毕业论文--基于wifi的手机遥控器设计.doc

河北农业大学现代科技学院 本科毕业论文(设计)题 目： 基于wifi的手机遥控器设计 学 部： 工程技术 专业班级： 计算机科学与技术1001 学 号： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 教授 二O一四 年 六 月 四 日摘 要 随着计算机和使用android系统的手机的迅速发展和普及，利用手机遥控电脑会给人们生活工作提供极大的便利。本文主要介绍了基于android手机系统使用wifi连接电脑从而实现控制电脑ppt翻页播放等操作的手机遥控器软件的开发和设计，并对系统实现过程中所用到的关键技术进行了介绍，实现手机遥控器对电脑ppt的如翻页，播放，模拟鼠标等一些简单控制。从而方便人们的工作生活。关键词：android wifi 手机遥控器 控制pptAbstractWith therapid development ofthe computeranduse theAndroid systemand the popularization ofmobile phone,themobile phoneremote controlcomputerwillprovide great convenience to thepeople living and working.This papermainly introduced the Android mobile phonesystem using WiFito connect the computerto realize thedevelopment and design of mobile phoneremotecontrolcomputersoftwarePPTpageplaybackoperationbased on therealization of the system,andthe key technologies usedin the processare introduced,themobile phoneremote controlthecomputerPPTasturning the pages of a book,play,etc.some simplesimulated mousecontrol.In order to facilitatepeoples work and life.Keywords: Android WiFi mobile phoneremote controlPPT目 录1. 引言11.1论文研究的背景及意义11.2 手机遥控器发展现状22. 基本技术321 Android平台的优点322 Android平台的特征323 Android平台的体系架构424 Android应用程序构成525 Android应用程序的开发环境63. 需求分析73.1 开发可行性分析73.2技术实现需要的条件73.3 功能需求74. 系统设计84.1设计概要84.2 系统实现的目标84.3系统模块结构84.3.1电脑端程序84.3.2 手机端程序94.4 功能模块114.5用户界面设计125. 详细设计135.1 总体简介135.2相关类介绍136. 系统实现和测试146.1通讯的实现146.2 主要功能的实现156.2.1 模拟按键的实现156.2.2模拟鼠标的实现166.3软件测试的方法167. 总结与致谢19参考文献201. 引言1.1论文研究的背景及意义随着现代通讯技术的发展，手机已经开始集成了越来越多的功能，人们可以通过手机上网，了解最新信息，与远方的朋友交流，可以通过手机听音乐、玩游戏、放松心情，还可以通过手机记录当前的日程安排和一些重要资料等。正因为如此，手机成为了许多人形影不离的贴身物件。在手机上开发出一些扩展功能，可以使手机更好地服务于人们的日常生活，提高生活质量。本文讨论如何利用手机来更好地控制电脑，使人们在一些特殊场合（如课堂、会议等）可以脱离电脑键盘的限制，直接将身边的手机转化为遥控器来实现在电脑上的操作。从而方便人们的工作生活传统的电器遥控器主要采取红外遥控的方式，因其功耗、成本较低，适于大批量生产，所以长期应用在家用电器领域。但红外遥控也存在诸多不足：受制于方向和距离，给使用者造成一定的不便；没有统一的编码方案，兼容性差；交互能力弱，功能性差，难以满足智能家居的要求；不同电器需要不同的遥控器，其更新换代会产生大量电子垃圾，不符合当今绿色和环保的社会需求。采用手机智能遥控器，则可以解决以上问题。