指针式时钟设计报告.doc

指针式时钟课程设计报告课程名称： 设计题目： 专业班级： 姓 名： 学 号： 时 间： 指导教师： 23目 录1、基本功能描述22、设计思路3 2.1.程序流程图32.2.流程图相应说明43、软件设计63.1.设计步骤 63.2.界面设计103.3.关键功能的实现113.3.1模拟时钟的显示11 3.3.2加载位图作为时钟背景133.3.3启动时钟143.3.4设置时间153.3.5暂停与开始15 3.3.6整点报时163.3.7秒表计时173.3.8页面刷新及防抖动194、课程设计问题总结205、结论与心得216、参考文献237、附录237.1.调试报告237.2.测试结果251、基本功能描述本课程设计的指针式时钟程序是基于MFC的windows应用程序设计，程序运行成功后，单文档界面会出现指针式时钟，数字式时钟和秒表计时器。指针式时钟圆表盘圆周上有分布均匀的12个大刻度，每个大刻度分别对应一个小时。每两个大刻度之间还有4个小刻度，刻度显示清晰，并且3、6、9、12刻度点还采用“Broadway”数字字体显示。时针，分针和秒针由粗细及长度各不相同的黑色绘成，其中时针采用镂空结构，秒针呈黑色细线状，尾部有实心圆点连接使得更容易观测。时钟界面为圆形，钟的内框为黑色，外框为宽度更粗的枚红色，并且钟面中心背景设计有一张图片，如此的结构设计使得本时钟更有特色。指针式的时钟表盘右面则是一个以数字式显示时间的数字钟，数字时钟表盘为矩形，字体亦采用深枚红色，其日期显示的格式是xxxx年xx月xx日，时间显示格式是xx：xx：xx，小时为24进制，分钟和秒是60进制。页面的菜单栏中设有时钟控制的栏目，用来对所显示的时间进行设置。用户可直接点击菜单栏中时钟控制的下拉列表的选项，或者直接按对应的快捷键。时钟整体外观简单时尚，使用方便快捷。页面的菜单栏设有时钟控制，可以对所显示的时间进行设置，用户可直接点击菜单栏中时钟控制的下拉列表的选项，或者直接使用快捷键。本模拟时钟可实现如下功能：（1）指针式的时钟和数字式的时钟显示的时间同步，且与计算机的系统时间一致，能显示的具体内容是年、月、日、时、分、秒。若想获得系统准确时间只需单击启动时钟。（2）用户可自定义时间，单击设置时间后，在弹出的对话框中填入符合要求的日期时间，点击确定，两时钟自动跳到所设置的时间。（3） 用户可点击菜单栏中的时钟控制中的暂停，开始选项即可实现随时暂停，开始时钟。（4）本时钟可实现整点报时，每整点时会有铃声播放出来并弹出消息框显示提示整点。（5）鼠标左键单击秒表计时器的启动按钮，可开始秒表计时，点击停止，即停止计时。2、设计思路 2.1程序流程图调用MoveTo( )、LineTo( )绘出指针调用GetCurrentTime( )获取当前系统时间调用GetFont( )创建数字钟字体调用SetTimer( )设置时间间隔调用TextOut( )输出数字时间程序开始初始化全局变量the App( )调用OnCreate( )对时间进行初始化调用GetClientRect( )获取客户区定义画笔CPen( )和画刷CBrush( ) 调用Ellipse( )绘制指针时钟钟面及绘制数字时钟对话框调用OnTimer( )处理时间消息，OnDraw( )刷新窗口显示调用SetLocalTime( )时间显示？NYY设置时间？Y暂停？是否启动秒表？NN调用KillTime（）Y调用OnLButtonDown（）N退出？Y程序结束 2.2 流程图相应说明 （1）程序运行开始定义全局变量theAPP()，对构造函数及相应函数进行初始化，调用OnCreate()函数对时间变量进行初始化 （2）在void CHhlView:OnDraw(CDC* pDC)函数体中，通过调用GetClientRect()函数获区客户区，定义屏幕的大小并确定时钟中心坐标。接着定义画笔CPen()、画刷CBrush()设置钟面圆周的粗细和颜色（外围圆周是黑色，内围是粗的枚红色），然后调用ELLipse()函数确定钟面圆周大小。采用SetTextColor()函数定义输出字体颜色，并用CreateFont()函数定义输出文本字体，采用TextOut()函数输出字体。调用MoveTo（），LineTo（）绘制表盘刻度及指针。通过得到在CHlView中定义变量Hour，Minute，Second的值，计算时针、分针、秒针在表盘刻度上的位置。无论何种指针，每次转动均以Pi/30弧度（1s的刻度）为基本单位，且都以表盘中心为转动圆心。圆心坐标为（CenterX，CenterY），端点坐标（X，Y）=（CenterX+指针长度*sin，CenterY+指针长度*cos）。