LabWindows/CVI虚拟仪器设计技术场景与游戏设计之：时钟制作

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4.2 时钟制作
        4.2.1 时钟制作设计方法
        模拟时钟设计相对于数字时钟要复杂很多，不但要考虑时间问题，还要考虑时针、分针、秒针的角度变化以及重新绘制等问题。与其他编程工具不同，在LabWindows/CVI 中，没有线类对象与控件，只是在Canvas 控件中存在画线属性，钟表指针绘制完成后，经过下一个时刻需要移动一个角度，则需要重新绘制一个新的指针，旧指针应当及时擦除，因此，时钟指针绘制相对于其他开发工具难度较大。
         
        类似于其他开发工具如Visual Basic 用Line 控件显示水平线、垂直线与斜线，在Canvas 控件中可以绘制各种类型的线。对于指针式钟表而言，需要设置指针坐标的起点X1、Y1 和终点X2、Y2，并且要实时改变指针（线）的长度、位置和倾斜角度，利用Timer 控件定时触发回调事件，查询系统时间并控制指针转动，实现时钟的动态模拟。由于Timer 控件在Windows 操作系统中并不是精确触发的，每次触发的时间间隔不能保证完全相同，因此，只能用它来做定时查询，而不能用作计时器。
         
        对于模拟钟表指针的绘制，则需要利用一些数学算法。实际上，指针转动可以理解为圆的轨迹与角度的关系，如图4-3 所示。
         
        经推导，设原点为(X1, Y1)，半径为r，圆上任意点坐标(X2, Y2)与12 点钟方向的顺时针夹角与α角的关系为：
        X2 =X1+r×sin α
        Y2 =Y1−r×cos α
         
        绘制指针时应注意，秒针采用红色线型且细长，分针为蓝色粗细居中，时针短粗为白色，在采用Canvas 控件绘制线形时，ATTR_PEN_COLOR 与ATTR_PEN_WIDTH 为必须设置的属性。此外，指针每移动一步需要重新绘制一次，前一次绘制的图形则需要擦除，擦除方式为将前一次绘制的直线再以底色（黑色）重新再在原位置绘制一次。
         
        4.2.2 时钟制作程序设计
        （1）面板设计
        编写一个模拟时钟程序，在面板上显示表盘、秒针、分针、时针和中心轴，并在标题栏实时显示数字时钟。时钟底盘为Canvas 控件，设置为黑色，数字标签使用Text Message 控件，设置颜色为绿色，并设置控件透明背景，中心轴采用Decoration 控件，指针在运行时实时绘制，通过Timer 控件触发使其转动。面板设计如图4-4 所示，面板中主要控件属性设置如表4-4 所示。

       

        图4-3 指针转动轨迹与角度的关系         图4-4 时钟制作面板

         
        表4-4 控件属性设置表

常量名	控件类型	控件的主要属性
PANEL	Panel	标题：时钟制作回调函数：PanelCB
CANVAS	Canvas	（ 时钟底盘）
TIMER	Timer	回调函数：timer
TEXTMSG_1	Text Message	默认值：1
TEXTMSG_2	Text Message	默认值：2
TEXTMSG_3	Text Message	默认值：3
TEXTMSG_4	Text Message	默认值：4
TEXTMSG_5	Text Message	默认值：5
TEXTMSG_6	Text Message	默认值：6
TEXTMSG_7	Text Message	默认值：7
TEXTMSG_8	Text Message	默认值：8
TEXTMSG_9	Text Message	默认值：9
TEXTMSG_10	Text Message	默认值：10
TEXTMSG_11	Text Message	默认值：11
TEXTMSG_12	Text Message	默认值：12