使用无线功能将其接进电脑的网络（室内采用WiFi可以提供更快的响应速度和更低的功耗），讲解员的位置不再受到限制，适合与观众进行更好的交流、交互；可以模仿鼠标的移动、左右键点击等动作，实现更精细的控制；还可以实现定时控制、自动翻页等多种功能；节约购买激光笔及其电池的成本，更加方便、快捷、环保。手机智能遥控器正是现代化展示环境所需要的良好的幻灯片控制工具。1.2 手机遥控器发展现状现在其实我们可以发现，在很多的课堂、会议和商务展示场合，经常要使用幻灯片进行图片、文字介绍或讲解。如果使用鼠标进行幻灯片切 换 ， 会 将 讲 解 人 员 限 制 在 电 脑 旁边，不利于和观众进行良好的交互；如果采用带遥控功能的激光笔，只能实现简单的上下翻页，功能有限，并且激光笔价格高，传输距离近，不适合大型会议场合。所以现在大部分的场合还在使用传统的演示方式。造成了很多的不便。但是随着智能手机的发展和普及，基于Android手机的智能遥控器可以利用手机强大的计算和存储能力实现丰富、复杂的控制功能；同时，智能遥控器本质属于应用程序，用户只需要下载安装，不产生电子垃圾，不造成资源浪费和环境污染，符合国家的环保、节能政策，同时节省了购买激光笔的成本。2. 基本技术Android是Google于2007年11月推出的一款全新的智能手机平台，由操作系统、中间件、用户界成。2008年9月23日，美国运营商T-MobileUSA在纽约发布了第一部使用Android操作系统的手机T-MobileGl，该款手机支持WCDMAHSPA网络，理论下载速率为72Mbps，并支持WiFi。21 Android平台的优点（1）强大的无线网络接入能力。包括强覆盖能力的GSM（全球移动通信系统）网络下的GPRS（通用分组无线服务）、保证手机“永不掉线”的3G网络和可提供足够带宽、网速的WiFi（无线保真局域网）。（2）丰富、便捷的开发工具。Android智能手机使用Java语言开发应用程序，开发工具完备，开发资源丰富，开发者容易上手。（3）开放的平台。Android平台的开放性使其兼容不同硬件平台，从而提供丰富的硬件选择，可以无缝结合多种应用。以Android为代表的智能手机终端平台正在以其随时在线、功能强大的特性，不断拓展和加深移动互联网的应用领域。本文正是基于目前移动互联网的发展情况，结合物联网、智能家居等相关概念和技术，提出一种基于Android手机的智能遥控器方案：以Android操作系统为平台，利用智能手机的相关软硬件资源，实现对电视、电脑、空调等家庭电器的无线智能遥控。22 Android平台的特征应用框架：用于开发可重用、可替代的组件。（1）Dalvik虚拟机：Android采用的是自主开发的Dalvik虚拟机，它具有很好的硬件兼容性，在保证API兼容的同时针对移动手机进行了大幅优化，占用资源更小，运行效率更高。集成的浏览器：Android集成了基于Webkit引擎的网页浏览器。Webkit是一个开源浏览器网页排版引擎。（2）优化的图形：Android提供了优化过的图形系统， 该系统由一个自定义的2D图形库和一个遵循OpenGL ES 10标准(硬件加速)的3D图形库组成。（3）SQLite数据库：SQLite数据库是Android自带的一个标准的数据库，支持SQL语句，是一个轻量级的嵌入式数据库。（4）媒体功能：支持各种通用的音视频和静态图像格式。（5）硬件支持功能：支持相机、GPS、导航和感应加速器等各类硬件。（6）强大的开发环境：包括设备模拟器，调试工具，内存和性能检测工具，以及Eclipse IDE的开发插件。23 Android平台的体系架构Android不仅是一个操作系统，更是一个开源的体系架构。Android软件平台从上到下主要由五个部分构成：应用程序、应用程序框架、程序库、Android运行库以及Linux内核。（1）应用程序(Application)Android的应用程序通常涉及用户界面和用户交互。Android本身提供了桌面(Home)、联系人(Contact)、电话(Phone)和浏览器(Browsers)等众多的核心应用。所有的核心应用都使用Java语言编写，同时开发者可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序，这也是Android开源优势的体现。（2）应用程序框架(Application Framework)Android应用程序的开发基于程序框架和组件，开发人员拥有同核心应用程序一样的APIs访问权限。应用程序后面是一系列的服务和系统，其中包括：视图(Views)一构造应用程序的视图部分，包括列表(Lists)、文本框(Textboxes)、按钮(Buttons)等。（3）内容提供器(Content Providers):提供一种实现数据互访和共享的机制。