路设计
数字电子交通信号灯控制电路设计
课程设计任务书交通信号灯控制电路设计说明书1.设计目的加强学生对数字电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力；为毕业设计（论文）奠定良好的基础。
2.设计任务2.1设计指标能实现30s、5s、20s、5s的交替转换并且可以顺计时，当30s计时到时，主干道绿灯亮，支干道红灯亮；当5s计时到时，主干道黄灯亮，支干道红灯亮；20s时，主干道红灯亮，支干道绿灯亮；又一个5s时，主干道红灯亮，支干道黄灯亮。
从而使得交通能够维持着良好的秩序。
2.2设计要求1、主、支干道交替放行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒；2、每次绿灯变红灯时，黄灯先亮5秒钟，此时原红灯不变；3、用十进制数字（递增计数）显示放行和等待时间；3.交通信号灯控制电路的组成和工作原理3.1交信号灯控制电路的构成定时器的构成方法很多，我的电路设计中，定时器由74ls160的同步置数和74ls163的同步清零共同实现。
控制器部分由两块4选1选择器74153及两个D触发器组成，具体链接如下将会一一介绍。
3.2原理分析交通灯控制器是主要由控制器、定时器和秒脉冲信号发生信号等部分组成。
秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
逻辑基本框图中：T L：表示主干道绿灯亮的时间间隔为30s，即主干道车辆正常通行的时间间隔。
定时时间到，T L=1，否则，T L=0。
T Y：表示黄灯亮的时间间隔为5s。
定时时间到，T Y=1，否则，T Y=0。
T H：表示支干道绿灯亮的时间间隔为20s。
定时时间到，T H =1，否则，T H =0。
S T：表示定时器到了规定时间后，由控制器发出状态转换信号。
由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
3.3基本逻辑功能框图4. 交通信号灯控制电路的电路设计4.1定时电路的设计定时器在信号的S T 作用下，首先清零，然后随着脉冲的到来，定时器从零开始进行增1计数并向控制器提供定时信号T L 、T Y 及T H 。
红绿灯数字逻辑电路设计
红绿灯数字逻辑电路设计，咱也来聊聊嘿，各位朋友们，今天咱们不聊那些高大上的科技新闻，也不谈那些让人头晕的编程语言，咱们来聊聊咱们日常生活中经常能见到的红绿灯，特别是它的数字逻辑电路设计。
你可能会说：“红绿灯？不就是红黄绿三个灯嘛，有啥好聊的？”嘿，这你就说错了，红绿灯背后可是藏着不少的数字逻辑和电路设计的小知识呢！一、红绿灯的基本工作原理咱们先来说说红绿灯的基本工作原理。
红绿灯啊，其实就是一个交通指挥员，它用红、黄、绿三种颜色的灯光来告诉咱们什么时候该停车，什么时候该走。
红灯一亮，那就是告诉你：“嘿，哥们儿，停一停，现在不能走！”绿灯一亮，那就是说：“好嘞，现在可以走了，注意安全！”黄灯呢，就是过渡一下，告诉你：“哎，哥们儿，准备准备，要变灯了！”二、数字逻辑电路是啥？说到红绿灯的数字逻辑电路设计，咱得先明白啥是数字逻辑电路。
其实啊，数字逻辑电路就是一堆电子元件（比如二极管、晶体管啥的）按照一定的逻辑规则连接在一起，能够实现一些特定的功能。
比如咱们常用的计算器、电脑，还有咱们今天要说的红绿灯，都离不开数字逻辑电路。
三、红绿灯的数字逻辑电路设计红绿灯的数字逻辑电路设计啊，说起来也简单，但里面可是有不少门道的。
咱们知道，红绿灯得按照一定的顺序和时间来变换颜色，对吧？那这就需要一个计数器来帮忙了。
这个计数器就像咱们平时数数一样，数到一定的数量就换个灯。
咱们先来看看红绿灯的电路结构。
红绿灯电路啊，主要包括四个部分：脉冲发生器、计数器、译码器和信号灯。
脉冲发生器就像个心脏，不停地发出“滴答滴答”的脉冲信号，给计数器提供动力。
计数器呢，就像咱们数数一样，数到一定的数量就告诉译码器：“嘿，该换灯了！”译码器呢，就像个翻译官，把计数器的指令翻译成咱们能懂的灯光信号，然后控制信号灯亮起来。