         
        （2）程序源代码
        //头文件声明
        #include <ansi_c.h>
        #include <utility.h>
        #include <cvirte.h>
        #include <userint.h>
        #include "时钟制作.h"
        static int panelHandle;
        //主函数
        int main (int argc, char *argv[])
        {
        int i;
        if (InitCVIRTE (0, argv, 0) == 0)
        return &ndash;1;  /* out of memory */
        if ((panelHandle = LoadPanel (0, " 时钟制作.uir", PANEL)) < 0)
        return &ndash;1;
        //设置表盘数字底色透明
        for (i = 2; i < 14; i ++)
        {
        SetCtrlAttribute (panelHandle, i, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        }
        //调用定时器回调函数
        timer (panelHandle, PANEL_TIMER, EVENT_TIMER_TICK, NULL, NULL, NULL);
        DisplayPanel (panelHandle);
        RunUserInterface ();
        DiscardPanel (panelHandle);
        return 0;
        }
        //面板回调函数
        int CVICALLBACK PanelCB (int panel, int event, void *callbackData,
        int eventData1, int eventData2)
        {
        switch (event)
        {
        case EVENT_CLOSE:
        QuitUserInterface (0);
        break;
        }
        return 0;
        }
        //定时器
        int CVICALLBACK timer (int panel, int control, int event,
        void *callbackData, int eventData1, int eventData2)
        {
        char *timestr;
        char CurTime[50];
        int Seconds;
        int Minutes;
        int Hours;
        int sdeg;
        int mdeg;
        int hdeg;
        double srad;
        double mrad;
        double hrad;
        //记录表盘指针状态
        static int sx2,sy2,soldx2,soldy2;
        static int mx2,my2,moldx2,moldy2;
        static int hx2,hy2,holdx2,holdy2;
        switch (event)
        {
        case EVENT_TIMER_TICK:
        // 获得系统时间
        GetSystemTime (&Hours, &Minutes, &Seconds);
        // 转换为角度
        sdeg = Seconds * 6;
        mdeg = Minutes * 6;
        hdeg = Hours * 30 + (0.5 * Minutes);
        // 设置秒针参数
        // 设置Canvas 控件绘图笔宽度
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_WIDTH, 2);
        soldx2 = sx2;
        soldy2 = sy2;
        // 转换为弧度
        srad = (3.14 / 180) * sdeg;
        // 擦除上一次绘制图形
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_BLACK);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (soldx2,
        soldy2));
        // 计算指针末端位置
        sx2 = 150 + 100 * sin(srad);
        sy2 = 150 &ndash; 100 * cos(srad);
        // 绘制新图形
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_RED);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (sx2,sy2));
        // 设置分针参数
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_WIDTH, 4);
        moldx2 = mx2;
        moldy2 = my2;
        mrad = (3.14 / 180) * mdeg;
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_BLACK);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (moldx2,
        moldy2));
        mx2 = 150 + 80 * sin(mrad);
        my2 = 150 &ndash; 80 * cos(mrad);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_BLUE);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (mx2,my2));
        // 设置时针参数
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_WIDTH, 6);
        holdx2 = hx2;
        holdy2 = hy2;
        hrad = (3.14 / 180) * hdeg;
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_BLACK);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (holdx2,
        holdy2));
        hx2 = 150 + 65 * sin(hrad);
        hy2 = 150 &ndash; 65 * cos(hrad);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_WHITE);
        CanvasDrawLine (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (150,150), MakePoint (hx2,hy2));
        // 获得当前时间字符串
        timestr = TimeStr ();
        CurTime[0] = &#39;\0&#39;;
        strcat (CurTime, " 当前时间：");
        strcat (CurTime, timestr);
        // 标题栏显示当前时间
        SetPanelAttribute (panelHandle, ATTR_TITLE, CurTime);
        break;
        }
        return 0;
        }
       
         
         
        3：程序注释
        ①设置透明背景在程序中，采用了SetCtrlAttribute 函数的VAL_TRANSPARENT 属性将Text Message 控件的背景设置为透明。对于12 个数字标签，需要重复设置VAL_TRANSPARENT ，其代码为：
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_1, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_2, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_3, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_4, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_5, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_6, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_7, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_8, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_9, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_10, ATTR_TEXT_BGCOLOR,VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_11, ATTR_TEXT_BGCOLOR,VAL_TRANSPARENT);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_TEXTMSG_12, ATTR_TEXT_BGCOLOR,VAL_TRANSPARENT);
         