（4）资源管理器(Resources Manager):负责管理非代码的访问，如本地字符串、图片资源及涉及布局的XML文件。（5）通知管理器(Notification Manager):用于将提示信息显示在状态栏上。例如，当有短信的时候，在状态栏上显示有新信息。（6）活动管理器(Activity Manager):用于管理应用程序的生命周期，并提供应用页面退出的机制。通过这套应用框架，各种服务和组件可以被用户的应用重复利用。24 Android应用程序构成对于一个Android应用程序来说，一般由以下四种组件构造而成：ActivityBroadcast Intent ReceiverService Content Provider以下是对这四种组件的说明：（1）ActivityActivity是最基本的Android应用程序组件。在应用程序中，一个Activity通常就是一个单独的屏幕。每一个Activity都被实现为一个独立的类，并继承基类Activty。（2）Broadcast Intent Receiver当需要对一个外部事件(如当电话呼入)做出响应时，可以使用目的接收器(Intent ReceiveO。目的接收器并不显示IJI界面，当外部事件发生时，使用Notification Manager通知用户。（3）Service Service是具有长生命周期且没有用户界面的一段程序，它需要通过某一个ActMty或者Context对象来调用。Service的生命周期方法比Activity少一些，只有onCreate、onStart和onDestory。有两种方式用来启动Service，它们的不同之处在于对Service生命周期的影响不一样。（4）Content Provider 一个应用程序可以将它的数据保存到文件、SQL数据库，甚至是任何有效的存储设备中。当需要将应用数据与其它的应用共享时，使用Content Provider来完成。Content Provider类实现了一组标准的方法，从而能够让其它的应用保存或读取此Content Provider处理的各种数据类型。25 Android应用程序的开发环境Android通常采用Eclipse作为应用程序的开发环境。Eclipse是基于Java的，开放源代码的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一个服务，所有开发工具都是用插件的形式提供的，通过插件组件构建开发环境，这种设计使得Eclipse具有开放式可扩充的结构。Eclipse软件可以集成不同的软件工具开发供应商的产品，任何开发工具厂商都可以将他们的开发工具或组件加入到Eclipse平台，用户可以通过相同的接口使用不同的工具。此外，Eclipse不仅支持团队协同开发，还提供了详细的帮助文档以及对许多外部工具的支持。Android为Eclipse定制了一个插件，即Android Development Tools(ADT)，目的是为用户提供一个强大的综合环境用于开发Android应用程序。ADT扩展了Eclipse的功能，可以让用户快速地建立Android项目，创建应用程序界面，在基于Android框架API的基础上添加组件，以及用SDK工具调试应用程序。 3. 需求分析3.1 开发可行性分析在一些特殊场合（如课堂、会议等）经常要使用幻灯片进行图片、文字介绍或讲解。如果使用鼠标进行幻灯片切 换 ， 会 将 讲 解 人 员 限 制 在 电 脑 旁边，不利于和观众进行良好的交互。如果采用带遥控功能的激光笔，只能实现简单的上下翻页，功能有限，并且激光笔价格高，传输距离近，不适合大型会议场合。而且随着android智能手机的普及，使得实现手机遥控器拥有基础的硬件条件。同时，智能遥控器本质属于应用程序，用户只需要下载安装，方便简单。此手机遥控器的实现简单，没有成本。能很大程度上方便人们的工作生活。具有很好的可行性。3.2技术实现需要的条件 （1）任何一款搭载Android2.1或以上版本操作系统的智能手机（2）任何装有Java运行时环境JRE1.6或以上版本操作系统的计算机（3）连通互联网，使用wifi使电脑和手机相连接。（4）运行ppt_server.jar 电脑端软件使手机遥控器获取电脑端ip从而实现遥控电脑功能。3.3 功能需求设计实现的手机遥控器让每个人通过一个遥控装置以无线的方式，灵活、便捷的控制自己使用的电脑和播放ppt。（1）模拟鼠标，实现鼠标的移动，确定，左右键单双击操作，对电脑的简单控制。（2）控制电脑ppt的播放和结束。（3）实现电脑ppt的翻页操作。（4）实现对ppt更多功能的选择。4. 