对数字式时钟的输出控制可通过文本输出格式语句T_data.Format(%02年%02d月%02d日,Year,Month,Day)来实现输出值的一一对应。其中：时针偏转弧度=(Hour+Minute/60+Second/3600)*Pi/6 分针偏转弧度=(Minute+Second/60)*Pi/30 秒针偏转弧度=Second*Pi/30指针偏转弧度 代表指针顺时针方向相对于0刻度的弧度。（3）首先在启动时钟前，时钟是不工作的。启动时钟后，在void CHhlView: OnStartTime()函数体中调用SetTimer()函数设置时间间隔，每一秒钟产生一次时间消息。同时通过调用GetCurrentTime()函数获取系统时间，使得该时钟显示的时间与计算机的系统时间相一致。InvalidateRect(NULL,TRUE)更新窗口，指针开始转动。在Window中，定时器每隔1秒钟就会发出一个WM_TIMER消息。MFC的Windows类中提供了WM_TIMER消息处理函数OnTimer()，通过OnTimer()函数处理时间消息，对秒加一，并进行时间判断，计算正确时间，从而每1秒钟调用OnDraw()函数对界面进行更新，实现钟表走的过程。（4）启动时钟后，用户可对时钟进行控制，单击菜单栏中的“时钟控制”选项，在下拉列表中自行选择（或者按对应的快捷键）。用户可单击“设置时间”选项，在弹出对话框中设置时间后点击确定，程序通过调用OnSetTime()处理该消息，对时间进行重新赋值后，然后再次调用OnDraw()函数进行刷新重绘，实现设置时间功能；单击“暂停”选项后，通过函数OnStopTime()处理消息，调用KillTimer()函数，终止定时器运行，达到暂停的效果；单击“开始”选项，通过调用函数OnEditRestart()处理消息，调用OnSetTime()函数，重新启动定时器，重新对时间进行更新后，调用OnDraw()函数实现指针的再次运转。当点击菜单项中的“退出”或直接关闭画面后，程序停止运行。3、软件设计 3.1.设计步骤（1） 首先在VC+6.0使用MFC AppWizard(exe)创建一个基于单文档的MFC工程，定义项目名称为Hhl后单击确定。在稍后弹出的MFC应用程序向导步骤1对话框中选择应用程序的类型为单个文档，其它选项使用默认选项，直接点击完成，完成单文档工程的创建。（2）右键点击在ClassView选项卡中的CHhlView，在弹出的列表中选择中的Add Member Variable即直接采用向导定义int型的时间变量Year、Month、Day、Hour、Minute、Second和坐标变量CenterX，CenterY，及秒表变量watch，还有一个Double型的表示指针转动角度变量Radians，另外定义一个CString 型的表示输出文本字体类型变量strDigits。（3）单击菜单栏中的“查看”选择“建立类向导”在CHhlView类中添加消息处理函数OnCreate( )、OnTimer( )，具体操作如下图1所示。然后分别单击Edit Code在hhlView.cpp中的int CLiuJianView:OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)函数中添加对日期及时间初始化的代码，将日期赋值为2015年7月5日，时间为0时0分0秒。并且在void CHhlView:OnTimer(UINT nIDEvent)函数中添加消息处理函数代码。详细源代码见压缩文件。 图1 添加消息处理函数OnCreate( )、OnTimer( )（4）在FileView中的hhlView.cpp找到voidChhlView:OnDraw(CDC* pDC)函数，添加绘制时钟钟面、刻度、指针、数字时钟的代码。详细源代码见压缩文件。（5）在Resource View选项卡中打开Menu，双击IDR_MAINFRAME，在菜单项中添加一个“时钟控制”的菜单项，再在“时钟控制”的目录下分别添加“启动时间”、“设置时间”、“暂停”、“开始”等选项，菜单效果图如图2所示。右击各选项选择“属性”设置对应的ID号及标题。标题中可加上&和一个字母（如&Q启动时钟），然后打开Accelerator, 双击IDR_MAINFRAME,双击下面空白处，在弹出的对话框中填入对应的ID号及设置快捷键。然后右击选择“建立类向导”为菜单连接视图类ChhlView，选择个选项对应的消息处理函数，单击Edit Code在各消息处理函数中添加处理该消息的源代码。