<4D F736F F D20CEEFC1AACDF8BCBCCAF5CAB5D1E9D6B8B5BCCAE E646F63>

Transcription

1 物 联 网 技 术 实 验 指 导 书 The technology of IOT Experiment Instruction Book 编 者 : 高 娟 娟 杨 霞 教 务 处 2014 年 9 月

2

3 目 录 第 一 章 物 联 网 技 术 实 验 装 置 简 介 实 验 箱 简 介... 1 一 特 点... 1 二 技 术 参 数... 2 三 应 用 背 景... 2 四 实 验 箱 工 作 原 理 所 用 各 模 块 简 介... 7 一 温 湿 度 传 感 器... 7 二 红 外 传 感 器... 8 三 继 电 器... 9 四 RFID 模 块... 9 五 Zigbee 模 块 六 STM32 主 控 板 七 Wifi 模 块 各 节 点 介 绍 一 温 湿 度 传 感 节 点 二 红 外 传 感 节 点 三 风 扇 控 制 节 点 四 灯 控 制 节 点 五 Zigbee 协 调 器 六 STM32 主 控 板 七 wifi 模 块 八 RFID 模 块 第 二 章 物 联 网 技 术 系 统 实 验 实 验 一 物 联 网 安 卓 界 面 开 发 实 验 实 验 二 物 联 网 网 关 通 讯 实 验 实 验 三 物 联 网 无 线 传 感 网 络 实 验 实 验 四 物 联 网 综 合 实 验... 43

4

5 第 一 章 物 联 网 技 术 实 验 装 置 简 介 1-1 实 验 箱 简 介 一 特 点 (1) 实 验 装 置 采 用 箱 式 结 构, 可 根 据 不 同 实 验 内 容 进 行 自 由 组 合, 故 结 构 紧 凑 使 用 方 便 功 能 齐 全 综 合 性 能 好, 能 在 一 套 装 置 上 完 成 底 层 传 感 实 验 网 络 传 输 实 验 上 层 安 卓 操 控 实 验 等 等 (2) 实 验 装 置 方 便 使 用, 可 随 意 移 动, 加 大 了 实 验 的 灵 活 性 与 可 控 性 (3) 装 置 布 局 合 理, 外 形 美 观, 面 板 结 构 清 晰 直 观, 操 作 舒 适, 方 便 实 验 器 材 若 有 损 坏 方 便 更 换 (4) 实 验 箱 设 备 选 择 紧 跟 网 络 时 代 潮 流, 选 择 当 代 芯 片, 完 全 配 合 教 学 内 容, 满 足 教 学 大 纲 要 求 (5) 实 验 平 台 提 供 比 较 完 整 的 物 联 网 技 术 组 成, 包 括 智 能 传 感 模 块 通 信 模 块 嵌 入 式 网 关 物 联 网 终 端 以 及 各 种 控 制 节 点 等 传 感 模 块 由 各 种 传 感 器 组 成, 设 置 光 照 传 感 器 温 度 传 感 器 酒 精 传 感 器 CO 2 传 感 器 等, 传 感 器 采 集 模 拟 信 息 并 进 行 转 换 与 处 理, 将 信 息 传 递 给 Zigbee 通 信 模 块 (Zigbee 与 传 感 器 之 间 设 置 传 输 协 议 ),Zigbee 通 信 模 块 将 最 终 产 生 的 数 据 通 过 网 关 传 输 到 终 端 ( 触 摸 屏 界 面 控 制 ) 通 过 编 程 可 以 将 触 摸 屏 界 面 与 被 控 对 象 结 合 起 来, 实 现 动 态 调 整 与 控 制 (6) 基 于 工 程 方 案 可 以 实 现 基 本 的 物 联 网 网 络 架 构, 在 物 联 网 的 传 感 层 通 过 无 线 组 网 或 现 场 总 线 组 网 实 现 对 各 种 物 理 量 的 传 感 采 集 和 反 馈 控 制, 通 过 视 频 图 像 采 集 设 备 实 现 环 境 图 像 数 据 获 取, 数 据 通 过 网 关 转 换 为 标 准 的 网 络 数 据 流 汇 聚 到 云 端 服 务 器, 在 服 1

6 务 器 端 实 现 数 据 的 智 慧 处 理, 再 由 服 务 器 通 过 internet 或 3G 网 络 实 现 广 域 的 数 据 发 布, 与 各 种 终 端, 包 括 手 平 板 电 脑 等 移 动 终 端, 实 现 智 能 的 交 互 与 管 理 二 技 术 参 数 (1) 输 入 电 压 :220V (2) 外 形 尺 寸 : 长 * 宽 * 高 =455mm*335mm*160mm (3) 工 作 环 境 : 温 度 0~40, 湿 度 75% 三 应 用 背 景 物 联 网 简 介 物 联 网 是 新 一 代 信 息 技 术 的 重 要 组 成 部 分, 其 英 文 名 称 是 : The Internet of things 物 联 网 的 定 义 最 初 在 1999 年 提 出 : 即 通 过 射 频 识 别 (RFID) 红 外 感 应 器 全 球 定 位 系 统 激 光 扫 描 器 气 体 感 应 器 等 信 息 传 感 设 备, 按 约 定 的 协 议, 把 任 何 物 品 与 互 联 网 连 接 起 来, 进 行 信 息 交 换 和 通 讯, 以 实 现 智 能 化 别 定 位 跟 踪 监 控 和 管 理 的 一 种 网 络 简 而 言 之, 物 联 网 就 是 物 物 相 连 的 互 联 网 有 两 层 意 思 : 其 一, 物 联 网 的 核 心 和 基 础 仍 然 是 互 联 网, 是 在 互 联 网 基 础 上 的 延 伸 识 和 扩 展 的 网 络 ; 其 二, 其 用 户 端 延 伸 和 扩 展 到 了 任 何 物 品 与 物 品 之 间, 进 行 信 息 交 换 和 通 信 物 联 网 主 要 解 决 物 品 与 物 品 (Thing to Thing,T2T), 人 与 物 品 (Human to Thing,H2T), 人 与 人 (Human to Human,H2H) 之 间 的 互 连, 通 过 智 能 感 知 识 别 技 术 与 普 适 计 算 广 泛 应 用 于 网 络 的 融 合 中, 也 因 此 被 称 为 继 计 算 机 互 联 网 之 后 世 界 信 息 产 业 发 展 的 第 三 次 浪 潮 物 联 网 是 互 联 网 的 应 用 拓 展, 与 其 说 物 联 网 是 网 络, 不 如 说 物 联 网 是 业 务 和 应 用, 其 具 有 : 智 能 先 进 互 联 的 三 个 重 要 特 征 物 联 网 的 提 出 为 国 家 智 慧 城 市 的 建 设 奠 定 了 基 础, 实 现 了 智 慧 城 市 的 互 联 互 通 协 同 共 享 物 联 网 是 新 一 代 信 息 技 术 的 重 要 组 成 部 分, 被 正 式 列 为 国 家 重 点 发 展 的 战 略 性 新 兴 产 业 之 一 物 联 网 包 括 智 能 感 知 识 别 技 术 与 普 适 计 算 与 网 络 的 融 合, 其 应 用 范 围 几 乎 覆 盖 了 各 行 各 业, 包 括 交 通 物 流 安 防 电 力 家 居 医 疗 矿 业 军 事 等 各 个 领 域, 被 称 为 继 计 算 机 互 联 网 之 后 世 界 信 息 产 业 发 展 的 第 三 次 浪 潮, 是 未 来 10 年 IT 行 业 的 主 要 发 展 方 向, 人 才 需 求 量 大, 就 业 前 景 好 因 此 学 习 和 掌 握 物 联 网 技 术 是 自 动 化 学 习 的 一 个 重 要 教 学 环 节 2