系统设计4.1设计概要该应用程序包含了一个移动端（Android）程序与一个Windows平台下的应用程序，它以Android平台的设备作为输入设备，利用各种传感器采集数据，经过wifi发送到电脑端应用程序，有电脑端程序接受并进行操作映射，遥控计算机的移动应用软件。4.2 系统实现的目标采用Eclipse作为应用程序的开发环境，使用java语言编程，实现软件功能的实现。（1）实现手机和电脑间的通信（2）模拟鼠标（3）控制ppt4.3系统模块结构系统主要分为两个模块：电脑端程序和手机端程序。4.3.1电脑端程序 电脑端主要分为两块：对电脑的控制操作和数据的传输。本设计中通过调用java.awt包中的Robot类实现对电脑的控制。Robot类中实现了对电脑上各种按键的模拟与鼠标的定位操作。由于Robot类本身并没有实现对鼠标的移动操作，所以可以首先获取鼠标当前坐标，然后在x或y方向上加上一定的偏移值，之后将鼠标定位于此新坐标上，从而模拟出鼠标移动的操作。偏移值的大小以及接收手机发来指令的速度决定了鼠标移动的快慢，偏移值太大会造成鼠标移动跨度过大造成无法准确定位在屏幕上某点，太小则会造成鼠标移动太慢。所以需要将偏移值设置一个合理的数值，使其既能保证鼠标移动流畅又可确保鼠标定位的准确性。本设计将鼠标每次移动的偏移值定为10个像素，处理按键指令的程序周期定为每秒20次，基本可以实现鼠标的流畅移动。数据传输方面通过调用包中相关类包建立服务端并打开服务连接等待设备接入。当一个设备接入时则开启一个线程来不断截图发送图像数据，开启另一个线程每隔一定时间去读取类中各种按键的标志位来确定是否执行相应的按键操作，第三个线程则不断监听手机端发来的按键操控信息，并调用remotecontrol类中方法来根据接收的按键操控信息设置相应的按键标志位。当手机端断开会自动发来断开信息，此时第三线程会自动断开连接，同时更改线程运行标志位来关闭各个线程。其工作流程可由4.1图表示。4.3.2 手机端程序Android 应用程序是以许多 Android API 组件为基础进行开发的，下面是几种主要的 API 组件：当前活动程序Activity是最常用的应用程序组件，可以把 Activity 简单的理解成一个用户所看到的屏幕，称之为“活动” 。它主要用于处理程序的整体性工作，通过调用onCreate ( )、onStart( )、onRestart ( )、onResume ( )、onStop( )、onDestory ( )等方法来实现运行、暂停、停止等状态。例如监听按键、触摸屏等事件，指定图像显示View，启动其他 Activity。Android 用 Intent 类实现启动其他 Activity，它调用 startActivity ( myIntent )方法触发解析 myIntent 动作，新的 Activity 接收到 myIntent 通知后，开始运行，例如通过Activity 的切换实现显示布局的切换。ContentProvider 类是一个特殊的存储数据的类型，它实现了数据的存储与共享。Service 是运行在后台的应用程序组件，不直接与用户交互。当前活动程序可以使用 Context.StartService ( )开启一项后台服务,还可以通过 Context.bindService ( )与后台服务通信。其工作流程可由4.1图表示。工作流程图4.14.4 功能模块在系统功能分析的基础上，做系统功能模块图4.2主界面播放模拟鼠标结束上一页下一页左键移 动右键退出播放功能模块图4.2按钮功能实现方法上一页实现上一页的操作通过switch case选择按键功能进行调用下一页实现下一页的操作ok实现确定的操作播放实现播放ppt的操作结束实现结束ppt播放的操作表4.1软件各模块功能如下表4.14.5用户界面设计在Android平台下开发应用软件，最重要的是布局问题。本系统设计了1个实现与用户的交互的界面。这个界面包含了手机遥控器可实现的所有的功能。（1）界面上方有包括ppt播放和结束的两个键位。可以实现控制ppt的播放和结束的功能。（2）界面中间有包括模拟鼠标左右键，键盘上下键以及确定键的5个键位。可以实现模拟鼠标左右键，键盘上下键以及确定键的功能。（3）界面下方有包括ppt上一页和下一页的两个键位。可以实现控制ppt翻页的功能。（4）界面除了按键部分以外的部分可以实现控制鼠标移动的功能。实现后的界面如图4.3界面图4.35. 详细设计5.1 总体简介通过对比特流的控制，转移 以及对二进制数进行左移右移进行对幻灯片的切换和控制。控制主要通过RemoteControlPPTActivity进行遥控器与电脑的连接，通过创建GestureDetector类的对象，对鼠标事件以及遥控器事件进行调用，同样实现功能，通过switch case语句进行对不同的功能进行选择。