基于~Android的仪器管理系统App设计实现分析方案.doc

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1、 编号： 毕业设计说明书题 目：基于 Android 的仪器管 理系统 App 设计与实现 学 院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 黄 晖 学 号： 1201120117 指导教师： 李晓欢 职 称： 副教授 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016 年 6 月 10 日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 I 页 共 IV 页摘 要随着科研投入不断增加，贵重仪器设备资源紧缺，无法满足大量研究人员的需求。高校之间实验室资源分布不均匀，仪器重复购买的情况极为普遍。再加上仪器共享信息的渠道不通畅，管理方式和管理思想落后，从而导致了仪器设

2、备利用率低下等问题日益突出。为了提高实验室仪器的使用效率，现本人受桂林市国创朝阳信息科技有限公司委托，开发一款基于 Android 的实验室仪器管理系统 APP，在移动平台实现对实验室仪器共享的管理。本课题的研究内容为基于 Android 平台的仪器管理系统设计与开发，拟采用 Java语言为基础的 Android Studio 作为开发工具，以 SDK 作为开发环境。仪器管理的 App设计利用了先进的互联网技术替代了传统的管理方式，给实验室研究人员提供开放共享的管理、服务信息。同时，为用户查询仪器的状况、预约及使用仪器，为仪器的效益评价提供充分可靠的技术支持，从而提高实验室仪器的使用效率。鉴于

3、使用过程中产生的数据量不会太多，考虑用第三方的服务器 LeanCloud 进行存储系统基础信息。关键词：资源紧缺；利用率低；Android；仪器管理；Java桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 II 页 共 IV 页AbstractWith the increasing investment in scientific research, Lack of equipment resources can not meet the needs of a large number of developers. Laboratory uneven distribution of resour

4、ces between Universities, Situation is very common instrument repeat purchase. Instrument sharing information channels are not smooth, Management mode and management thinking behind, Which leads to the low utilization ratio of instrument and equipment. In order to improve efficiency in the use of la

5、boratory equipment, Now, I entrusted by Guilin Guochuangchaoyang information technology co., LTD., Develop an Android-based laboratory instrument management system APP, laboratory instruments to achieve shared management in the mobile internet.The research content of this paper is the design and dev

6、elopment of instrument management system based on Android platform. It intends to use Java language-based Android Studio as a development tool to SDK as a development environment. App management instrument design takes advantage of advanced Internet technology to replace the traditional management m

7、ethods, laboratory researchers to provide open shared management, service information. At the same time, for the user to check the status of the instrument, make an appointment and use of equipment, to provide adequate and reliable technical support for the evaluation of the instrument, so as to imp

8、rove the efficiency of the use of laboratory equipment. Given the amount of data generated during the use of the process will not be too much, consider using third party server LeanCloud for storage system based information.Keywords: Resource shortage; Inefficient; Android; Instrument Management; Ja

9、va桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 III 页 共 III 页目 录引言 .11 设计目的和意义 .21.1 项目背景 .21.2 Android 的现状 .21.3 系统设计意义 .32 Android 系统和开发工具 .32.1 Android 操作系统介绍 .32.1.1Android 系统架构 .42.1.2Android 应用程序组件 .52.2 开发工具 Android Studio 介绍 .63 系统分析 .73.1 功能需求分析 .73.2 数据库需求分析 .83.3 开发环境需求分析 .84 系统的概要设计 .94.1 总体设计 .94.2 实体-联系图 .10

10、4.3 数据库设计 .114.4 系统的设计原则 .145 系统实现 .145.1 Android 客户端逻辑结构设计 .145.2 后台系统逻辑结构设计 .165.3 用户界面设计和功能实现 .175.4 后台服务器的搭建 .216 实验与验证 .246.1 用户注册模块 .246.2 用户登录模块 .246.3 主界面模块 .256.3.1 首页模块 .266.3.2 中心资讯模块 .316.3.3 我的信息模块 .327 总结 .33谢 辞 .35桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 IV 页 共 IV 页参考文献 .36附 录 .37桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第