菜 单设置各选项情况表如表1所示。 图2 菜单效果图表1 菜单设置各选项情况表操作ID对应类对应消息处理函数启动时钟ID_StartTimeCHhlViewOnStartTime()设置时间ID_ SetTimeCHhlViewOnSetTime()暂停ID_StopTimeCHhlViewOnStopTime()开始ID_EDIT_RESTARTCHhlViewOnEditRestart()（6）在Resource View选项卡中右击Dialog，选择“插入Dialog”，新建一个对话框，右击选择“属性”，将对话框ID设置为IDD_SETTIME_DIALOG，将标题改为设置时间。设计对话框界面风格，使包括修改系统时间年、月、日、时、分、秒六个编辑框，如图3所示。编辑这六个编辑框的属性，使控制ID分别为IDC_EDIT_YEAR、IDC_EDIT_MONTH、IDC_EDIT_DAY、IDC_EDIT_HOUR、IDC_EDITMINUTE、IDC_EDIT_SECOND。右击选择“建立类向导”选择Create a new class，将类名定义为CInputDlg，选择Member Variable选项卡，为该类添加六个成员变量分别对应六个编辑框中的输入变量，并且设置各变量的输入值范围，如图4所示。 图3 设置日期和事件对话框图4 为CInputDlg类添加成员变量（7) 给程序添加一个标题。找到hhlDoc.cpp中的BOOLCLiuJianDoc:OnNewDocument()函数，在其中加上语句：SetTitle(模拟时钟);。（8) 对程序进行反复调试、更改，直至成功运行，完成所要求的全部功能。3.2界面设计模拟时钟程序的主界面如图5所示，指针式时钟在整个客户区的左边，数字式时钟在右边。指针式时钟界面自定义变量的具体情况如下表2所示。图5 模拟时钟的主界面表2 指针式时钟界面自定义变量参数设置画笔宽度颜色（RGB）表盘内围Pen13RGB(0, 0,0) 黑色表盘外围Pen120RGB(165, 42,42) 深枚红色时针HourPen10RGB( 0, 0, 0) 黑色分针MinutePen4RGB( 0, 0, 0) 黑色秒针SecondPen1RGB( 0, 0, 0) 黑色单击“设定时间”弹出的对话框如图3所示，具有6个编 辑框和相应的6个静态文本框，其中编辑框控件的主要参数对应情况如下表3所示。表3 重新设定时间编辑框控件的主要参数控件类型控件对应ID值变量名输入数据范围年intIDC_EDIT_YEARm_year月intIDC_EDIT_MONTHm_month112日intIDC_EDIT_DAYm_day131时intIDC_EDIT_HOURm_hour023分intIDC_EDIT_MINUTEm_minute059秒intIDC_EDIT_SECONDm_second0593.3关键功能的实现 3.3.1模拟时钟的显示指针式时钟的显示主要是对界面的绘制，其实现代码在hhlView.cpp文件中。其中界面绘制代码在void CHhlView:OnDraw(CDC* pDC)函数中。采用SetTimer()产生周期的时间消息，调用OnDraw()函数对画面进行刷新重绘。每次重绘的时候，由于OnTimer()函数控制时间的改变而导致每次绘制显示的画面不同，从而实现时钟动态显示（1） 在CHhlView.cpp中的void CHhlView View:OnStartTime()函数中调用SetTimer()函数，SetTimer(1,1000,NULL)；意义为指定计时器ID为1，且规定计时器的时间间隔为1000ms，即每隔1s调用一次OnTimer()函数NULL代表获取的是系统振荡时间。而OnTimer()函数中语句UpdateWindow();的作用是更新窗口、重绘时钟，故而，综合两函数得到的结果是每隔1s窗口即时重绘一次，实现时钟显示值的实时更新。（2） OnDraw()函数首先采用GetClientRect()函数获取窗口大小并确定钟面中心坐标（CenterX，CenterY）。接着定义画笔CPen()、画刷CBrush()设置钟面圆周的粗细和颜色，然后调用Ellipse()函数确定钟面圆周的大小。采用SetTextColor()函数定义输出字体颜色，并用CreateFont()函数定义输出文本字体，采用TextOut()函数输出字体。调用MoveTo()和LineTo()绘制表盘刻度及指针。3、6、9、12刻度点采用“Broadway”数字字体显示。调用BitBlt()函数加载位图作为时钟的背景。