7 物 联 网 智 能 家 居 简 介 智 能 家 居 是 以 住 宅 为 平 台, 利 用 综 合 布 线 技 术 网 络 通 信 技 术 智 能 家 居 - 系 统 设 计 方 案 安 全 防 范 技 术 自 动 控 制 技 术 音 视 频 技 术 将 家 居 生 活 有 关 的 设 施 集 成, 构 建 高 效 的 住 宅 设 施 与 家 庭 日 程 事 务 的 管 理 系 统, 提 升 家 居 安 全 性 便 利 性 舒 适 性 艺 术 性, 并 实 现 环 保 节 能 的 居 住 环 境 又 称 智 能 住 宅, 在 国 外 常 用 Smart Home 表 示 智 能 家 居 是 在 互 联 网 的 影 响 之 下 物 联 化 体 现 智 能 家 居 通 过 物 联 网 技 术 将 家 中 的 各 种 设 备 ( 如 音 视 频 设 备 照 明 系 统 窗 帘 控 制 空 调 控 制 安 防 系 统 数 字 影 院 系 统 网 络 家 电 以 及 三 表 抄 送 等 ) 连 接 到 一 起, 提 供 家 电 控 制 照 明 控 制 窗 帘 控 制 电 话 远 程 控 制 室 内 外 遥 控 防 盗 报 警 环 境 监 测 暖 通 控 制 红 外 转 发 以 及 可 编 程 定 时 控 制 等 多 种 功 能 和 手 段 与 普 通 家 居 相 比, 智 能 家 居 不 仅 具 有 传 统 的 居 住 功 能, 兼 备 建 筑 网 络 通 信 信 息 家 电 设 备 自 动 化, 集 系 统 结 构 服 务 管 理 为 一 体 的 高 效 舒 适 安 全 便 利 环 保 的 居 住 环 境, 提 供 全 方 位 的 信 息 交 互 功 能 帮 助 家 庭 与 外 部 保 持 信 息 交 流 畅 通, 优 化 人 们 的 生 活 方 式, 帮 助 人 们 有 效 安 排 时 间, 增 强 家 居 生 活 的 安 全 性, 甚 至 为 各 种 能 源 费 用 节 约 资 金 Zigbee 简 介 ZigBee 是 一 种 短 距 离 低 功 耗 的 无 线 传 输 技 术, 是 一 种 介 于 无 线 标 记 技 术 和 蓝 牙 之 间 的 技 术, 它 是 IEEE 协 议 的 代 名 词 ZigBee 的 名 字 来 源 于 蜂 群 使 用 的 赖 以 生 存 和 发 展 的 通 信 方 式, 即 蜜 蜂 靠 飞 翔 和 嗡 嗡 (Zig) 地 抖 动 翅 膀 与 同 伴 传 递 新 发 现 的 食 物 源 的 位 置 距 离 和 方 向 等 信 息, 也 就 是 说 蜜 蜂 依 靠 这 样 的 方 式 构 成 了 群 体 中 的 通 信 网 络 ZigBee 采 用 分 组 交 换 和 跳 频 技 术, 并 且 可 使 用 3 个 频 段, 分 别 是 2.4GHz 的 公 共 通 用 频 段 欧 洲 的 868MHz 频 段 和 美 国 的 915MHz 频 段 ZigBee 主 要 应 用 在 短 距 离 范 围 并 且 数 据 传 输 速 率 不 高 的 各 种 电 子 设 备 之 间 与 蓝 牙 相 比,ZigBee 更 简 单 速 率 更 慢 功 率 及 费 用 也 更 低 同 时, 由 于 ZigBee 技 术 的 低 速 率 和 通 信 范 围 较 小 的 特 点, 也 决 定 了 ZigBee 技 术 只 适 合 于 承 载 数 据 流 量 较 小 的 业 务 ZigBee 技 术 主 要 包 括 以 下 特 点 : (1) 数 据 传 输 速 率 低 只 有 10~250kbit/s, 专 注 于 低 传 输 应 用 ; (2) 低 功 耗 ZigBee 设 备 只 有 激 活 和 睡 眠 两 种 状 态, 而 且 ZigBee 网 络 中 通 信 循 环 次 数 非 常 少, 工 作 周 期 很 短, 所 以 一 般 来 说 两 节 普 通 5 号 干 电 池 可 使 用 6 个 月 以 上 ; (3) 成 本 低 因 为 ZigBee 数 据 传 输 速 率 低, 协 议 简 单, 所 以 大 大 降 低 了 成 本 ; (4) 网 络 容 量 大 ZigBee 支 持 星 形 簇 形 和 网 状 网 络 结 构, 每 个 ZigBee 网 络 最 多 可 支 持 255 个 设 备, 也 就 是 说 每 个 ZigBee 设 备 可 以 与 另 外 254 台 设 备 相 连 接 ; (5) 有 效 范 围 小 有 效 传 输 距 离 10~75m, 具 体 依 据 实 际 发 射 功 率 的 大 小 和 各 种 不 同 的 应 用 模 式 而 定, 基 本 上 能 够 覆 盖 普 通 的 家 庭 或 办 公 室 环 境 ; (6) 工 作 频 段 灵 活 使 用 的 频 段 分 别 为 2.4GHz 868MHz( 欧 洲 ) 及 915MHz( 美 国 ), 均 为 免 执 照 频 段 ; (7) 可 靠 性 高 采 用 了 碰 撞 避 免 机 制, 同 时 为 需 要 固 定 带 宽 的 通 信 业 务 预 留 了 专 用 时 隙, 避 免 了 发 送 数 据 时 的 竞 争 和 冲 突 ; 节 点 模 块 之 间 具 有 自 动 动 态 组 网 的 功 能, 信 息 3