11、 1 页 共 55 页引言随着科研投入的不断增加，科研院所购置了大量仪器，但是大型、贵重仪器设备资源相对于大量的研究人员来说仍然紧缺。高校之间、高校学院之间以及各实验室之间资源分布难以平衡，而且仪器设备重复购买情况极为普遍。制约各高校科研发展的瓶颈不仅是大型贵重仪器和专项设备的缺乏，而更常见于仪器共享信息渠道不畅，仪器设备利用率低下甚至长期闲置，利用率低下与需求旺盛矛盾激化。因此应当采取积极的手断从而促进贵重仪器设备资源的共享，成为了解决仪器设备利用率不平衡，提高仪器设备使用效益的最佳途径。二十一世纪的今天，科技正在飞速地进步，发展速度已经远远的超出了人们的想象，我们已经步入了互联网时代，智能

12、手机也已经普及到人们的日常生活中，它的应用也越来越广泛。在这个时代的背景下，我们可以尝试通过开发移动设备的应用程序，并结合互联网的方式，来解决仪器资源分配不均匀，利用率低下的问题。现在市面上的移动设备多种多样，它们搭载的操作系统也不同。而常见的移动设备操作系统有：微软公司推出的 Windows Phones 操作系统、塞班公司推出的 Symbian操作系统、Google 公司推出的 Android 操作系统、苹果公司推出的 IOS 操作系统等等。考虑到我们所要开发的应用程序能最大程度的提供给尽可能多的用户使用，那么我们有必要选择使用目前市场占有率最高、开放性最强的一款操作系统来对这个应用进行开

13、发。自从 Google 推出 Android 系统以来，就存在着很明显的市场优势，市场占有份额也在飞速扩大。Android 操作系统目前全球范围内正处与蒸蒸日上的开拓阶段，正所谓是如日中天，如鱼得水。据目前最新的市场调查报告显示，搭载着 Android 操作系统的智能手机以超过 80%的销售量占据全球手机销售量的鳌头，紧追其后的则是而名扬四海、人人皆知的搭载 IOS 系统的苹果手机。通过上述，我们已经确定了 Android 系统在智能手机领域不可动摇的统治地位。又因 Android 系统具有很强的开发性，随着全球许多的软件开发者不断开发 Android 操作系统各种应用程序，可以确信有越来越多

14、的消费者会选择购买搭载 Android 操作系统的手机或者平板电脑等终端设备。Android 操作系统拥有开放的开发平台，免费而又繁多的应用程序，华丽、新鲜的运行界面，简单、亲切的用户体验而备受消费者的喜爱。所以，综合上述的各方面的因素，我们选择基于 Android 系统来对设计与开发出一款用于仪器管理平台的应用程序，为用户提供开放共享的管理、服务信息；同时，为用户查询、预约及使用，为仪器的效益评价提供充分的技术支持，便于用户的使用和管理，从而提高仪器的使用效率。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 55 页1 设计目的和意义1.1 项目背景随着科研投入的不断增加，科研院所

15、购置了大量仪器，但是大型、贵重仪器设备资源相对于大量的研究人员来说仍然紧缺。高校之间、高校学院之间以及各实验室之间资源分布难以平衡，而且仪器设备重复购买情况普遍。制约各高校科研发展的瓶颈不仅是大型贵重仪器和专项设备的缺乏，而更常见于仪器共享信息渠道不畅，仪器设备利用率低下甚至长期闲置，利用率低下与需求旺盛矛盾激化。因此积极推进贵重仪器设备资源共享，成为解决这种不平衡，提高仪器设备效益的最有效途径 1。2014年 10月 27日，习近平总书记主持召开中央全面深化改革领导小组会议，审议通过关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见，明确指出需通过深化改革和制度创新，把公共财产投资形成国

16、家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放，让它们更好的为科技创新服务、为社会服务。 2同时教育部也对“211工程”、“985 工程”等仪器共享管理的专项建设要求，纳入到国家“十一五”建设项目“高等学校仪器设备和优质资源共享系统”（CERS）中。仪器共享固然可以提高仪器使用率，减少重复投资，但同时，仪器使用人的复杂性和流动性给仪器安全造成隐患，提高了实验室的仪器管理难度和管理成本；另外，设备资源的紧缺也对仪器预约模式、计费收费结算模式提出要求。以往高校及科研院所实验平台在管理中出现的问题：（1）仪器共享信息渠道不够通畅：不少仪器使用率不高、有充分的共享条件，但许多师生却得不到相关信息，不知该去