        但是，这种设置方式重复工作量较大，代码大量冗余，容易出现错误，可以采用循环结构优化代码设计，即主函数中使用的代码：
        for (i = 2; i < 14; i ++)
        {
        SetCtrlAttribute (panelHandle, i, ATTR_TEXT_BGCOLOR, VAL_TRANSPARENT);
        }
         
        采用此种代码方式，需要控制每个Text Message 控件的Tab Order 属性，使自动生成的“时钟制作.h”文件控件常量值遵从一定顺序，即：
        #include <userint.h>
        #ifdef __cplusplus
        extern "C" {
        #endif
        #define
        PANEL
        1
        #define
        PANEL_TEXTMSG_1
        2
        #define
        PANEL_TEXTMSG_2
        3
        #define
        PANEL_TEXTMSG_3
        4
        #define
        PANEL_TEXTMSG_4
        5
        #define
        PANEL_TEXTMSG_5
        6
        #define
        PANEL_TEXTMSG_6
        7
        #define
        PANEL_TEXTMSG_7
        8
        #define
        PANEL_TEXTMSG_8
        9
        #define
        PANEL_TEXTMSG_9
        10
        #define
        PANEL_TEXTMSG_10
        11
        #define
        PANEL_TEXTMSG_11
        12
        #define
        PANEL_TEXTMSG_12
        13
        #define
        PANEL_CANVAS
        14
        #define
        PANEL_TIMER
        15
        #define
        PANEL_DECORATION
        16
        int CVICALLBACK PanelCB(int panel, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2);
        int CVICALLBACK timer(int panel, int control, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2); #ifdef __cplusplus
         }
        #endif
         
        ①设置方法为，首先打开“时钟制作.uir”文件使其处于编辑状态，选择菜单Edit→Tab Order...， 弹出Edit Tabbing Order 对话框，如图4-5 所示，按顺序依次点击标签，最后点击OK 按钮完成设置，选择菜单File→Save All，保存所有改动，此时头文件中Text Message 控件将更新为以上顺序，方便程序设计。

       

        4-5 Edit Tabbing Order 对话框

         
        ② 界面显示问题
        在主函数中还调用了Timer 回调函数，其实，如果不是为了界面的美观设计，也可以将以下代码去掉：
        timer (panelHandle, PANEL_TIMER, EVENT_TIMER_TICK, NULL, NULL, NULL);
        如果不写入此代码，界面刚显示时没有指针，过一会儿指针才显示出来，这主要是由LabWindows/CVI 函数调用机制所决定的，启动面板逻辑要高于控件逻辑。
         
        ③ GetSystemTime 函数
        以数字形式获得系统时间。需要注意的是，在Windows API 中也包含GetSystemTime 函数，如果在程序中引用了windows.h 头文件而没有引用utility.h 头文件，可能会出现编译错误。函数原型为：int GetSystemTime (int *Hours, int *Minutes, int *Seconds);
         *Hours：系统时间中的小时数，取值范围为0～23。
         *Minutes ：系统时间中的分钟数，取值范围为0～59。
         *Seconds：系统时间中的秒数，取值范围为0～59。
         
        ④ TimeStr 函数返回8 字节时间字符串，格式为HH:MM:SS（时分秒）。函数原型为：
        char *TimeStr (void);
        返回值：返回时间字符串指针。
         
        ⑤ CanvasDrawLine 函数
        在两个确定点之间绘制直线。绘制直线使用的属性包括：ATTR_PEN_COLOR 、ATTR_PEN_MODE 、ATTR_PEN_WIDTH 和ATTR_PEN_STYLE （当线的粗细大于1 个像素时忽略此设置），用SetCtrlAttribute 函数设置。函数原型为：
        int CanvasDrawLine (int Panel_Handle, int Control_ID, Point Start, Point End);
        Start ：绘制点的起始值。Point 为结构体类型，定义为：
        typedef struct
        {
        intx;   inty;
        } Point;
        如果不想定义一个结构体变量，则可采用如下函数：
        Point MakePoint (int x, int y);
        MakePoint 函数定义一个二维点，其中参数x 和y 分别是X和Y轴坐标。
         
        （4）运行效果图
        点击工具栏中的Debug Project 按钮，程序开始运行，其效果如图4-6 所示。

       

        4-6 运行效果图

         

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