8 在 整 个 ZigBee 网 络 中 通 过 自 动 路 由 的 方 式 进 行 传 输, 从 而 保 证 了 信 息 传 输 的 可 靠 性 ; (8) 时 延 短 ZigBee 针 对 时 延 敏 感 的 应 用 做 了 优 化, 通 信 时 延 和 从 休 眠 状 态 激 活 的 时 延 都 非 常 短 ; (9) 安 全 性 高 ZigBee 提 供 了 数 据 完 整 性 检 查 和 鉴 定 功 能, 采 用 AES-128 加 密 算 法, 同 时 根 据 具 体 应 用 可 以 灵 活 确 定 其 安 全 属 性 由 于 ZigBee 技 术 具 有 成 本 低 组 网 灵 活 等 特 点, 可 以 嵌 入 各 种 设 备, 在 物 联 网 中 发 挥 重 要 作 用 其 目 标 市 场 主 要 有 PC 外 设 ( 鼠 标 键 盘 游 戏 操 控 杆 ) 消 费 类 电 子 设 备 ( 电 视 机 CD VCD DVD 等 设 备 上 的 遥 控 装 置 ) 家 庭 内 智 能 控 制 ( 照 明 煤 气 计 量 控 制 及 报 警 等 ) 玩 具 ( 电 子 宠 物 ) 医 护 ( 监 视 器 和 传 感 器 ) 工 控 ( 监 视 器 传 感 器 和 自 动 控 制 设 备 ) 等 非 常 广 阔 的 领 域 RFID 简 介 RFID 是 射 频 识 别 (Radio Frequency Identification) 的 英 文 缩 写, 是 20 世 纪 90 年 代 开 始 兴 起 的 一 种 自 动 识 别 技 术, 它 利 用 射 频 信 号 通 过 空 间 电 磁 耦 合 实 现 无 接 触 信 息 传 递 并 通 过 所 传 递 的 信 息 实 现 物 体 识 别 RFID 既 可 以 看 做 是 一 种 设 备 标 识 技 术, 也 可 以 归 类 为 短 距 离 传 输 技 术 RFID 是 一 种 能 够 让 物 品 开 口 说 话 的 技 术, 也 是 物 联 网 感 知 层 的 一 个 关 键 技 术 在 对 物 联 网 的 构 想 中,RFID 标 签 中 存 储 着 规 范 而 具 有 互 用 性 的 信 息, 通 过 有 线 或 无 线 的 方 式 把 它 们 自 动 采 集 到 中 央 信 息 系 统, 实 现 物 品 ( 商 品 ) 的 识 别, 进 而 通 过 开 放 式 的 计 算 机 网 络 实 现 信 息 交 换 和 共 享, 实 现 对 物 品 的 透 明 管 理 RFID 系 统 主 要 由 三 部 分 组 成 : 电 子 标 签 (Tag) 读 写 器 (Reader) 和 天 线 (Antenna) 其 中, 电 子 标 签 芯 片 具 有 数 据 存 储 区, 用 于 存 储 待 识 别 物 品 的 标 识 信 息 ; 读 写 器 是 将 约 定 格 式 的 待 识 别 物 品 的 标 识 信 息 写 入 电 子 标 签 的 存 储 区 中 ( 写 入 功 能 ), 或 在 读 写 器 的 阅 读 范 围 内 以 无 接 触 的 方 式 将 电 子 标 签 内 保 存 的 信 息 读 取 出 来 ( 读 出 功 能 ); 天 线 用 于 发 射 和 接 收 射 频 信 号, 往 往 内 置 在 电 子 标 签 和 读 写 器 中 RFID 技 术 的 工 作 原 理 是 : 电 子 标 签 进 入 读 写 器 产 生 的 磁 场 后, 读 写 器 发 出 的 射 频 信 号, 凭 借 感 应 电 流 所 获 得 的 能 量 发 送 出 存 储 在 芯 片 中 的 产 品 信 息 ( 无 源 标 签 或 被 动 标 签 ), 或 者 主 动 发 送 某 一 频 率 的 信 号 ( 有 源 标 签 或 主 动 标 签 ); 读 写 器 读 取 信 息 并 解 码 后, 送 至 中 央 信 息 系 统 进 行 有 关 数 据 处 理 由 于 RFID 具 有 无 需 接 触 自 动 化 程 度 高 耐 用 可 靠 识 别 速 度 快 适 应 各 种 工 作 环 境 可 实 现 高 速 和 多 标 签 同 时 识 别 等 优 势, 因 此 可 用 于 广 泛 的 领 域, 如 物 流 和 供 应 链 管 理 门 禁 安 防 系 统 道 路 自 动 收 费 航 空 行 李 处 理 文 档 追 踪 / 图 书 馆 管 理 电 子 支 付 生 产 制 造 和 装 配 物 品 监 视 汽 车 监 控 动 物 身 份 标 识 等 以 简 单 RFID 系 统 为 基 础, 结 合 已 有 的 网 络 技 术 数 据 库 技 术 中 间 件 技 术 等, 构 筑 一 个 由 大 量 联 网 的 读 写 器 和 无 数 移 动 的 标 签 组 成 的, 比 Internet 更 为 庞 大 的 物 联 网 成 为 RFID 技 术 发 展 的 趋 势 Wifi 简 介 Wi-Fi 全 称 Wireless Fidelity( 无 线 保 真 技 术 ), 传 输 距 离 有 几 百 米, 可 实 现 各 种 4