17、哪里寻找自己要用的仪器设备；仪器预约靠书面录入，经常出现信息交换不及时导致实验无法进行 1。（2）仪器管理方式落后、运行成本高、代价大：大多数仪器单机工作，缺少人机对话能力；许多仪器分散放置，需要投入较多管理人力，实施共享的难度很大、代价很高；仪器大多使用手工管理，增加了工作量，工作效率低 1。（3）仪器管理思想落后，管理机制没有理顺，缺乏必要监控手段：由于仪器自身无法判断使用者的合法性，导致某些使用者可能在缺乏监管的情况下任意使用仪器，甚至导致设备的损坏却无从查证 1。1.2 Android 的现状目前基于 Android 操作系统的应用程序处于全新的飞速发展阶段。如今，全世界各大 IT 厂

18、商都拥有自己的 Android 应用软件研发团队，开发属于自己的 Android 应用软件；全世界大部分的手机生产厂商也都纷纷意识到了 Android 系统的优势，如国外的三星、摩托罗拉、LG、索尼、夏普等公司；国内的联想、小米、魅族、中兴、华为、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 55 页OPPO 等公司，前赴后继地推出了搭载 Android 操作系统的手机，以便在竞争极为激烈市场上占据一席之地；就连许多的家居厂商和汽车电子厂商也都表示对 Android 产生浓厚的兴趣，希望凭借它来打破市场的平衡。相反，十年前如日中天，连续多年独霸全球手机销量排行榜榜首的手机品牌厂商诺

19、基亚，因为固步自封，不顺应时代的改变，坚持选择使用自己的塞班操作系统，而遭到了市场的淘汰。由此可见 Android 对这个互联网时代的影响力有多么强大。因为 Android 系统的出现，给各大知名企业带来了一种良性的竞争，这大大的提高了我们的生活质量，让我们能很好的享受科技给我们生活带来的进步。Android 应用程序的开发技术并不是独立的，它需要开发者在掌握 Android 三层框架的同时，还必须融合 Java 语言和 C/C+语言的编程、Android 系统的通信机制、各种核心服务框架的关键机制、UI 界面设计和云服务框架与其的 API 等技术。而且Android 的操作系统绝对不局限于在

20、手机上应用，近年以来已经快速的拓展到了相关的电子领域，例如平板电脑、车载电脑、智能手表、智能电视机、智能学习机等。Android 操作系统凭借着它强大的性能，优秀的表现已经渗透了全球市场。它逐渐以移动设备操作系统的身份，逐渐转变成为一个消费电子设备操作系统。它的用户几乎遍布全球每一个家庭，前景也是一片光明。1.3 系统设计意义本课题通过综合了上述两个背景为出发点，要求设计一款基于 Android 平台的仪器管理系统。通过使用这个仪器管理系统，来解决高校实验室资源分布不均匀，仪器重复购买情况普遍，仪器共享信息的渠道不通畅等一系列因素而导致的仪器利用率低下的问题，同时也给高校研究人员提供一个获取仪

21、器信息的渠道。该仪器管理系统可以把高校实验室中各种仪器设备的信息和状态展示提供到一个平台上展示出来，并且给研究人员共享了仪器设备的预约使用，用户们只需要拥有一部 Android 智能手机就可以实时了解实验室仪器的状态，而不必浪费时间到实验室排队等待使用仪器，这不但节省了研究人员宝贵的时间，也很方便实验室管理人员对仪器使用的管理。总而言之，基于 Android 的仪器管理系统是根据高校实验室的需求孕育而生的。在这仪器资源紧缺、仪器资源分配不均匀、仪器利用率低下且仪器共享信息渠道不通畅的环境下，为了提高仪器的使用效率、节约研究人员的时间、方便实验室管理员对仪器的管理，从而实现利益最大化的目的。桂林

