Python pygame实现动态时钟效果教程

宋时安

发布时间：2026-10-14 | 4人浏览过

原创

本文介绍如何使用Python的pygame库制作一个带有指针的动态时钟。通过结合datetime获取实时时间，利用math模块进行三角函数计算确定表针坐标，实现时针、分针和秒针的精准绘制与动态更新。

使用pygame制作一个动态时钟示例，供参考学习。

初次接触pygame时，由于基础较为薄弱，每个示例都需要逐句研读才能理解。本文演示如何制作一个包含时针、分针和秒针且能正确走时的简易时钟。虽然示例简单，但涵盖了坐标计算、圆形绘制及文字处理等基础知识点，适合初学者借鉴。学习编程重在逻辑，因此本文将尽量还原初学时的思考步骤，直接开始实现。

前期准备

本例主要依赖pygame、math和datetime三个库。其中，datetime.today()用于获取当前系统时间，math.sin()和math.cos()用于计算表针的坐标位置。核心绘图方法包括pygame.draw.circle()用于绘制表盘，以及pygame.draw.line()用于绘制表针。

开始下手

首先初始化pygame，并创建一个显示窗口，完成基础环境搭建。


import math, pygame
from pygame.locals import *
from datetime import datetime, date, time

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((600, 600))
pygame.display.set_caption("Clock")

接着绘制一个圆形作为表盘，需要确定圆心的位置和半径大小。


pos_x = 300
pos_y = 300
radius = 250

为了区分不同表针的颜色，预先定义四种颜色变量。


white = 255, 255, 255
red = 240, 0, 0
green = 0, 240, 0
blue = 0, 0, 240

计算表针坐标需要角度参数，因此先初始化角度变量。


hour_angle = 0
minute_angle = 0
second_angle = 0

在表盘上显示数字需要处理文字渲染，预先设置好字体样式。


font = pygame.font.Font(None, 24)

最后封装两个常用方法：一个用于输出文字，另一个用于规范角度范围（确保在0-360度之间），这两个方法将在后续代码中频繁调用。


# abs（）是取绝对值，%运算符号很有意思，效果是360取余数，保证了角度在360以内
def wrap_angle(angle):
    return abs(angle % 360)

# 把打印文字的步骤封装在一个方法里，每次方便调用，简化代码
def print_text(font, x, y, text, color):
    imgText = font.render(text, True, color)
    screen.blit(imgText, (x, y))

准备工作完成后，开始编写主循环逻辑。


while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]:
        exit()

这部分是标准的窗口事件处理格式，用于响应用户关闭窗口的操作。

在每帧绘制前，先用背景色填充屏幕。这里选择了一种颜色，虽然可能不够美观，但足以作为背景使用。


screen.fill((131, 139, 139))

首先绘制表盘主体。


# 画表盘
pygame.draw.circle(screen, white, (pos_x, pos_y), radius, 2)

在表盘上绘制数字刻度。


# 写表盘数字
for n in range(1, 13):  
    # 一共12个数字，平均分到一个圆内 每两个数字之间的角度为 360/12
    x = math.cos(math.radians(angle)) * (radius - 10) - 5
    y = math.sin(math.radians(angle)) * (radius - 10) - 7
    print_text(font, pos_x + x, pos_y + y, str(n), white)

此处解释几个常用函数和概念，以便日后复习时不会遗忘。

range（x,y）

该函数生成从x开始到y结束（不包含y）的整数序列。例如range(1, 13)生成1到12的数字。若省略起始值x，则默认从0开始。

math.radians(angle)、math.sin()、math.cos()

这部分逻辑较为复杂。要遍历圆周，需要三个参数：圆心坐标（pos_x, pos_y）、半径（radius）和角度（angle）。通过三角函数中的正弦和余弦值乘以半径，可以计算出圆周上每个点的坐标（x, y）。由于正弦和余弦函数接收的是弧度制参数，因此需要使用math.radians(angle)将角度转换为弧度。

这里有一个问题：为什么正弦和余弦乘以半径就能得出圆周上点的坐标？

参考示意图可自行理解，原理很简单。

假设A点是圆心，B点是圆周上的点，AB是圆的半径。那么B点的x坐标等于cos(A)乘以AB的长度，y坐标等于sin(A)乘以AB的长度。

在计算x和y坐标时，为什么要减去5和7？

因为在pygame中绘制模型时，坐标点指的是模型的左上角，而非中心点。无论是图片还是文字，都需要减去相应的像素值，以确保模型显示在正确的位置，否则会出现向右下偏移的情况。这一技巧在后续绘制中会经常用到。

到目前为止，表盘已经绘制完成，效果如下。

接下来开始绘制表针。首先获取当前的系统时间。


# 获取时间
time = datetime.today()
hour = time.hour % 12
minute = time.minute
second = time.second

绘制秒针。


# 画秒针
second_angle = wrap_angle(second * (360 / 60) - 90)  # 秒针是60进制，所以一秒的角度为 360/60
second_x = math.cos(math.radians(second_angle)) * (radius - 3)
second_y = math.sin(math.radians(second_angle)) * (radius - 3)
pygame.draw.line(screen, blue, (pos_x, pos_y), (pos_x + second_x, pos_y + second_y), 2)