9 便 携 设 备 ( 手 机 笔 记 本 电 脑 PDA 等 ) 在 局 部 区 域 内 的 高 速 无 线 连 接 或 接 入 局 域 网 Wi-Fi 是 由 接 入 点 AP(Access Point) 和 无 线 网 卡 组 成 的 无 线 网 络 主 流 的 Wi-Fi 技 术 无 线 标 准 有 IEEE b 及 IEEE g 两 种, 分 别 可 以 提 供 11Mbit/s 和 54Mbit/s 两 种 传 输 速 率 Java 技 术 简 介 Java 是 一 种 可 以 撰 写 跨 平 台 应 用 软 件 的 面 向 对 象 的 程 序 设 计 语 言, 是 由 Sun Microsystems 公 司 于 1995 年 5 月 推 出 的 Java 程 序 设 计 语 言 和 Java 平 台 ( 即 JavaEE,JavaME,JavaSE) 的 总 称 Java 自 面 世 后 就 非 常 流 行, 发 展 迅 速, 对 C++ 语 言 形 成 了 有 力 冲 击 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, 同 时 拥 有 全 球 最 大 的 开 发 者 专 业 社 群 在 全 球 云 计 算 和 移 动 互 联 网 的 产 业 环 境 下,Java 更 具 备 了 显 著 优 势 和 广 阔 前 景 Java 编 程 语 言 的 风 格 十 分 接 近 C 语 言 C++ 语 言 Java 是 一 个 纯 粹 的 面 向 对 象 的 程 序 设 计 语 言, 它 继 承 了 C++ 语 言 面 向 对 象 技 术 的 核 心 Java 舍 弃 了 C 语 言 中 容 易 引 起 错 误 的 指 针 ( 以 引 用 取 代 ) 运 算 符 重 载 (operator overloading) 多 重 继 承 ( 以 接 口 取 代 ) 等 特 性, 增 加 了 垃 圾 回 收 器 功 能 用 于 回 收 不 再 被 引 用 的 对 象 所 占 据 的 内 存 空 间, 使 得 程 序 员 不 用 再 为 内 存 管 理 而 担 忧 在 Java1.5 版 本 中,Java 又 引 入 了 泛 型 编 程 (Generic Programming) 类 型 安 全 的 枚 举 不 定 长 参 数 和 自 动 装 / 拆 箱 等 语 言 特 性 Java 不 同 于 一 般 的 编 译 执 行 计 算 机 语 言 和 解 释 执 行 计 算 机 语 言 它 首 先 将 源 代 码 编 译 成 二 进 制 字 节 码 (bytecode), 然 后 依 赖 各 种 不 同 平 台 上 的 虚 拟 机 来 解 释 执 行 字 节 码 从 而 实 现 了 一 次 编 译 到 处 执 行 的 跨 平 台 特 性 不 过, 每 次 的 执 行 编 译 后 的 字 节 码 需 要 消 耗 一 定 的 时 间, 这 同 时 也 在 一 定 程 度 上 降 低 了 Java 程 序 的 性 能 安 卓 技 术 简 介 Android 是 一 种 基 于 Linux 的 自 由 及 开 放 源 代 码 的 操 作 系 统, 主 要 使 用 于 移 动 设 备, 如 智 能 手 机 和 平 板 电 脑, 由 Google 公 司 和 开 放 手 机 联 盟 领 导 及 开 发 在 可 见 的 将 来, 基 于 Android 平 台 的 手 机 程 序 设 计, 将 像 今 日 的 PC 程 序 设 计 一 样 普 及 Android 是 一 个 基 于 Linux 核 心 (kernel) 的 开 放 手 机 平 台 操 作 系 统 与 Windows Mobile Symbian 等 手 机 操 作 系 统 处 在 同 一 级 别 对 于 设 备 制 造 商 来 说,Android 是 一 个 免 费 的 平 台 Android 操 作 系 统 让 设 备 制 造 商 免 除 每 出 一 台 手 机, 就 得 被 手 机 操 作 系 统 厂 商 ( 如 MicroSoft) 收 取 费 用 的 情 况 对 硬 体 开 发 厂 商 来 说,Android 也 是 个 开 放 的 平 台 只 要 厂 商 有 能 力, 可 以 在 这 个 平 台 上 自 由 加 入 特 有 的 装 置 或 功 能, 不 受 手 机 操 作 系 统 厂 商 的 限 制 对 于 手 持 装 置 的 开 发 者 来 说,Android 是 个 先 进 的 平 台 平 台 上 的 应 用 程 序 可 相 容 于 各 种 型 号 的 Android 手 机, 免 去 为 各 种 不 同 手 机 机 型 开 发 的 困 扰 Android 平 台 支 援 各 种 先 进 的 网 路 绘 图 3D 处 理 能 力, 可 以 用 来 提 供 更 好 的 使 用 者 体 验 5