22、电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 55 页2 Android 系统和开发工具2.1 Android 操作系统介绍Android 是一个自由的、开放源代码的操作系统，本义指“机器人”。该操作系统基于 Linux 内核，由著名的美国 Google 公司大力推出，并对它进行领导及开发。该操作系统的身影在日常生活中随处可见，目前主要提供给移动终端设备使用，例如在我们的日常生活必不可少的智能手机、智能手表和平板电脑等很多都搭载该系统。Android 目前还尚未拥有统一的中文名称，在中国大陆地区大部分人喜欢把该操作系统称呼为“安卓”或“安致”。2.1.1Android 系统架构绝大多数

23、操作系统如 Windows、塞班和 IOS 等都使用了分层的架构，而 Android的操作系统也不例外。从 Android 官方提供的架构图上可以看出，它的架构可由四个层来划分：第一层是应用程序层，第二层是应用程序框架层，第三层是系统运行库层，最后一层则是 Linux 内核层。这四层中为开发者提供一些基础功能的是底层 Linux 内核；其它三层则是由开发者自行开发，开发过程中大部分程序以 Java 语言进行编写。其基本架构如图 2-1 所示：图 2-1 Android系统架构图（1）应用程序层应用程序层是 Android 的顶层，每个应用程序至少有一个活动，一般都是由多个活动组成，可以在虚拟机

24、上运行。活动可以在不同的状态之间任意的切换，这跟电脑桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 55 页系统上的进程非常相似，但活动和进程起来又更为快捷灵活。值得一提的是该层中所有的代码都是使用 JAVA 语言编写的。（2）应用程序框架层应用程序框架层是 Google 核心应用所使用的 API 框架。在遵循框架开发原则的前提下，开发者同样能在开发自己的应用时使用应用程序框架。这对开发者能快速的开发应用程序有很大的帮助，因为可以合理利用这些框架从而简化程序开发的构架设计，并且也让用户替换程序组件带来帮助。其中核心组件包括：视图、内容提供器、通知管理器、活动管理器、资源管理器等。（3

25、）系统运行库层在这个层中又主要分为程序库和 Android 运行库两大部分。在程序库中，Android 系统会给不同的组件提供一些不同的库来使用，其中比较核心的库包括有：系统 C 库、媒体库、SGL、Surface Manager、LibWebCore、3D libraries 等，这些库一般都是以 C/C+的库。Android 运行库包含一个核心库，这个核心库提供了很多核心技术的功能，其中包括 JAVA 编程语言核心库功能。每一个应用程序都运行在在各自的进程中，在运行的过程中各自都会拥有一个独立的 Dalvik 虚拟机实例 3。（4）Linux 内核层Linux 内核层给开发者提供一些基础功

26、能，核心服务都依赖于 Linux 2.6 内核，其中 Android 的核心服务功能有内存的管理服务、系统的安全性服务、网络的协议栈服务、进程的管理服务和驱动模型服务等。2.1.2Android 应用程序组件Android 应用程序中最突出的一个特点就是每个应用都由若干组件来构成。而且只要在代码中设置相应权限，各个应用程序的组件还可以相互的调用。例如：假设现在我们需要编写一个内嵌于网页的程序，那么我们并不需要亲自来编写一个浏览器，而是我们可以直接调用系统中自带的 Chrome Lite 浏览器组件。又假设我们编写了两个应用程序，其中一个程序中有列表显示图标的组件，那么我们在另一个应用程序中就可以通过调用的方法来使用该组件，而不需要重新再编写该功能。也就是说，不同于我们平常编写的程序，Android 的应用程序的入口不是单一的，而是可以从代码的不同位置来启动。这就要依靠组件来实现。主要的组件有：（1） 活动（Activities ）组件任何一个应用程序的界面都是通过 Activities 表现出来的。 Activities 界面可以由图片、文字、列表等任意一种形式表现出来，也可以是两种或多种不同的形式组合而成的。一个应用程序一般由很多个 Activity 界面组成。例如一个通讯录的应用程序，首先要有一个显示通讯录名单列表的 Activity 界面，至少还要再有一个查看联系人详情的