5.2相关类介绍Constant.java类为内容类，界面显示和每个按钮所包含的参数的定义类，通过对参数定义，不同参数代表不同含义，使得代码有更好的可读性，和更好的可修改性。ByteAndInt.java类，按钮功能实现的基本方法类，按钮功能的实现，本质上其实是对字节流进行控制和改变，从而达到应有的效果。RemoteControl|PPTActivity.java类，对方法进行调用，属于中间位置，对功能代码的调用，以及对前端客户的选择进行分析和或得，从而实现对系统的联系，以及是软件形成一个整体。BuildConfig.java类，项目调试DEBUG = true，方便调试过程以及调试后有关该参数代码不用删除，直接在本类中将定义的不可变参数改为false。R.java类，对动作进行定义，具体为16进制数，功能函数调用本类参数，从而实现字节流的改变，达到应有的功能。定义类R.java，constant.java实现对按钮获取的定义类，将要后去的参数通过类ByteAndInt.java实现对R.java中参数使用达到字节流的变化实现基本功能。通过类RemoteControl|PPTActivity.java类实现功能与用户操作的连接，该类从前端用户的界面获取用户操作，通过constant.java类中对参数的定义获取内部值再通过判断语句switch case找到用户所选的功能，通过对功能的调用将用户操作实现，从而完成软件功能。6. 系统实现和测试6.1通讯的实现为了实现使用wifi和电脑端实现即时通信，通信采用UDP的组播进行通信，UDP协议是一种无连接的协议，它以数据报作为数据传输的载体。数据报的传输次序、到达时间以及内容本身等都不能得到保证，数据报的大小最多为64k，其特点是快速传输。在Java中有两个数据报类：DatagramSocket（进行端到端通信的类）和DatagramPacket（表示通信数据的数据报类），程序可通过DatagramSocket收发DatagramPacket。Android已经将网络接口连通了，只要手机开启了wifi，UDP就可以正常工作了。将这个套接字添加到指定的多播组。一个套接字之前必须加入一个组数据可能被接受。一个套接字可能是多个组的成员,但加入任何组只有一次。实现代码：public static String multicastIp = ;/多播协议ip地址设置public static int commPort = 8600;/构建指定ip地址的8600端口接收UDP数据包使用.MulticastSocket包中的类和方法实现通讯功能实现代码：DatagramPacket sdp = new DatagramPacket(cmdBuffer, Constant.bufferSize,remoteInetAddress,CmPort);/生成数据报multicastSocket.send(sdp);/发送数据报6.2 主要功能的实现6.2.1 模拟按键的实现实现了通信后，接着应该实现软件的主要功能，模拟按钮的操作，从而达到控制电脑的目的，对constant.java类中按钮进行定义。Android手机端在状态改变时，应该通知电脑端，这样才能进行正确的操作映射。模拟按钮主要实现的功能有：模拟左键，模拟右键，模拟上键，模拟下键，模拟esc键，模拟F5键。主要代码： public static final int KEY_ARROW_LEFT = 37;/模拟键盘左键public static final int KEY_ARROW_RIGHT = 39;/模拟键盘右键public static final int KEY_ARROW_UP = 38;/模拟键盘上键public static final int KEY_ARROW_DOWN = 40;/模拟键盘下键public static final int KEY_ESC = 27;/模拟键盘esc键public static final int KEY_F5 = 116;/模拟键盘F5键对手机按键进行判断，把按键信息存储在cmdBuffer数组中。主要代码：switch(view.getId()case R.id.start:cmdBuffer0=Constant.RULE_KEY_EVENT;cmdBuffer1=Constant.KEY_F5;opr = true;break;case R.id.stop:cmdBuffer0=Constant.RULE_KEY_EVENT;cmdBuffer1=Constant.KEY_ESC;opr = true;break;然后生成数据报DatagramPacket sdp = new DatagramPacket(cmdBuffer, Constant.bufferSize,remoteInetAddress,CmPort);/生成数据报6.2.2模拟鼠标的实现接着我们需要实现模拟鼠标的功能，在constant.java类中定义。