10 对 于 使 用 者 来 说,Android 是 一 个 用 于 手 机 的 操 作 系 统 使 用 者 只 要 先 申 请 一 个 免 费 的 Google 帐 户, 当 使 用 者 想 换 一 台 手 机 时, 就 可 以 在 不 同 厂 牌, 同 样 使 用 Android 操 作 系 统 平 台 的 手 机 之 间 选 择, 并 且 很 容 易 地 将 如 联 络 簿 等 个 人 资 料 转 换 到 新 手 机 上 Android 在 Linux 核 心 的 基 础 上, 提 供 了 各 种 合 用 的 函 式 库, 和 一 个 完 整 的 应 用 程 序 框 架 并 采 用 较 符 合 商 用 限 制 的 Apache 版 权 在 Linux 核 心 的 基 础 上 提 供 Google 自 制 的 应 用 程 序 运 行 环 境 ( 称 作 Dalvik, 与 Sun 的 J2ME 不 同 ), 并 提 供 基 于 Eclipse 整 合 开 发 环 境 (IDE) 的 免 费 跨 平 台 (Windows Mac OS X Linux) 开 发 工 具 (SDK), 便 于 应 用 程 序 开 发 者 学 习 使 用 免 费 熟 悉 的 跨 平 台 开 发 工 具, 让 具 备 一 些 物 件 导 向 观 念, 或 视 窗 程 序 开 发 经 验 的 开 发 者, 能 在 一 定 时 间 内 上 手 1000 万 美 元 的 大 奖 赛 则 提 供 了 足 够 的 诱 因, 让 第 一 支 Android 手 机 正 式 面 市 前, 就 拥 有 了 各 式 各 样 的 应 用 程 序 可 供 使 用 从 不 同 角 度 来 说,Android 代 表 着 一 个 崭 新 的 开 放 源 代 码 操 作 系 统 平 台 一 个 友 善 的 免 费 应 用 程 序 开 发 环 境 一 个 与 世 界 各 地 的 程 序 开 发 者, 站 在 相 同 起 跑 点 上 的 公 平 竞 争 机 会 四 实 验 箱 工 作 原 理 手 持 终 端 Wifi 连 接 网 关 部 分 HLK-RM04 模 块 串 口 连 接 主 控 制 器 stm32 串 口 连 接 Zigbee 部 分 Zigbee 总 协 调 器 Zigbee 协 议 无 线 网 络 连 接 Zigbee 终 端 节 点 Zigbee 终 端 节 点 Zigbee 终 端 节 点 红 外 传 感 器 温 度 传 感 器 传 感 器... 6

11 实 验 平 台 包 括 传 感 器 部 分 Zigbee 部 分 网 关 部 分 界 面 显 示 部 分 以 及 被 控 对 象 部 分 Zigbee 部 分 包 括 每 类 传 感 器 对 应 的 Zigbee 无 线 传 输 控 制 板 以 及 一 个 总 的 协 调 器, 网 关 部 分 包 括 总 控 制 器 STM32 和 wifi 模 块 HLK-RM04, 整 体 界 面 由 平 板 电 脑 显 示 智 能 传 感 模 块 扩 展 各 种 模 拟 调 理 电 路, 外 接 各 种 传 感 器 模 块, 完 成 各 种 传 感 器 的 采 集 智 能 处 理 各 种 物 理 量 通 过 数 字 通 信 接 口 传 递 给 通 信 模 块 传 感 器 部 分 包 括 温 湿 度 传 感 器 天 然 气 检 测 火 焰 传 感 器 等, 以 实 现 对 温 湿 度 火 焰 天 然 气 等 的 检 测 ( 今 后 还 可 以 拓 展 磁 开 关 智 能 传 感 三 轴 加 速 度 智 能 传 感 二 氧 化 碳 智 能 传 感 一 氧 化 碳 智 能 传 感 烟 雾 监 测 智 能 传 感 甲 烷 智 能 传 感 液 化 气 智 能 传 感 异 丁 烷 丙 烷 智 能 传 感 氢 气 智 能 传 感 可 燃 气 体 智 能 传 感 臭 氧 智 能 传 感 综 合 空 气 质 量 智 能 传 感 硫 化 氢 智 能 传 感 氨 气 智 能 传 感 甲 醛 智 能 传 感 氟 利 昂 智 能 传 感 等 等 ) 传 感 器 采 用 标 准 电 压 型 电 流 型 采 集 ; 采 用 电 压 输 出 GPIO 输 出 红 外 遥 控 学 习 输 出 等 几 种 方 式 输 出 可 控 制 LED 灯 电 机 风 扇 等 各 种 被 控 对 象 总 体 工 作 过 程 如 下 : 传 感 器 采 集 的 信 息 通 过 对 应 的 Zigbee 节 点 发 送 给 协 调 器, 协 调 器 再 把 所 有 的 信 息 发 送 给 网 关 部 分 的 总 控 器 STM32,STM32 控 制 将 信 息 通 过 wifi 模 块 传 送 给 接 收 终 端, 比 如 电 脑 或 者 手 机, 由 终 端 显 示 相 应 的 信 息 反 向 发 送 控 制 命 令 工 作 过 程 类 似, 电 脑 或 手 机 界 面 的 控 制 动 作 通 过 wifi 传 送 给 网 关 总 控 器 STM32 部 分, 通 过 网 关 总 控 器 再 将 命 令 发 送 给 Zigbee 协 调 器, 协 调 器 再 将 信 息 发 送 至 各 个 对 应 的 Zigbee 模 块, 再 由 Zigbee 模 块 对 应 的 传 感 器 以 及 被 控 对 象 作 出 相 应 的 反 应 1-2 所 用 各 模 块 简 介 一 温 湿 度 传 感 器 DHT11 简 介 1) 尺 寸 : 长 30.5mmX 宽 12mmX 高 7.2mm 2) 传 感 器 型 号 : DHT11 温 湿 度 传 感 器 3) 工 作 电 压 : 直 流 5V 4) 特 点 : 1 湿 度 测 量 范 围 : %RH 2 湿 度 测 量 精 度 :±5%RH 3 温 度 测 量 范 围 : 温 度 测 量 精 度 :±2 7