对于时针，首先利用时间变量计算出时针偏转弧度。偏转弧度Radians =(double)Hour +(double)Minute / 60.0+(double)Second / 3600)*Pi/6.0 ;然后定义要采用的颜色画笔：CPen HourPen( PS_SOLID, 10, RGB( 0, 0, 0) ); pDC-SelectObject ( &HourPen );采用MoveTo()定义时针起点pDC-MoveTo( CenterX, CenterY );接着利用偏转角度及自定的时针长度计算出时针的终点,利用LineTo()画出时针 pDC-LineTo(CenterX)(int)(double)80*sin( Radians),CenterY-(int)(double)80*cos(Radians);最后采用同样的原理对时针进行镂空处理：CPen HourPen1(PS_SOLID,3,RGB(200,200,200); pDC-SelectObject(&HourPen1);pDC-MoveTo(CenterX+(int)(double)25*sin( Radians),CenterY-(int)(double)25*cos(Radians); pDC-LineTo(CenterX+(int)(double)75*sin( Radians),CenterY-(int)(double)75*cos(Radians); 对于分针、秒针的画法与时针类似，详细源代码见压缩文件。而对于数字钟，首先编写数字钟输出日期的格式，T_date.Format( %02d年%02d月%02d日,Year,Month,Day);最后采用TextOut()对时间和日期进行输出。3.3.2加载位图作为时钟背景首先准备一张.BMP格式的图片，单击菜单栏的“插入”，选择“资源”，选择弹出的对话框中BitMap后单击“引入”，然后选择所准备的照片即可。然后在voidCHhlView:OnDraw(CDC*pDC)函数中加入如下代码（需加在画指针的代码前，否则会覆盖住指针）：CDC dcMemory;dcMemory.CreatCompatibleDC(pDC);CBitmap pOldBmp;pOldBmp.LoadBitmap(IDB_BITMAP1);dcMemory.SelectObject(&pOldBmp);pDC-BitBlt(CenterX-100,CenterY-65,400,400,&dcMemory,1,1,SRCCOPY);3.3.3启动时钟单击菜单项中的“启动时间”选项，产生消息，调用消息处理函数void CCHhlView:OnStartTime()，其中该函数中调用了SetTimer()函数，启动定时器，开始计时。同时利用GetCurrentTime()函数获得当前时间，对时间变量进行更改。具体代码如下：void CHhlView:OnStartTime() SetTimer(1,995,NULL);/安装一个计时器CRect rect;GetClientRect(rect);/取得客户区域CTime Time = CTime:GetCurrentTime(); /获取系统时间Year=Time.GetYear();Month=Time.GetMonth();Day=Time.GetDay();Hour=Time.GetHour();Minute=Time.GetMinute();Second=Time.GetSecond();3.3.4设置时间单击菜单项中的“启动时间”选项，产生消息，调用消息处理函数void CCHhlView:OnStartTime()，其中该函数中调用了SetTimer()函数，启动定时器，开始计时。同时利用GetCurrentTime()函数获得当前时间，对时间变量进行更改。具体代码如下：void CHhlView:OnStartTime() SetTimer(1,995,NULL);/安装一个计时器CRect rect;GetClientRect(rect);/取得客户区域CTime Time = CTime:GetCurrentTime(); /获取系统时间Year=Time.GetYear();Month=Time.GetMonth();Day=Time.GetDay();Hour=Time.GetHour();Minute=Time.GetMinute();Second=Time.GetSecond();3.3.5暂停与开始单击菜单项中的“暂停”后，程序调用void CHhlView:OnStopTime()函数，采用KillTimer()函数终止定时器。