咱们再来说说计数器的设计。
计数器啊，其实就是个能数数的电路。
它有个特点，就是能记住自己数了多少个数，然后按照一定的规则来变换数字。
交通灯系统 用数电 实现
3、定时系统设计 根据设计要求，交通灯控制系统要有一个能自动 装入不同定时时间的定时器，以完成30秒、20秒、 5秒的定时任务。 定时器：由两片CD4029构成的二位十进制可预置减 法计数器完成。 时间显示：时间状态由两片74ls47和两只数码管对减 法计数器进行译码显示。 预置数：通过三片8路双向三态门74ls245完成。一 输入数据到减法计数器的置入由状态译码 器的输出信号控制不同的74ls245的选通信 号来实现。
设计方案
该交通灯控制系统的组成框图如下图所示
译码、
红灯闪烁控制器
置数控制
状态控制器
秒脉冲发生器
交通灯控制系统工作框图
状态控制器：主要用于记录十字路口交通的工作状 态，通过状态译码器分别点亮相应状态的信号灯。 秒信号发生器：产生整个定时系统的时基脉冲。 减法计数器：对秒脉冲减计数，达到控制每一种工 作状态的持续时间。其回零脉冲使状态控制器完 成状态转换，同时状态译码器根据系统下一个工 作状态决定计数器下一次减计数的初始值。减法 计数器的状态由BCD译码器译码、数码管显示。 在黄灯亮期间，状态译码器将秒脉冲引入红灯控 制电路，使红灯闪烁。
例如： 当状态控制器在S1（Q2Q1=01）或在S3 （Q2Q1=11）时，要求减法计数器按初值5 开始计数，故采用S1、S2为逻辑变量而形 成的控制信号Q1去控制输入数据接5的 74ls245的选通信号。由于选通信号要求低 电平有效，故Q1经一级反相器后接在 74ls245的选通地信号端。 同理：30秒用主干道绿灯信号选通。 20秒用支干道绿灯信号选通。
状态控制器电路为：
2、状态译码器设计 主、支干道上红、黄、绿信号灯的状态主 要取决于状态控制器的输出状态。对于信 号灯的状态，“1”表示灯亮，“0”表示灯灭。 它们之间的关系如下真值表：
数字电路--交通信号灯的自动控制设计报告
课程设计报告课程: 数字电路题目:交通信号灯的自动控制院系: 淮北师范大学信息学院专业: 2012级电子信息科学与技术学号: 201218052034姓名: ***指导老师: **完成日期: 2014 年 06 月 06 日一、课程设计题目：交通信号灯的自动控制背景：随着经济建设的发展，交通日益繁忙，事故时有发生为了保障行人和行车的安全，在十字路口上，都增设了交通灯控制器。
而且大道通常有车，小道很少有车。
设计要求：1、通常情况下，大道绿灯亮，小道红灯亮。
2、若小道来车，大道经6秒由绿灯变为黄灯；再经过4秒，大道由黄灯变为红灯，同时，小道由红灯变为绿灯。
3、小道变绿灯后，则经过10秒钟后自动由绿灯变为黄灯，在经过4 秒变为红灯，同时，大道由红灯变为绿灯。
设计说明和提示:1、灯的变化出现四个状态，用“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，其状态表如下：表一大道小道绿（G大）黄（Y大) 红（R大）绿（G小) 黄（Y小）红（R小）1 0 0 0 0 10 1 0 0 0 10 0 1 1 0 00 0 1 0 1 02、原理图分析：控制器：信号灯有四个状态，所以可以用两位二进制数控制这四个状态。
信号灯的四个状态可以用74ls161的两个输出端Q 0Q 1作为控制信号，Q 0Q 1通过与非门芯片控制交通灯，信号灯的状态作计时器的选通信号。
计时器：74ls161通过同步置数构成四秒、六秒、十秒计时器，置数端作为通过门电路做控制器的时钟信号。
秒信号：NE555可构成秒脉冲发生器，做计时器的控制信号。
检测信号：当小道来车时使计时器和控制器选通端选通。
二、设计原理：1、主控电路的设计：由表1可知道路信号灯的亮灭可由两位二进制数Q1Q0的状态表示， 则可以写出信号灯的状态表达式：G 大=01Q Q ；Y 大=1Q Q0； R 大=Q10Q +Q1Q0=Q1 G 小=Q10Q ；Y 小=Q1Q0；R 小=01Q Q +1Q Q0=1Q表达式中Q1Q0的状态可有计数器74LS161的Q1和Q0的两个输大道信号灯 小道信号灯秒信号控制器驱动器计数器出端来表示。