这里又有一个问题：为什么要减去90度？

因为在绘制圆形时，0度默认位于3点钟方向。而在实际钟表设计中，我们希望0度（12点位置）位于12点钟方向。因此减去90度，以调整角度基准。

radius - 3是为了让秒针短一些，避免其尖端触碰到表盘边缘。解决了秒针后，分针和时针的绘制就简单多了。

绘制分针和时针。


# 画分针
    minute_angle = wrap_angle(minute * (360 / 60) - 90)  # 分针也是60进制，原理同秒针
    minute_x = math.cos(math.radians(minute_angle)) * (radius - 40)
    minute_y = math.sin(math.radians(minute_angle)) * (radius - 40)
    pygame.draw.line(screen, green, (pos_x, pos_y), (pos_x + minute_x, pos_y + minute_y), 4)
    # 画时针
    # 时针算角度时增加了一部分，因为钟表分针走的时候，时针也在走一个很小的角度 即30/60，
    # 加上这个角度，表才更加逼真，否则分针走的时候，时针一直保持指到整点，是错误的
    hour_angle = wrap_angle(hour * (360 / 12) - 90) + minute * 30 / 60
    hour_x = math.cos(math.radians(hour_angle)) * (radius - 80)
    hour_y = math.sin(math.radians(hour_angle)) * (radius - 80)
    pygame.draw.line(screen, red, (pos_x, pos_y), (pos_x + hour_x, pos_y + hour_y), 6)

这里有一个技巧：在计算hour_angle时，后面加上了minute * 30 / 60。这部分的逻辑是：minute / 60 * (360 / 12)。minute是当前分钟数，除以60得到比例，12个小时对应360度，每两个数字之间的角度为360/12即30度。加上这一部分，使得分针每走一分钟，时针也会相应移动一点角度，从而使时钟显示更加逼真。

在屏幕上显示当前时间字符串，并检查表针位置是否与当前时间一致。


# 写时间
    print_text(font, 10, 10, str(hour) + " : " + str(minute) + " : " + str(second), white)

最后在圆心位置绘制一个小圆点，覆盖三个表针交叉的中心点，使外观更美观。


# 画表中心的圆点 之所以放在最后是想盖住三个针的原点
    pygame.draw.circle(screen, white, (pos_x, pos_y), 8, 0)

最后一步，别忘了刷新屏幕以显示最新画面。


pygame.display.update()

完整代码如下。


import math, pygame
from pygame.locals import *
from datetime import datetime, date, time

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((600, 600))
pygame.display.set_caption("Clock")

pos_x = 300
pos_y = 300
radius = 250

white = 255, 255, 255
red = 240, 0, 0
green = 0, 240, 0
blue = 0, 0, 240

hour_angle = 0
minute_angle = 0
second_angle = 0

font = pygame.font.Font(None, 24)


def wrap_angle(angle):
    return abs(angle % 360)


def print_text(font, x, y, text, color):
    imgText = font.render(text, True, color)
    screen.blit(imgText, (x, y))


while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]:
        exit()

    screen.fill((131, 139, 139))

    # 画表盘
    pygame.draw.circle(screen, white, (pos_x, pos_y), radius, 2)

    # 写表盘数字
    for n in range(1, 13):  # range(x,y)是从x开始到y结束 但不包括y，所以这里是1-13
        # 一共12个数字，平均分到一个圆内 每两个数字之间的角度为 360/12
        # 减90是因为默认开始点是3点钟方向，而实际上是12点钟方向，下面画分针、时针、秒针时也是这个道理
        angle = n * 360 / 12 - 90
        # 这里x,y减5减7，是因为写文字的时候坐标不是文字的中心点而是文字的左上角
        # ，所以文字会显得往右下角偏，稍微的修正看起来更舒服
        x = math.cos(math.radians(angle)) * (radius - 10) - 5
        y = math.sin(math.radians(angle)) * (radius - 10) - 7
        print_text(font, pos_x + x, pos_y + y, str(n), white)

    # 获取时间
    time = datetime.today()
    hour = time.hour % 12
    minute = time.minute
    second = time.second

    # 画秒针
    second_angle = wrap_angle(second * (360 / 60) - 90)  # 秒针是60进制，所以一秒的角度为 360/60
    second_x = math.cos(math.radians(second_angle)) * (radius - 3)
    second_y = math.sin(math.radians(second_angle)) * (radius - 3)
    pygame.draw.line(screen, blue, (pos_x, pos_y), (pos_x + second_x, pos_y + second_y), 2)
    # 画分针
    minute_angle = wrap_angle(minute * (360 / 60) - 90)  # 分针也是60进制，原理同秒针
    minute_x = math.cos(math.radians(minute_angle)) * (radius - 40)
    minute_y = math.sin(math.radians(minute_angle)) * (radius - 40)
    pygame.draw.line(screen, green, (pos_x, pos_y), (pos_x + minute_x, pos_y + minute_y), 4)
    # 画时针
    # 时针算角度时增加了一部分，因为钟表分针走的时候，时针也在走一个很小的角度 即30/60，
    # 加上这个角度，表才更加逼真，否则分针走的时候，时针一直保持指到整点，是错误的
    hour_angle = wrap_angle(hour * (360 / 12) - 90) + minute * 30 / 60
    hour_x = math.cos(math.radians(hour_angle)) * (radius - 80)
    hour_y = math.sin(math.radians(hour_angle)) * (radius - 80)
    pygame.draw.line(screen, red, (pos_x, pos_y), (pos_x + hour_x, pos_y + hour_y), 6)

    # 写时间
    print_text(font, 10, 10, str(hour) + " : " + str(minute) + " : " + str(second), white)

    # 画表中心的圆点 之所以放在最后是想盖住三个针的原点
    pygame.draw.circle(screen, white, (pos_x, pos_y), 8, 0)


    pygame.display.update()