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基于
Android 的物联网监控手机软件设计Design of
Android-Based Internet of things monitoring phone software 学 生: 学 号: 指导教师: 专 业:电子信息工程 二 O 一二年六月 I 摘 要 2007 年美国 Google 公司向外界展示
Android 操作系统,将
Android 手机的兴起推向高潮。
Andriod 系统的各大优点运用到了诸多领域,同时
Android 软件运用具有面向对象思想的 Java 语言编写,极大的促进了软件的灵活性。
另一方面,物联网也是新一代的高端技术,运用
Android 的高性能优点,将其运用到物联网监控中定会是一项非常前沿的技术。
本文将介绍如何用
Android软件实现对物联网监控端进行实时监控。
该系统分为硬件端监控端和软件端手机端,其硬件端主要通过 STM32单片机实现,通过温度传感器,加速度传感器以及脉搏心跳传感器,对人体的体温、姿态、心跳速率及脉搏速率进行测量,并通过 GPRS 模块或串口采用三种法式包括短信,WIFI 和 J2EE 服务器传送监控数据到手机端。
软件端主要采用 Java 语言编写,实现对数据的处理、显示以及备份等功能。
三种通信方式各有所长。
对于整个系统,已基本实现预期功能,同时也能对其进行拓展,例如手机与监控端的相互交互等。
对于后续的研究工作希望能和读者一起探讨。
关键词:
Android,物联网,热点,监控 ABSTRACT II In 2007 Googles
Android operating system to show the rise of the
Android phoneto a climax. The major advantage of the Andriod system applied to many fields whilethe use of the
Android software written in Java language object-oriented thinking topromote the flexibility of the software. Internet of Things on the other hand is a newgeneration of high-end technology the use of high-performance advantages of Androidwill be applied to the monitoring of Internet of Things will be a very cutting-edgetechnology. This article describes how to use the
Android software to achieve real-timemonitoring of Things monitoring client. The system is divided into the hardware side control side and the software sidemobile terminal the hardware side by STM32 microcontroller temperature sensoraccelerometer and the pulse of the heartbeat sensor body temperature posture heartrate and pulse rate measurement and three French including SMS WIFI and a J2EEserver to send control data to the mobile terminal through the GPRS module or serial.Software side using the Java language to write the data processing display and backupfunctions. For the entire system has been basically achieve the desired functionality but alsoto expand such as mobile phones and monitor the client interact with each other. Andreaders to discuss follow-up research.Key words:
Android Internet of things Wifi monitor III重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 目录 目 录中文摘要 ................................................................................................... ⅠABSTRACT .............................................................................................. Ⅱ1 绪论 ......................................................................................................... 1 1.1 设计背景 ................................................................................................ 1 1.2 国内外研究现状综述................................................................................. 1 1.3 设计特点 ................................................................................................ 2 1.4 设计功能概述.......................................................................................... 2 1.4.1 物联网监控端的硬件 ........................................................................... 2 1.4.2
Android 应用程序 ................................................................................ 32 相关技术及开发工具简介.................................................................... 4 2.1 Java 语言简介 .......................................................................................... 4 2.1.1 Java 技术的特点 .................................................................................. 4 2.1.2 Java ME 简介 ...................................................................................... 5 2.1.3 Java EE 简介....................................................................................... 5 2.2
Android 系统简介 ...................................................................................... 6 2.3 Java 及
Android 开发工具简介 ...................................................................... 7 2.3.1 MyEclipse 集成开发环境 ....................................................................... 7 2.3.2