单击“开始”选项后，程序调用void CHhlView:OnEditRestart()函数，采用SetTimer函数重启定时器。具体代码如下：void CHhlView:OnStopTime() KillTimer(1); /停止定时器void CHhlView:OnEditRestart() SetTimer(1,995,NULL);CRect rect;GetClientRect(rect);/取得客户区域3.3.6整点报时每到整点时会有铃声播放出来，并弹出消息框显示提醒整点。首先准备一首.Wav格式的铃声，在工程所存文件夹中的Debug文件夹中新建一个sound文件夹，将铃声存进去。然后在hhlView.cpp中添加三个头文件，分别为#include、#pragma comment(lib,winmm.lib)、#include mmsystem.h 。最后在void CHhlView:OnTimer(UINT nIDEvent)函数中添加如下代码：if( Minute=0 & Second=0 ) /整点报时PlaySound(sound/zhong.wav,NULL, SND_FILENAME | SND_ASYNC );AfxMessageBox(亲整点啦！);3.3.7秒表计时1）在CHhlView:CHhlView()设定初始化值即watch=0，并在OnDraw函数中添加秒表的两个按钮位置变量。 /秒表的按钮变量CRect m_WatchStart;CRect m_WatchStop;2）设定秒表计数器及按钮位置/设定秒表计数器及按钮位置m_WatchStart=CRect(670,310,750,340); /启动m_WatchStop=CRect(780,310,850,340); /停止3）在OnDraw函数中添加秒表显示代码。/秒表显示pDC-Rectangle(610,220,880,370);pDC-TextOut(730,220,秒表);int minSec=watch%100;int Sec=(watch/100)%60;int Min=(watch/100)/60;CString m_Time;m_Time.Format(%02d:%02d:%02d,Min,Sec,minSec);pDC-TextOut(720,270,m_Time);pDC-Rectangle(&m_WatchStart);pDC-Rectangle(&m_WatchStop);pDC-TextOut(m_WatchStart.left+18,m_WatchStart.top+5,启动);pDC-TextOut(m_WatchStop.left+18,m_WatchStop.top+5,停止);4）秒表定时器消息处理/秒表定时器消息处理if(nIDEvent=2)watch+;InvalidateRect(m_WatchShow,false);5） 添加鼠标消息处理函数。进入ClassWizard的Message Map选项卡，在CHhlView类的Message列表框中选择鼠标消息WM_LBUTTONDOWN,按下Add Function按钮添加成员函数OnLButtonDown。如图6所示： 图6.添加OnLButtonDown鼠标处理函数在该函数中添加控制代码如下：void CHhlView:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultCRect m_WatchStart;CRect m_WatchStop;m_WatchStart=CRect(670,310,750,340); /启动m_WatchStop=CRect(780,310,850,340); /停止 if(m_WatchStart.PtInRect(point) watch=0; SetTimer(2,10,NULL); if(m_WatchStop.PtInRect(point) KillTimer(2); CView:OnLButtonDown(nFlags, point);3.3.8页面刷新及防抖动1） 页面刷新在定时器1函数中添加表盘时钟和数字时钟的刷新代码。 