12 5 工 作 电 压 :DC5V/3.3V 6 数 字 信 号 输 出 7 数 据 端 口 带 上 拉 电 阻 8 带 3mm 固 定 螺 丝 孔, 方 便 安 装 5) 接 线 方 法 : VCC 3.3V/5V 电 源 正 极 GND 电 源 负 极 DATA 单 片 机 IO 口 切 勿 将 VCC 与 GND 接 反, 接 反 必 烧! DHT11 电 路 图 二 红 外 传 感 器 红 外 传 感 器 简 介 产 品 型 号 D-SUN 人 体 感 应 模 块 工 作 电 压 范 围 直 流 电 压 4.8~20V 静 态 电 流 <50uA 电 平 输 出 高 3.3 V / 低 0V 触 发 方 式 L 不 可 重 复 触 发 /H 重 复 触 发 ( 默 认 重 复 触 发 ) 延 时 时 间 S( 可 调 ) 可 制 作 范 围 零 点 几 秒 - 几 十 分 钟 封 锁 时 间 2.5S( 默 认 ) 可 制 作 范 围 零 点 几 秒 - 几 十 秒 电 路 板 外 形 尺 寸 32mm*24mm 感 应 角 度 <100 度 锥 角 工 作 温 度 度 感 应 透 镜 尺 寸 直 径 :23mm( 默 认 ) 功 能 特 点 : 1 全 自 动 感 应 : 人 进 入 其 感 应 范 围 则 输 出 高 电 平, 人 离 开 感 应 范 围 则 自 动 延 时 关 闭 高 电 平, 输 出 低 电 平 2 光 敏 控 制 ( 可 选 择, 出 厂 时 未 设 ) 可 设 置 光 敏 控 制, 白 天 或 光 线 强 时 不 感 应 3 温 度 补 偿 ( 可 选 择, 出 厂 时 未 设 ): 在 夏 天 当 环 境 温 度 升 高 至 30~32, 探 测 距 离 稍 变 短, 温 度 补 偿 可 作 一 定 的 性 能 补 偿 4 两 种 触 发 方 式 :( 可 跳 线 选 择 ) a 不 可 重 复 触 发 方 式 : 即 感 应 输 出 高 电 平 后, 延 时 时 间 段 一 结 束, 输 出 将 自 动 从 高 电 平 8

13 变 成 低 电 平 ; b 可 重 复 触 发 方 式 : 即 感 应 输 出 高 电 平 后, 在 延 时 时 间 段 内, 如 果 有 人 体 在 其 感 应 范 围 活 动, 其 输 出 将 一 直 保 持 高 电 平, 直 到 人 离 开 后 才 延 时 将 高 电 平 变 为 低 电 平 ( 感 应 模 块 检 测 到 人 体 的 每 一 次 活 动 后 会 自 动 顺 延 一 个 延 时 时 间 段, 并 且 以 最 后 一 次 活 动 的 时 间 为 延 时 时 间 的 起 始 点 ) 5 具 有 感 应 封 锁 时 间 ( 默 认 设 置 :2.5S 封 锁 时 间 ): 感 应 模 块 在 每 一 次 感 应 输 出 后 ( 高 电 平 变 成 低 电 平 ), 可 以 紧 跟 着 设 置 一 个 封 锁 时 间 段, 在 此 时 间 段 内 感 应 器 不 接 受 任 何 感 应 信 号 此 功 能 可 以 实 现 感 应 输 出 时 间 和 封 锁 时 间 两 者 的 间 隔 工 作, 可 应 用 于 间 隔 探 测 产 品 ; 同 时 此 功 能 可 有 效 抑 制 负 载 切 换 过 程 中 产 生 的 各 种 干 扰 ( 此 时 间 可 设 置 在 零 点 几 秒 几 十 秒 钟 ) 6 工 作 电 压 范 围 宽 : 默 认 工 作 电 压 DC4.8V~20V 7 微 功 耗 : 静 态 电 流 <50 微 安, 特 别 适 合 干 电 池 供 电 的 自 动 控 制 产 品 8 输 出 高 电 平 信 号 : 可 方 便 与 各 类 电 路 实 现 对 接 三 继 电 器 继 电 器 简 介 继 电 器 触 点 容 量 250V10A. 继 电 器 输 出 常 开 常 闭 ; 低 电 平 有 效 5V 继 电 器 信 号 输 入 电 压 范 围 :0 5V; VCC 系 统 电 源 JD-VCC 继 电 器 电 源 默 认 5V 继 电 器 JD-VCC 和 VCC 短 接 四 RFID 模 块 RC522 芯 片 简 介 MF RC522 是 应 用 于 13.56MHz 非 接 触 式 通 信 中 高 集 成 度 的 读 写 卡 芯 片, 是 NXP 公 9

14 司 针 对 三 表 应 用 推 出 的 一 款 低 电 压 低 成 本 体 积 小 的 非 接 触 式 读 写 卡 芯 片, 是 智 能 仪 表 和 便 携 式 手 持 设 备 研 发 的 较 好 选 择 MF RC522 利 用 了 先 进 的 调 制 和 解 调 概 念, 完 全 集 成 了 在 13.56MHz 下 所 有 类 型 的 被 动 非 接 触 式 通 信 方 式 和 协 议 支 持 14443A 兼 容 应 答 器 信 号 数 字 部 分 处 理 ISO14443A 帧 和 错 误 检 测 此 外, 还 支 持 快 速 CRYPTO1 加 密 算 法, 用 语 验 证 MIFARE 系 列 产 品 MFRC522 支 持 MIFARE 系 列 更 高 速 的 非 接 触 式 通 信, 双 向 数 据 传 输 速 率 高 达 424kbit/s 作 为 13.56MHz 高 集 成 度 读 写 卡 系 列 芯 片 家 族 的 新 成 员,MF RC522 与 MF RC500 和 MF RC530 有 不 少 相 似 之 处, 同 时 也 具 备 许 多 特 点 和 差 异 它 与 主 机 间 通 信 采 用 SPI 模 式, 有 利 于 减 少 连 线, 缩 小 PCB 板 体 积, 降 低 成 本 RFID 模 块 简 介 MF522-AN 模 块 采 用 Philips MFRC522 原 装 芯 片 设 计 读 卡 电 路, 使 用 方 便, 成 本 低 廉, 适 用 于 设 备 开 发 读 卡 器 开 发 等 高 级 应 用 的 用 户 需 要 进 行 射 频 卡 终 端 设 计 / 生 产 的 用 户 本 模 块 可 直 接 装 入 各 种 读 卡 器 模 具 模 块 采 用 电 压 为 3.3V, 通 过 SPI 接 口 简 单 的 几 条 线 就 可 以 直 接 与 用 户 任 何 CPU 主 板 相 连 接 通 信, 可 以 保 证 模 块 稳 定 可 靠 的 工 作 读 卡 距 离 远 电 气 参 数 简 介 工 作 电 流 :13 26mA/ 直 流 3.3V 空 闲 电 流 :10-13mA/ 直 流 3.3V 休 眠 电 流 :<80uA 峰 值 电 流 :<30mA 工 作 频 率 :13.56MHz 支 持 的 卡 类 型 :mifare1 S50 mifare1 S70 mifare UltraLight mifare Pro mifare Desfire 产 品 物 理 特 性 : 尺 寸 :40mm 60mm 环 境 工 作 温 度 : 摄 氏 度 环 境 储 存 温 度 : 摄 氏 度 环 境 相 对 湿 度 : 相 对 湿 度 5% 95% 模 块 接 口 SPI 参 数 数 据 传 输 速 率 : 最 大 10Mbit/s 五 Zigbee 模 块 10