交通灯控制器+数字电路课程设计报告
交通灯控制器+数字电路课程设计报告交通灯控制器是交通管理系统中的重要组成部分，其主要作用是控制道路上的交通信号灯。
随着数字电路技术的发展，交通灯控制器也逐渐向数字化、智能化方向发展。
本文将详细介绍一种基于数字电路的交通灯控制器设计，以及该设计方案的实现和效果。
一、设计方案1.硬件设计硬件设计方案主要包括数字电路的选择、交通灯的控制模块、传感器等。
本方案选用FPGA芯片作为控制芯片，该芯片具有先进的数字信号处理能力和可编程性，便于开发和定制。
交通灯的控制模块包括红灯、黄灯、绿灯三个信号灯的控制器，以及车辆、行人传感器等。
其中车辆传感器主要用来检测车流量，行人传感器主要用来检测行人通行情况。
2.软件设计软件设计方案主要包括程序的设计和调试，以及人机界面的设计和开发。
程序设计方案采用Verilog HDL语言进行实现，采用时序逻辑设计的思路来编写程序，实现红绿灯的控制和状态转移。
人机界面采用C语言进行编写，通过串口通信与控制芯片进行数据传输和控制。
二、实现过程在设计方案确定后，我们进一步开始实现。
首先是电路的焊接和测试，在确定电路正常无误后，再完成程序的编写和调试。
最后是人机接口的开发和完善。
具体实现流程如下：1.电路焊接首先进行电路布线和焊接，将FPGA芯片、光耦隔离器、电位器等元器件焊接到电路板上，以及信号灯、传感器等元器件的接入。
2.程序编写利用Verilog HDL语言编写程序，主要包括红绿灯状态的转移逻辑和相应的信号输出控制。
程序设计过程中，需要注意时序和状态的转移。
3.调试测试完成程序编写后，需要进行相应的调试测试。
通过仿真测试，检查程序逻辑是否正确，排除潜在问题。
在硬件实验平台上进行测试，确定系统能够正常工作。
4.人机界面开发利用C语言编写人机界面，实现与交通灯控制器的交互控制。
实现车辆、行人传感器的数据采集和显示，以及人手动控制交通灯的功能。
三、实现效果通过测试和实验验证，本文的交通灯控制器设计方案具有以下优势：1.使用FPGA芯片作为控制芯片，具有较强的可编程性和数字信号处理能力。
交通信号灯课程设计数电
交通信号灯课程设计 数电一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握数字电路基础知识，特别是逻辑门电路的工作原理；2. 使学生了解交通信号灯的基本工作原理，并能运用数字电路知识分析信号灯的控制逻辑；3. 引导学生掌握运用数字电路设计简单控制系统的方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学数字电路知识解决实际问题的能力，如设计交通信号灯控制电路；2. 提高学生动手实践能力，学会使用数字电路实验设备，进行电路搭建和测试；3. 培养学生团队协作和沟通能力，通过小组讨论、展示等形式，共同完成课程任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣和热情，激发他们探索科学技术的欲望；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据和分析，养成良好实验习惯；3. 增强学生的安全意识和社会责任感，让他们明白交通信号灯在保障交通安全中的重要作用。
本课程针对电子技术相关专业的高中生，充分考虑学生的认知水平、兴趣和实际需求，将理论知识与实际应用紧密结合。
通过本课程的学习，学生不仅能够掌握数字电路的基本知识，还能将所学应用于实际交通信号灯控制系统的设计与分析，培养他们的创新意识和实践能力。
