电子时钟系统设计Word格式.docx
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[2]曹忠明，程姚根。
从实践中学嵌入式Linux操作系统［M］。
电子工业出版社，2012
[3]宋宝华，Linux设备驱动开发详解（第二版）［M］。
人民邮电出版社，2010。
[4]韦东山，嵌入式Linux应用开发完全手册［M］。
人民邮电出版社，2008
[5]陆文周，Qt5开发及实例［M］。
电子工业出版社，2015
[6]StephenPrata，CPrimerPlus［M］。
人民邮电出版社，2005
教研室
意见
教研室主任：
（签字）
年月日
摘要
本次课设是基于ARM嵌入式开发板设计一个具有模拟表盘与数字显示的电子时钟，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观，无机械转动装置等优点。
该电子时钟系统首先是在QT上通过API函数和C语言进行设计，然后将嵌入式Linux程序下载到开发板上，这样就能够实现简单的计时，并且时间与系统时间一致。
关键词：
ARM嵌入式电子时钟QT计时
目录
1绪论1
1.1电子时钟的简介1
1.2设计背景1
1.3设计目的及意义1
2嵌入式Linux和QT系统2
2.1嵌入式Linux的简介2
2.2嵌入式Linux的特点2
2.3QT的简介2
2.4QT的优点3
3设计与实现3
3.1时钟功能的设计4
3.2时钟界面的设计4
3.3设计步骤5
3.4工程的调试与运行5
4调试与结果7
4.1嵌入式Linux到开发板的移植7
4.2对NandFlash进行分区7
4.3实物的调试与结果8
结束语9
参考文献10
致谢11
附录12
程序清单13
1绪论
1.1电子时钟的简介
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，
电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。
1.2设计背景
嵌入式产品的发展，往往要求嵌入式操作系统有网络和图形的功能。
利用源代码开发的Linux搭建的嵌入式操作系统，由于强大的网络功能和低成本，近年来得到了越来越多的应用。
在嵌入式Linux操作系统上使用一个功能完备的轻量级、高能级、高可靠、可配置的GUI系统成为可行的解决方案。
现如今各种家电多有嵌入式产品，这样不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；
同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。
1.3设计目的及意义
虽然市场上现在有了众多的GUI应用软件，但随着近年来计算机技术的发展，有许多计算机的体系结构、指令系统和操作系统都可能发生改变，这势必将导致原有的一些功能无法实现。
如果舍弃原有软件，这样会浪费大量人力和资金，浪费许多成熟的成果。
而QT可以用同一个源程序在不同平台上编译链接，生成目标代码，并取得同样的运行效果，这种技术成为“一次编写，随处编译”，利用这种方法充分实现了程序的跨平台运行。
本次设计通过对嵌入式Linux和QT的分析，在嵌入式QT的基础上，开发面向嵌入式终端的模拟时钟应用软件。
模拟时钟不仅能精确的显示时间，还能更换皮肤，装饰桌面环境。
2嵌入式Linux和QT系统
2.1嵌入式Linux的简介
嵌入式Linux是将标准Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在计算机上运行的操作系统。
它以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可才裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的计算机系统。
嵌入式Linux既继承了Internet上无限的开发源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。
2.2嵌入式Linux的特点
（1）模块化程度高
Linux的内核设计非常精巧，分成进程调度、内存管理、进程间通信、虚拟文件系统和网络接口五大部分；
其独特模块可随客户的需要移动。
（2）源码公开
源码公开，可以使用户不用担心有“后闸”等安全隐患；
同时源码开放给个教育机构提供极大的方便，同时也促进了Linux的学习。
（3）广泛的硬件支持
Linux能支持x86、ARM、MIPS、ALPHA和PowerPC等多种体系结构的微处理器。
（4）安全性及可靠性好
内核高效稳定。
可以使用户方便的建立高效稳定的防火墙、路由器、工作站、服务器等。
（5）具有优秀的开发工具
（6）有良好的网络的支持利文件系统支持
（7）与UNIX完全兼容
目前，在Linux中所包含的工具和实用程序，可以完成UNIX的所有主要功能。
2.3QT的简介
QT是一个1991年由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。
它既可以用于GUI程式，也可用于非GUI程式。
QT是面向对象语言，易于扩展，并且允许组件编程，支持windows、unix、嵌入式Linux平台。
有商业版和开原版，前者提供给商业软件开发，后者仅仅为了开发由和开放源码软件，提供和前者一样的功能。
2.4QT的优点
（1）面向对象
QT的良好封装机制使得QT的模块化程度非常高，可重性较好，对于用户开发来说是非常方便的。
（2）丰富的API
QT包括多达250个以上的C++类，还提供模板的collections,serial类等。
（3）支持2D/3D图形渲染，支持OpenGL。