15 zigbee 模 块 简 介 板 材 使 用 军 工 级 KB 板 材, 全 采 用 高 质 量 元 器 件 和 接 插 件, 质 量 可 靠, 性 能 稳 定 ; 板 载 USB 转 串 口 芯 片, 直 接 插 上 USB 就 可 以 实 现 和 电 脑 通 信, 无 需 外 加 USB 转 串 口 线 ; 板 载 3 个 3 色 LED 和 3 个 按 键, 方 便 用 户 调 试 ; 所 有 IO 口 全 部 引 出, 并 在 板 子 上 清 楚 标 明, 使 用 非 常 方 便 ; 集 成 的 液 晶 接 口, 插 上 液 晶 后, 可 以 实 现 各 种 参 数 的 显 示 ; 可 以 选 择 USB 供 电 或 者 电 池 供 电, 使 用 方 便 ; zigbee 简 介 Zigbee 是 基 于 IEEE 标 准 的 低 功 耗 个 域 网 协 议 根 据 这 个 协 议 规 定 的 技 术 是 一 种 短 距 离 低 功 耗 的 无 线 通 信 技 术 其 特 点 是 近 距 离 低 复 杂 度 自 组 织 低 功 耗 高 数 据 速 率 低 成 本 主 要 适 合 用 于 自 动 控 制 和 远 程 控 制 领 域, 可 以 嵌 入 各 种 设 备 简 而 言 之,ZigBee 就 是 一 种 便 宜 的, 低 功 耗 的 近 距 离 无 线 组 网 通 讯 技 术 ZigBee 网 络 主 要 特 点 是 低 功 耗 低 成 本 低 速 率 支 持 大 量 节 点 支 持 多 种 网 络 拓 扑 低 复 杂 度 快 速 可 靠 安 全 ZigBee 网 络 中 设 备 的 可 分 为 协 调 器 (Coordinator) 汇 聚 节 点 (Router) 传 感 器 节 点 (EndDevice) 等 三 种 角 色 六 STM32 主 控 板 11

16 七 Wifi 模 块 wifi 模 块 简 介 1 串 口 转 WIFI 模 块, 串 口 转 以 太 网 模 块, 以 太 网 转 WIFI 多 功 能 WIFI 模 块, 串 口 服 务 器 模 块, 串 口 设 备 轻 松 联 网, 全 透 明 双 向 数 据 传 输, 保 障 最 高 限 度 的 易 用 性 和 兼 容 性 2 模 块 集 成 10/100M 自 适 应 以 太 网 接 口, 串 口 通 信 最 高 波 特 率 高 达 230.4Kbps 3 采 用 全 球 顶 级 网 络 芯 片 供 应 商 雷 凌 ralink 方 案, 原 材 料 均 采 用 TDK// 村 田 等 大 牌 厂 家, 奠 定 稳 定 可 靠 基 础 4 可 靠 的 系 统 核 心 适 用 于 安 全 性 和 长 期 运 行 的 系 统 应 用 12

17 5 尺 寸 小 :40*29( 比 信 用 卡 三 分 之 一 还 小 ) 6 工 作 温 度 : 工 业 级 : -25~75 C. 7 内 置 360M 的 MIPS CPU 16M 的 RAM 和 4M 的 FLASH 和 无 线 基 带 和 射 频 前 端 以 及 多 种 外 设 总 线 8 通 过 CE 和 FCC 认 证, 支 持 IEEE b/g/n, 支 持 透 明 协 议 数 据 传 输 模 式 9 支 持 绝 大 多 数 WIFI 加 密 方 式 和 算 法,WEP/WAP-PSK/WAP2-PSK/WAPI, 加 密 类 型 WEP64/WEP128/TKIP/AES 10 提 供 AT+ 指 令 集 配 置, 提 供 友 好 的 Web 配 置 页 面, 通 过 网 页 配 置 11 可 选 内 置 板 载 或 者 外 置 天 线 12 支 持 无 线 工 作 在 AP 模 式 和 节 点 (Station) 模 式, 真 正 的 硬 件 AP, 支 持 iphone 手 机 和 android 系 统 等 所 有 WIFI 连 接, 支 持 AP 和 station 同 时 在 线 功 能 13 可 选 TCP Server/TCP Client/UDP 工 作 模 式, 支 持 网 络 协 议 : TCP/UDP/ARP/ICMP/HTTP/DNS/DHCP 14 支 持 DHCP 自 动 获 取 IP, 支 持 工 作 在 AP 模 式 时 为 从 设 备 分 配 IP 15 串 口 速 率 可 调, 最 高 支 持 具 有 无 线 路 由 器 全 套 功 能 : 支 持 AP( 无 线 接 入 点 ) Client( 无 线 客 户 端 ) Repeater( 无 线 中 继 ) Bridge( 无 线 桥 接 ) Router( 无 线 路 由 ) 五 种 工 作 模 式 1 AP 模 式 默 认 工 作 模 式 该 模 式 下 设 备 是 一 个 无 线 接 入 点, 支 持 即 插 即 用, 无 需 配 置 2 Router 模 式 该 模 式 下 设 备 就 相 当 于 一 个 无 线 路 由 器, 有 线 接 口 作 为 WAN, 无 线 为 LAN 多 个 无 线 客 户 端 可 以 共 享 一 条 宽 带 线 路 上 网 3 Repeater 模 式 利 用 设 备 的 无 线 接 力 功 能, 实 现 无 线 信 号 的 中 继 和 放 大, 并 形 成 新 的 无 线 覆 盖 区 域, 最 终 达 到 延 伸 无 线 网 络 的 覆 盖 范 围 的 目 的 4 Bridge 模 式 利 用 设 备 的 桥 接 功 能, 首 先 RM04 与 前 端 无 线 网 络 建 立 无 线 连 接, 然 后 自 身 发 出 无 线 信 号, 形 成 新 的 无 线 覆 盖 范 围, 可 以 有 效 的 解 决 信 号 弱 及 信 号 盲 点 等 无 线 覆 盖 问 题 5 Client 模 式 在 此 模 式 下 工 作 的 AP 对 于 主 AP 来 说 是 无 线 客 户 端, 相 当 于 无 线 网 卡 13