课程目标的设定旨在使学生在知识、技能和情感态度价值观等方面取得全面进步。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 数字电路基础知识：- 逻辑门电路原理及功能（对应教材第二章第一节）- 组合逻辑电路设计方法（对应教材第二章第二节）- 时序逻辑电路原理及功能（对应教材第二章第三节）2. 交通信号灯控制逻辑：- 交通信号灯基本工作原理（对应教材第三章第一节）- 数字电路在交通信号灯控制中的应用（对应教材第三章第二节）- 交通信号灯控制电路设计方法（对应教材第三章第三节）3. 实践操作与案例分析：- 数字电路实验设备的使用与操作（对应教材第四章第一节）- 交通信号灯控制电路搭建与测试（对应教材第四章第二节）- 案例分析：实际交通信号灯控制系统分析（对应教材第四章第三节）教学内容安排与进度：1. 第1周：数字电路基础知识学习，包括逻辑门电路、组合逻辑电路及时序逻辑电路；2. 第2周：交通信号灯控制逻辑学习，分析交通信号灯的工作原理及数字电路在其中的应用；3. 第3周：实践操作与案例分析，学生分组进行交通信号灯控制电路的设计、搭建和测试；4. 第4周：总结与展示，各组学生展示设计成果，分享实践经验。
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交通信号灯可动控制器
一、设计目的
1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。
2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。
3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用EWB路仿真。
4、通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
巩固所学知识，加强综合能力，提高实验技能，启发创新能力的效果
1、5、培养学生创新能力和创新思维。
让学生通过动手动脑解决实际问题，
巩固课程中所学的理论知识和实验技能。
南北方向绿灯(NSG)亮70s,东西方向红灯亮EWR)亮;
二、设计任务
设计一个交通灯控制电路,实现对城市十字路口的交通灯控制。
技术要求为：
1、东西方向绿灯(EWG)亮70s,南北方向红灯亮(NSR)亮;
2、东西方向黄灯(EWY)亮5s,南北方向红灯亮(NSR)亮;
3、南北方向黄灯(NSY)亮5s,东西方向红灯亮(EWR)亮。
设计任务分析
本实验的知识点为：任意进制数加减计数器设计，触发器，555定时电路的
工作原理以及基本控制逻辑电路的设计方法，参数计算和检测调试。
（1）秒振荡电路应能输出频率分别为为1H幅度为5V的时钟脉冲，要求误
差不超过0.1S。
为提高精度，可用555设计一个输出频率为1Hz的多谐振荡器（2）计数器电路应具有75秒倒计时功能，可以通过2片74LS190级联来实现。
（3）各个方向的倒计时显示可共用一套译码显示电路，只要用2个4输入
的BCD_HEX数码管接74LS190的输出即可实现。
（4）主控制电路和信号灯译码驱动用各种门电路和JK触发器组成，应能实
现计时电路的转换、各方向信号灯的控制。
三、设计框图
首先分析实际交通灯控制电路，从主干道（南北方向）和支干道（东西方
向）入手，路口均有红、黄、绿三个交通灯显示数码管。
其示意图如下：
图1-1 十字路口交通信号灯控制示意图
1．系统工作流程图
设主干道通行时间为N
1，支干道通行时间为N
2
，主、支干道黄灯亮的时间均
为N
3，通常设置为N
1
=N
2
>N
3。
系统工作流程图如图所示：
图1-2 系统工作流程2．系统硬件框图
硬件结构框图如图所示：
图1－3 硬件结构框图
由于Multisim 带有不需要译码的4输入DCD_HEX 数码管，为了简便，在仿真电路中直接使用DCD_HEX 数码管，没有使用译码电路。
四．系统单元电路及设计原理
(1) 状态控制器
由流程图可见，系统有4种不同的工作状态，状态编码分别为11、10、01、00，状态编码为两个下降沿触发的JK 触发器74LS112的输出：B Q 和A Q 。
当为11时，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮。
当为10时，东西方向黄灯闪，南北方向红灯亮。