Android SDK ...................................................................................... 7 2.3.3
Android ADT ...................................................................................... 83 基于 Nios II 的物联网监控端设计 ...................................................... 9 3.1 系统结构 ................................................................................................ 9 3.1.1 硬件结构 ......................................................................................... 10 3.1.2 软件结构 ......................................................................................... 10 3.2 监控端硬件设计...................................................................................... 11 3.2.1 信息采集端硬件设计 .......................................................................... 11 3.2.2 信息接收与传输硬件设计 .................................................................... 12 3.2.3 监护端硬件设计 ................................................................................ 12 3.3 监控端软件设计...................................................................................... 13 3.3.1 体征信息采集端的软件设计 ................................................................. 13 3.3.2 体征信息接收与传输端软件设计 ........................................................... 154 基于
Android 的手机软件设计 ........................................................... 16 IV重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 目录 4.1 设计概述 ............................................................................................... 16 4.1.1 研究目标 ......................................................................................... 16 4.1.2 需求分析 ......................................................................................... 16 4.2 基于 UDP 协议的 Wifi 通信设计 ................................................................. 17 4.2.1 UDP 协议简介 ................................................................................... 17 4.2.1 PC 端串口程序设计............................................................................. 18 4.2.3 数据包的解析法则 ............................................................................. 20 4.2.4 UDP 发送及接收程序设计 .................................................................... 22 4.2.5 热点的配置 ...................................................................................... 23 4.3 短信接收及解析设计................................................................................ 25 4.3.1 短信接收程序设计 ............................................................................. 25 4.3.1 文件的存储与读取 ............................................................................. 26 4.4 基于 J2EE 的网页监控设计 ........................................................................ 27 4.4.1 Tomcat 服务器简介 ............................................................................. 27 4.4.2 基于 Serverlet 的网页设计 .................................................................... 27 4.4.3 基于 JDBC 技术的 MySQL 数据库操作 ................................................... 28 4.4.4 手机端嵌入网页的设计 ....................................................................... 29 4.5 系统架构及界面设计................................................................................ 29 4.5.1 系统程序文件结构及功能 .................................................................... 29 4.5.2 系统界面设计 ................................................................................... 295 总结 ....................................................................................................... 31参考文献 ................................................................................................... 32附录 A:手机端程序主要源代码 ......................................................................... 33 V重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 1 绪论 1 绪论1.1 设计背景 近年来
Android 手机兴起的趋势无法阻挡而至今年
Android 手机已占据全球智能机市场 48的份额,并在亚太地区市场占据统治地位,在我国更是高达 58,终结了 Symbian 的霸主地位, 在今后一段时间内