CRect m_Watchpan; CRect m_Watchzhong;m_Watchpan=CRect(CenterX-150,CenterY-150,CenterX+150,CenterY+150);m_Watchzhong=CRect(620,80,870,210);InvalidateRect(m_Watchpan,false);InvalidateRect(m_Watchzhong,false);2）在定时器2中添加秒表时间显示区域的刷新函数CRect m_WatchShow; m_WatchShow=CRect(720,270,800,340); /刷新区域InvalidateRect(m_WatchShow,false);客户区绘图比较多，颜色与背景色相差比较大时，客户区会出现抖动。这是由于当屏幕刷新时，默认将窗口用系统背景颜色填充，即用白色将窗口刷一遍，然后再在客服区画上图形，当颜色相差较大时，人眼会形成暂离，便会感觉抖动。我们采用一种最简单的方法，即重载OnEraseBkgnd()函数。单击菜单栏中的“查看”选择“建立类向导”在CHhlView类中添加消息处理函数WM_ERASEBKGND，点击Edit Code，在BOOL CHhlView:OnEraseBkgnd(CDC* pDC) 函数中添加语句return TRUE;将CHhlView:OnEraseBkgnd(pDC);语句注释掉。BOOL CHhlView:OnEraseBkgnd(CDC* pDC)return TRUE;/return CView:OnEraseBkgnd(pDC);4.课程设计过程中问题总结1.程序中如何实现时钟时间与计算机系统时间保持一致？答：程序是通过调用GetCurrentTime()来获取系统时间，由SetTimer()函数设定准确的发出时间消息的间隔，然后由OnTimer()对时间消息响应的同时对时间进行调整，从而使时间可以与系统时间同步。2.时钟运行后点击暂停，然后再点击开始，时钟指针是如何变化的？该过程怎么实现？答：模拟时钟显示的时间与系统时间相一致，是通过重新获取系统时间实现的。3.说明SetTimer()函数、WM_TIMER消息和OnTimer()函数的调用关系？答：MFC的Windows类提供了WM_TIMER消息处理函数OnTimer()，应在该函数内进行更新时间窗格的工作，利用ClassWizard给CmainFrame类加入WM_TIMER消息处理函数OnTimer()，CMainFrame: OnTimer()函数是在系统发给框架窗口消息WM_TIMER时调用的，在CMainFrame:OnCreate()函数内调用CWnd: SetTimer()以安装一个计时器，SetTimer()的第一个参数指定计时器的ID，第二个参数规定了计时器的时间间隔，如间隔是1s，则每隔1s就调用一次OnTimer()函数，第三个参数NULL表示由系统调用OnTimer()函数。 4.重载OnEraseBkgnd()函数，禁止画刷清除背景，会使每次画出的图覆盖在原图上，这里可以采用双缓冲的方式来避免这一问题。5.结论与心得经过两个多星期的时间，课程设计所要求设计的指针式时钟便成功完成了。它能显示指针式和数字式的时钟，并且与计算机系统时间保持一致，也可以打开菜单项自行设置时间。此外，它还有秒表计时功能。整个页面简洁清晰，方便用户读取，且操作简单，符合课程设计中的要求。通过本次课程设计，我们对日常生活中的时钟的工作原理有了比较深入的了解，并让我们学会了在Visual C+ 6.0环境下，编写MFC的Windows应用程序的基本操作和方法。MFC定义了一个标准的应用程序框架，为我们提供了大量可重用代码，隐藏了程序设计中的许多复杂工作，在程序编写中，通过使用原有的类和派生新的类，各种控件的添加，类的连接，菜单设计，消息添加，函数编写，使我们对面向对象程序设计有了深刻认识，掌握了程序调试方法，大大提高了我们的编程能力和动手能力。在指针式时钟的绘制过程之中，我们要考虑表盘坐标的定位，时钟的时针、分针和秒针的长短、粗细以及颜色的选取，以便指针重合时用户也可轻易辨认，还要考虑指针式的时钟与数字式的时钟与系统时间保持一致。在不断的改正错误和调试的过程之中，所要求设计的指针式时钟总算能成功运行。通过这次课程设计，也使我认识到理论与实际相结合的重要性，同时基本上能够掌握Visual C+编程中的对话框编程的步骤，真的是受益匪浅。这次的设计成果也让我体会到了在编程方面工作流程的重要性、心思缜密的必要性，同时也让我对课堂上的知识更加深刻的理解，在课程设计期间我们还充分运用了网络和图书馆里的资源，参考了许多作品和相关编程知识，这些工作也让我们对更多的程序设计有了初步的概念，能为将来的学习工作打下良好的基础。 6、参考文献1 揣锦华.面向对象程序设计与VC+实践.西安电子科技大学出版社，2005.3黄维通，贾续涵.Visual C+面向对象与