当为01时，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮。
当为00时，东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪。
JK 触发器由下面两路特殊的时钟信号驱动，所以会循环的在这四种状态之间转换。
绿色的波形（上）为B Q 的时钟，红色波形（中）为A Q 的时钟，蓝色波形（下）为555定时器得到的1HZ 的时钟信号。
绿色信号的下降沿正好在第75个时钟处，红色信号的下降沿有两个一个在第70个时钟处，另一个在第75个时钟处。
这部分电路由纯粹的组合逻辑电路来实现，思路如下：当两片192计数器的置数端都有效时（即输出为00），B Q 的时钟信号为0，否则为1。
设计组合电路，判断 当两片192的输出为05（即倒计时70秒）时，输出C Q 为0，否则C Q 为1。
这样得到了这样两个波形：
再把他们进行与操作，便可得到A Q 的时钟信号。
A Q 和
B Q 的波形：
(2) 状态译码器
以状态控制器输出作译码器的输入变量，根据4个不同通行状态实现对主、支干道三色信号灯的控制要求，6盏灯控函数真值表如表2所示。
表2
由真值表得灯控函数逻辑表达式
R=NOT B Q ，Y=B Q AND NOT A Q ，G= B Q AND A Q
r=B Q ，y=NOT B Q AND NOT A Q ，g= A Q AND NOT B Q
Y 和y 的控制信号在输入之前与时钟信号进行一下与操作，为了达到黄灯闪烁的效果。
电路图如下：
(3) 递减计时系统
计数器选用集成电路74190较简便。
74190是十进制同步可逆计数器，它具有异步并行置数功能、保持功能。
74190没有专用的清零输入端，但可以借助QA、QB、QC、QD的输出数据间接实现清零功能。
74190功能表如表3所示。
表3
选用两片74190时间控制可逆计数器，两片计数器之间采用异步级连方式，利用个位计数器的借位输出脉冲直接作为十进制计数器的计数脉冲，个位计数器输入秒脉冲作为计数脉冲。
信号灯递减计数器电路图
(4) 秒脉冲发生器
秒振荡电路可由555多谐振荡器构成，参数计算如下：
取C2=10 F，要得到1HZ的方波信号，低电平时间T2=0.5S，高电平时间T1=0.5S
由（R1+2R2）C*0.69=T，T1=(R1+R2)*C*0.69，T2=R2*0.69*C，
得：R2=72.4k，R1=0，在仿真时，为了便于观察，可以缩短周期，这里取R2=724，R1=1得到的近似为100HZ的方波。
五.系统总电路
进行主电路连接,得到完整的电路图,并进行运行、检测、调试.完整电路图如下:
六． 系统调试仿真
用Multisim 软件按照电路图连接电路并运行。
上电以后，由于系统默认仿真时间比较慢，数码管显示更新比较慢，调整系统仿真时间，在Simulate->Interactive Simulation Setting 中，调整Maximun time step ，直到得到比较好的显示效果。
也可以通过成倍的减小555的参数来调整时钟信号，从而得到比较好的显示效果。
通过观察数码管的显示和红绿灯的亮灭，满足设计要求，一开始数码管从75 减到0，东西方向的绿灯亮70秒，然后东西方向的黄灯闪烁5秒，南北方向的红灯一直亮，之后，数码管又恢复到75，南北方向的绿灯亮70秒，然后黄灯闪烁5秒，东西方向的红灯一直亮。
使用虚拟示波器观察555输出波形和控制信号A Q B Q 的波形，都符合设计要求。
七． 设计体会
通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。
使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。
综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。
在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。