Android 跃居全球第一,将更广泛的普及和发展。
对于
Android 手机应用软件,中低端目前的主流应用很多,而现在
Android 最高版本为 4.0.3,相比于苹果系统有过之而无不及,今后的发展一定相当乐观。
而
Android 系统的手机软件大多采用 Java 语言编写,其跨平台和面向对象的特点,无论是从界面还是性能来讲,都能更方便更强大地满足用户的高要求。
根据其良好的发展趋势,对本课题也值得去研究。
另一方面,物联网是新一代信息技术的重要组成部分,其概念一经提出就一直是一大热门,它在各种感知技术上的广泛应用以及对智能信息处理的能力并且对物体实施智能的控制已然成为下一个推动世界高速发展的重要生产力,具有节约成本提高经济效益等优势更可以为全球经济复苏提供技术动力。
如此高端热门且发展趋势十分乐观的两种产品——
Android 手机和物联网相结合而产生的该课题《基于
Android 的物联网监控手机软件的设计》必将广泛应用在今后的实际生活中。
1.2 国内外研究现状综述 对于物联网的研究,国外要比国内研究较早,技术也相对成熟,在很早的时候美国施乐公司将其应用用到售货机上,而现今美国有很多大学在做了大量工作在物联网的研究生上。
同时国外很多知名企业都做了网联网技术方面的研究,例如美国的克尔斯博公司,它是国际上率先在该领域取得研究成果的先驱之一。
相比之下,国内在物联网技术上的研究相对落后,不过也在硬件和软件房间取得了相应的突破,在基于国外的技术之上开发了自己的中间软件。
另一方面,
Android 智能手机在国内也是越来越高端,像去年上市的小米手机轰动全国,与之匹敌的华为荣耀接而上市,把中国
Android 手机应用推向高潮。
当然,伴随着手机的兴起,无论是游戏还是应用软件,小到个体程序员大到世界五百强的软件公司,
Android 手机软件都必然将风靡全球。
与此同时,新兴的物联网监控技术与如今正如火如荼的第三代移动通信想结合,将改变现有的物联网监控模式,使监控人员无论身在何处无论何时都可以对需要进行监控的设备信息进行监控,这样也不用每天坐在办公室或监控室守着一 1重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 1 绪论台监控器,使这样实时的监控工作更加方便。
1.3 设计特点 本系统主要针对人体如体温姿态心跳及脉搏等数据进行测量监控对于这些数据监控我们的监控端应该具备实时、可靠、无线连接、体积小等特点,同时应该尽量使监护行为不对用户的日常活动产生影响即佩戴在人体身上让人不会有生理或心理负载同时也能准确的测量各种数据信息。
由此我们设计了面向家庭的便携式可穿戴的远程智能监护仪。
本作品分为信息采集端、信息接收与传输端和监护端。
在被监护人一端,只需佩带信息采集端,就能在满足低生理、心理负荷条件下,实现人体日常姿态、体温、脉搏、心跳等生命体征信息的获取,并且通过多种无线传输方式如短信Wifi 以及搭建 J2EE 服务器技术等最终将数据传输至便携式监护端、手机监护端、远程监护端进行分析和处理,监护人可远程查询被监护人的生理情况,在被监护人生理情况出现异常时,系统自动采取多种报警即应急措施。
本监护仪区别于传统的大型检测仪器,利用 SOPC 的思想将监测人体姿态、体温、脉搏、心跳等基本生命体征的传感器集中在一起,小巧方便可穿戴,减小了生理负担,便携易用。
医护人员可实时查看被检测人的姿态、体温、脉搏、心电等生命体征信息,并可以将实时信息存储到手机端 SD 卡等非易失存储设备中。
结合日益成熟的 J2EE 技术以及目前异军突起的
Android 技术,通过自行设计的
Android 手机软件,让
Android 智能手机也能成为本系统的监护端的一部分,可根据不同情况选择更适合的远程监护模式,随时随地被监护人的生理状况尽在掌握。
Android 技术的运用使得本系统紧跟信息时代的步伐,给使用者提供了更为熟悉和便捷的用户体验。
1.4 设计功能概述 本课题完成了基于 Andriod 的手机软件设计,以及 STM32 单片机对 GPRS模块(M20)进行控制的硬件设计和软件设计。
用 java 语言完成的一款能够在Andriod 手机运行的手机软件,通过可行的三种方式--短信、Wifi 和网页,接收实验板发送的通过温度、加速度等传感器测量的数据,并在手机屏幕上实时显示同时将实时记录保存子手机 SD 卡的 txt 文件中。
1.4.1 物联网监控端的硬件 物联网监控端可分为信息采集端、信息接收和 传输端。
所用到的硬件开发平台包括 DE2-70 开发板、LB3 开发板、物联网调试板。
在被监控的场所如汽车、 2重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 1 绪论寝室安装好该系统,通过温度、加速度传感器采集当前信息,并通过无线传输的方式发送给接收和传输端。
让 信息接收与传输端主要是通过串口将数据发送到 PC 端, PC 端进行数据处理和编码,最终发送到
Android 手机上。
同时该模块也要通过 GPRS 模块与
Android 手机取得通信,能接受
Android 手机反馈回来的信息。
1.4.2
Android 应用程序 该模块主要是在具有
Android 系统的手机上运行,以接收监控端发送过来的短信并进行解码,把实用的温度、加速度等信息直观明了简单的显示在该软件上。
其软件的编写将使用 Java 语言在 MyEclipse 集成开发软件上进行开发并搭建 SDK和 ADT10.0.0 的
Android 模拟器,并且能达到界面美观信息显示方式大方明了且能对历史信息进行保存和查看的功能。
同时也可以根据该软件与监控开发板进行反馈。
3重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 2 相关技术及开发工具简介 2 相关技术及开发工具简介2.1 Java 语言简介 Java 是一种面向对象的可以撰写跨平台应用软件的程序设计语言, SunMicrosystems 公司在 1995 年 5 月推出了 Java 平台(即 JavaSE JavaEE JavaME 的总称)和 Java 程序设计语言。
本设计用到了 JavaEE JavaME 两大技术。
Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性,广泛应用于个人 PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网,本
论文中实现的物联网监控系统就是基于 Java 技术编写的,因此,在本章将对 Java 技术作一个简要的介绍。
2.1.1 Java 技术的特点 JAVA 是非常新的一种语言1995 年正式发布,具有面向对象、分布式、解释执行、健壮性和安全性、体系结构中立、可移植、多线程、以及动态性等特点。
和其他编程语言相比,它有很多优点。
使用 JAVA 的优点具体体现在以下几个方面: 1封装 Java 是一种面向对象的语言,它的封装特性是将具有一定特征的事物封装成一个类,在类中用 Private 将所有成员变量定义成私有的,要想通过另一个类得到或改变该成员变量必须调用该类的 Get 和 Set 方法。
这样就可以将一个类封装成一个独立的事物,有助于程序代码的维护。
2继承 顾名思义,Java 继承就是是使用已存在的类的定义作为基础建立新类,新类可以用父类的功能,也可以增加新的数据或新的功能,但不能选择性地继承父类。
这种技术使得复用以前的代码非常容易,能够大大缩短开发周期,降低开发费用。
3多态 多态具体表现在重写和重载,多态就是类的多种表现方式,比如在同一个类中可以有名字相同但参数不同的方法,同时子类也可以重写父类的方法。
这样便可以改善代码的组织结构,增强代码的可读性。
2.1.2 Java ME 简介 ,是为机顶盒、移动 Java ME 以往称作 J2ME(Java Platform,Micro Edition)电话和 PDA 之类嵌入式消费电子设备提供的 Java 语言平台,包括虚拟机和一系列标准化的 Java API。
它和 Java SE、Java EE 一起构成 Java 技术的三大版本,并 4重庆大学本科学生毕业设计(
论文) 2 相关技术及开发工具简介且同样是通过 JCP(Java Community Process)制订的。
根据 Sun 的定义:Java ME是一种高度优化的 Java 运行环境,主要针对消费类电子设备的,本课题中的
Android 手机应用就是 Java ME 最广泛的应用。
2.1.3 Java EE 简介 JavaEE 是 J2EE 的一个新的名称,其主要是企业级的运用。
其三大框架Spring、Struts、Hibernet将该技术构建的淋漓尽致。
JavaEE 技术很多时候运用于网站的搭建上,采用 MVC 模式建立自己的网站会是一个很完整的过程。
如图所示 JavaEE 的架构图: 图 2.1 JavaEE 架构图2.2
Android 系统简介
Android 是 An.