需要完成的工作是：模拟鼠标左键按下，模拟鼠标左键抬起，模拟鼠标右键按下，模拟鼠标右键抬起，模拟鼠标中键的按下，模拟鼠标中键的抬起，移动鼠标，标识是否采用绝对坐标。主要代码：public static final int MOUSEEVENT_LEFTDOWN = 0x2;/模拟鼠标左键按下public static final int MOUSEEVENT_LEFTUP = 0x4;/模拟鼠标左键抬起public static final int MOUSEEVENT_MIDDLEDOWN = 0x20;/模拟鼠标中键按下public static final int MOUSEEVENT_MIDDLEUP = 0x40;/模拟鼠标中键抬起public static final int MOUSEEVENT_MOVE = 0x1; /移动鼠标public static final int MOUSEEVENT_ABSOLUTE = 0x8000+1;/标示是否采用绝对坐标public static final int MOUSEEVENT_RIGHTDOWN = 0x8;/模拟鼠标右键按下public static final int MOUSEEVENT_RIGHTUP = 0x10;/模拟鼠标右键抬起 对鼠标坐标进行判断，把鼠标信息存储在数组中。 cmdBuffer0=Constant.RULE_MOUSE_EVENT;cmdBuffer1=Constant.MOUSE_GESTURE;byte xValue=ByteAndI2ByteArray(int)(-distance_X);byte yValue=ByteAndI2ByteArray(int)(-distance_Y);System.arraycopy(xValue, 0, cmdBuffer, 4, 4);System.arraycopy(yValue, 0, cmdBuffer, 8, 4);然后生成数据报DatagramPacket sdp = new DatagramPacket(cmdBuffer, Constant.bufferSize,remoteInetAddress,CmPort);/生成数据报6.3软件测试的方法 软件测试就是利用测试工具按照测试方案和流程对产品进行功能和性能测试，甚至根据需要编写不同的测试工具，设计和维护测试系统，对测试方案可能出现的问题进行分析和评估。执行测试用例后，需要跟踪故障，以确保开发的产品符合需求。软件测试的目的： （1） 测试并不仅仅是为了找出错误。通过分析错误产生的原因和错误的发生趋势，可以帮助项目管理者发现当前软件开发过程中的缺陷，以便改进。（2）这种分析能帮助测试人员设计出有针对性的测试方法，改善测试的效率。（3） 没有发现错误的测试也是有价值的。完整的测试是评定软件质量的重要方法。软件测试的方法：软件测试可以分为黑盒测试和白盒测试。黑盒测试就是测试要在软件的接口处进行。这种方法是把测试内容看做一个盒子，程序内部的逻辑结构和内部特性不被测试人员考虑，只依据程序的需求规格说明书来检查程序的功能是否符合它的功能说明。因此黑盒测试又叫功能测试或数据驱动测试。黑盒测试主要是为了发现以下4种错误：（1）是否有不正确或遗漏的功能。（2）在接口上，输入是否能正确的接受。能否输出正确的结果。（3）是否有数据结构错误或外部信息访问错误。 （4）是否有初始化和终止性的错误。白盒测试是细致检查软件的过程性细节。此方法就是叫测试人员把软件看成一个打开的盒子一样，测试人员可以利用程序内部的逻辑结构，设计及相关信息选择测试用例，测试程序所有逻辑路径。测试不同点的程序状态来确定所测试出来的是否和预测的状态相同。白盒测试又被叫做结构测试或者逻辑驱动测试。白盒测试主要是相对进行的。如下程序模块检查：（1）对程序模块的所有独立的执行路径至少测试一遍。（2）对所有的逻辑判定，取“真”与取“假”的两种情况至少测一遍。（3）测试内部数据结构 软件测试的方法软件测试就是利用测试工具按照测试方案和流程对产品进行功能和性能测试，甚至根据需要编写不同的测试工具，设计和维护测试系统，对测试方案可能出现的问题进行分析和评估。执行测试用例后，需要跟踪故障，以确保开发的产品符合需求。软件测试的目的：（1）测试并不仅仅是为了找出错误。通过分析错误产生的原因和错