（4）大量的开发文档
（5）XML支持。
（6）Webkit引擎的集成，可以实现本地界面与Web内容的无缝集成。
（7）信号与槽
信号与槽用于对象问的通讯。
信号与槽的机制是类型安全的，一个信号的签名与它的接收槽的签名相匹配。
3设计与实现
3.1时钟功能的设计
1.基本走时功能，调用系统时间，每个一秒更新一次时间。
2.通过不同函数更换皮肤。
3.使时钟与桌面有一定程度的融合。
4.可以通过改写函数重写时间。
3.2时钟界面的设计
1.窗口设为正方形，使用函数去掉标题栏。
2.时钟界面为圆形，使用函数实现。
3.使用函数设计时钟的分针、时针和秒针。
4.使用函数设计时钟的刻度。
5.使用函数设计时针、分针和秒针的颜色、长度和宽度。
3.3设计步骤
1.工程的建立
首先打开QT软件，然后打开文件窗口建立一个工程，命名为myclock,工程程序如图1所示。
图1工程程序
2.头文件的建立
首先打开文件窗口，选择新建文件，然后在项目中选择C++，在C++中选择C++头文件建立头文件程序，命名为myclock.h。
建立步骤如图2所示，头文件程序见附录。
图2建立头文件
3.4源文件的建立
与步骤2一样打开新建文件，在项目C++中选择C++源文件建立。
一个文件名为main.cpp，一个命名为myclock.cpp。
如图3所示，程序见附录。
图3建立源文件
3.4工程的调试与运行
通过以上步骤基本已经完成，通过调试发现没有发现错误和警告，然后运行得到了时钟界面。
调试结果如图4所示，运行如图5所示。
图4调试结果
图5运行结果
4调试与结果
4.1嵌入式Linux到开发板的移植
移植是指将软件从一个平台迁移到另一个平台。
在移植过程前，首先要设置超级终端、DNW软件、安装USB下载驱动、USB转串口驱动等等。
安装Linux系统主要有以下几个步骤：
（1）对NandFlash进行分区；
（2）安装bootloader;
（3）移植内核文件；
（4）移植文件系统。
4.2对NandFlash进行分区
用串口线、USB线吧开发板连接到电脑，串口用于通讯，USB用于系统移植时数据的下载。
安装好USB转串口驱动，新建一个超级终端，串口使用COM3，设置好相应的参数，一边与实现电脑与开发板的通信。
选择串口如图6所示。
图6选择串口
4.3实物的调试与结果
接通电源，启动开发板，登录系统，在SecureCRT中点击连接，进入后弹出一个对话框，在对话框中输入一下几条命令：
（1）pwd
（2）ls
（3）cdaaa
（4）ls
（5）sourceqtconf.sh
（6）./myclock
输入以上几条命令后，开发板上就出现了需要的时钟界面。
输入命令窗口如图7所示。
开发板上结果如图8所示。
图8输入命令结果
图9开发板结果
由图9可以看出，开发板上的时钟与系统时间一致，并且随系统时间的变化而变化，说明设计成功。
结束语
经过两周的努力，终于完成了课程设计。
从开始接到课设题目到完成设计，每一步走来对于我来说都是新的尝试和挑战。
在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。
在做这次课设中，遇到了许多的难题，比如如何将程序下载到开发板上，这个开始我一点也不会，后来通过查资料和请教同学和老师，终于将程序下载到了板子上，完成了课题的设计。
从这次课设中我明白了，只有不断的探索，不断的努力，才能达到自己最终想要的结果。
参考文献
[1]徐千洋.Linux
C函数库参考手册.[M]中国青年出版社.2002
[2]陈坚，孙志月.MODEM通信编程技术[M].西安电子科技大学出版社.1998
[3]李现勇.Visual
C++串口通信技术与工程实践[M].人民邮电出版社.2004
[4]何小平.选择适合ARM的嵌入式操作系统[J].BMRfech
Inc.2003
[5]马忠梅，马广云，徐英慧，田译.ARM嵌入式处理结构与应用基础[M].北京航空航天大学出版社.2002
[6]邹思铁.嵌入式Linux设计与应用[M].北京清华大学出版社.2002
[7]田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京航空航天大学出版社.2005
[8]陈鑫.嵌入式软件技术的现状与发展动向[M].软件世界.2001
致谢
本设计是在罗老师的悉心指导下完成的，老师渊博的知识，严谨的治学态度，平易近人的性格都是我学习的楷模。
在做课程设计期间，老师给了我很大的支持和鼓励，才使得课设得以顺利的完成，在此谨向罗老师表示忠心的感谢和崇高的敬意。
同时还要感谢和我一起完成课设的同学，他们也给了我很大的支持和帮助，才使我们课设完成的这么成功。
附录
程序清单
工程程序：
myclock.pro
#-------------------------------------------------
#
#ProjectcreatedbyQtCreator2016-11-21T04:
30:
07
QT+=coregui
greaterThan（QT_MAJOR_VERSION,4）:
QT+=widgets
TARGET=myclock
TEMPLATE=app
SOURCES+=main.cpp\
myclock.cpp
HEADERS+=myclock.h
FORMS+=myclock.ui
头文件程序：
myclock.h
#ifndefMYCLOCK_H
#defineMYCLOCK_H
#include<
QWidget>
QPainter>
QPaintEvent>
QTime>
QTimer>
qmath.h>
namespaceUi{
classmyclock;
}
classmyclock:
publicQWidget
{Q_OBJECT
public:
explicitmyclock（QWidget*parent=0）;
~myclock（）;
protected:
voidpaintEvent（QPaintEvent*）;
private:
Ui:
:
myclock*ui;
QTimer*timer;
inti;
};
#endif//MYCLOCK_H
源文件程序：
main.cpp
#include"
myclock.h"
QApplication>
intmain（intargc,char*argv[]）
{
QApplicationa（argc,argv）;
myclockw;
w.show（）;
returna.exec（）;
myclock.cpp
ui_myclock.h"
myclock:
myclock（QWidget*parent）:
QWidget（parent）,
ui（newUi:
myclock）
ui->
setupUi（this）;
this->
resize（350,350）;
timer=newQTimer（this）;
//定时器
connect（timer,SIGNAL（timeout（））,this,SLOT（update（）））;
timer->
start（1000）;
~myclock（）
deleteui;
voidmyclock:
paintEvent（QPaintEvent*）
QTimetime=QTime:
currentTime（）;
//获取系统时间
QPaintermypainter（this）;
//定义画家
mypainter.setRenderHint（QPainter:
Antialiasing）;
//平滑设置
staticconstQPointhourHand[3]={
QPoint（4,4）,
QPoint（-4,4）,
QPoint（0,-80）
};
//时针
staticconstQPointminuteHand[3]={
QPoint（0,-100）
//分针
staticconstQPointsecondHand[4]={
QPoint（5,5）,
QPoint（0,30）,
QPoint（-5,5）,
QPoint（0,-120）
//秒针
//mypainter.translate（this->
width（）/100,this->
height（）/100）;
//坐标平移
QPenpen;
//定义圆画笔
pen.setWidth（5）;
//设置画笔宽度
pen.setColor（Qt:
blue）;
//设置画笔颜色
mypainter.translate（170,170）;
//将（0,0）坐标平移到（170,170）的位置
mypainter.setPen（pen）;
mypainter.drawEllipse（-150,-150,300,300）;
//画圆
QPenrul;
//刻度的画笔
mypainter.setPen（rul）;
mypainter.save（）;
//保存原有状态
for（inti=0;
i<
60;
++i）
{
if（i%5==0）
mypainter.drawLine（150,0,135,0）;
}
mypainter.drawLine（150,0,145,0）;
mypainter.rotate（6.0）;
mypainter.restore（）;
//恢复坐标
QPenhourpen;
//时针的画笔
hourpen.setWidth（4）;
//hourpen.setColor（Qt:
mypainter.setPen（hourpen）;
//
mypainter.rotate（30.0*（（time.hour（）+time.minute（）/60.0）））;
mypainter.drawConvexPolygon（hourHand,3）;
//mypainter.drawLine（0,0,0,-80）;
QPenminutepen;
//分针的画笔
minutepen.setWidth（3）;
minutepen.setColor（Qt:
yellow）;
mypainter.setPen（minutepen）;
mypainter.rotate（6.0*（time.minute（）+time.second（）/60.0））;
mypainter.drawConvexPolygon（minuteHand,3）;
//mypainter.drawLine（0,0,0,-100）;
QPensecondpen;
//秒针的画笔
secondpen.setWidth
（1）;
secondpen.setColor（Qt:
mypainter.setPen（secondpen）;
mypainter.rotate（6.0*time.second（））;
mypainter.drawConvexPolygon（secondHand,4）;
//mypainter.drawLine（0,0,0,-120）;
//画数字
for（inti=1;
13;
i++）
QStringnum=QString:
number（i）;
//mypainter.rotate（30.0）;
//旋转30度
//mypainter.drawText（0,-120,num）;
mypainter.rotate（i*30.0）;
mypainter.translate（0,-125）;
mypainter.rotate（-i*30.0）;
mypainter.drawText（-4,0,num）;
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