18 1-3 各 节 点 介 绍 一 温 湿 度 传 感 节 点 14

19 实 现 功 能 : 温 湿 度 传 感 器 采 集 外 界 温 湿 度 信 息 传 给 zigbee 模 块, 再 由 液 晶 屏 显 示 二 红 外 传 感 节 点 实 现 功 能 : 红 外 传 感 器 采 集 外 界 红 外 信 息 传 给 zigbee 模 块, 再 由 zigbee 模 块 控 制 蜂 鸣 器 发 声 三 风 扇 控 制 节 点 实 现 功 能 :zigbee 发 送 指 令 给 协 调 器, 控 制 风 扇 停 动 四 灯 控 制 节 点 实 现 功 能 :zigbee 发 送 指 令 给 协 调 器, 控 制 灯 亮 灭 五 Zigbee 协 调 器 15

20 实 现 功 能 : 接 收 终 端 节 点 信 息 并 向 上 传 输, 接 收 主 控 板 信 息 并 传 输 给 终 端 节 点 六 STM32 主 控 板 实 现 功 能 : 接 收 wifi 模 块 信 息 并 传 送 给 zigbee 协 调 器, 接 收 zigbee 协 调 器 信 息 并 传 送 给 wifi 模 块 七 wifi 模 块 实 现 功 能 : 接 收 手 机 等 控 制 终 端 信 息 并 发 送 给 STM32 主 控 板, 接 收 STM32 主 控 板 信 息 并 发 送 给 手 机 等 控 制 终 端 八 RFID 模 块 实 现 功 能 : 对 IC 卡 等 进 行 信 息 读 取, 并 上 传 16

21 第 二 章 物 联 网 技 术 系 统 实 验 实 验 一 物 联 网 安 卓 界 面 开 发 实 验 一 实 验 目 的 (1) 了 解 并 掌 握 Android 程 序 开 发 环 境 的 应 用 (2) 了 解 并 掌 握 Android 布 局 文 件 的 编 写 方 法 (3) 了 解 并 掌 握 Android 显 示 程 序 的 编 写 方 法 (4) 能 够 独 立 编 写 一 个 美 观 的 Android 界 面 二 实 验 设 备 Android 系 统 手 机 一 部 PC 机 一 台 (XP 系 统 ) 三 实 验 原 理 1 Java 基 础 抽 象 类 : 规 定 一 个 或 多 个 抽 象 方 法 的 类 别 本 身 必 须 定 义 为 abstract, 抽 象 类 只 是 用 来 派 生 子 类, 而 不 能 用 它 来 创 建 对 象 final 类 : 又 称 最 终 类, 它 只 能 用 来 创 建 对 象, 而 不 能 被 继 承, 与 抽 象 类 刚 好 相 反, 而 且 抽 象 类 与 最 终 类 不 能 同 时 修 饰 同 一 个 类 包 :Java 中 的 包 是 相 关 类 和 接 口 的 集 合, 创 建 包 须 使 用 关 键 字 package class 类 :object 类 中 的 getclass 方 法 返 回 class 类 型 的 一 个 实 例, 程 序 启 动 时 包 含 在 main 方 法 的 类 会 被 加 载, 虚 拟 机 要 加 载 他 需 要 的 所 有 类, 每 一 个 加 载 的 类 都 要 加 载 它 需 要 的 类 继 承 : 一 个 类 得 到 了 另 外 一 个 类 当 中 的 成 员 变 量 和 成 员 方 法 接 口 :Java 中 的 接 口 是 一 系 列 方 法 的 声 明, 是 一 些 方 法 特 征 的 集 合, 一 个 接 口 只 有 方 法 的 特 征 没 有 方 法 的 实 现, 因 此 这 些 方 法 可 以 在 不 同 的 地 方 被 不 同 的 类 实 现, 而 这 些 实 现 可 以 具 有 不 同 的 行 为 ( 功 能 ) 重 载 : 当 多 个 方 法 具 有 相 同 的 名 字 而 含 有 不 同 的 参 数 时, 便 发 生 重 载 编 译 器 必 须 挑 选 出 调 用 哪 个 方 法 进 行 编 译 重 写 : 也 可 称 为 方 法 的 覆 盖 在 Java 中, 子 类 可 继 承 父 类 中 的 方 法, 而 不 需 要 重 新 编 写 相 同 的 方 法 但 有 时 子 类 并 不 想 原 封 不 动 地 继 承 父 类 的 方 法, 而 是 想 作 一 定 的 修 改, 这 就 需 要 采 用 方 法 的 重 写 值 得 注 意 的 是, 子 类 在 重 新 定 义 父 类 已 有 的 方 法 时, 应 保 持 与 父 类 完 全 相 同 的 方 法 头 声 明 数 组 列 表 :ArrayList 动 态 数 组 列 表, 是 一 个 类 库, 定 义 在 java.util 包 中, 可 自 动 调 节 数 组 的 大 小 17

22 2 Android 基 础 Eclipse 是 编 写 安 卓 应 用 程 序 的 软 件, 应 熟 悉 如 何 使 用 Eclipse Android 应 用 程 序 一 般 包 含 在 一 个 单 一 的 文 件 夹 中, 即 每 一 个 Android 应 用 程 序 是 一 个 独 立 的 工 程, 包 含 了 以 下 文 件 : AndroidManifest.xml: 工 程 描 述 文 件, 在 其 中 定 义 了 各 种 组 件 ; Java 源 代 码 : 按 照 Java 包 的 方 式 来 组 织 目 录 结 构, 包 括 各 个 Java 类 的 源 代 码 ; 资 源 文 件 : 包 含 XML 文 件 图 片 原 始 数 据 文 件 等, 其 中 表 示 界 面 情 况 的 布 局 (Layout) 文 件 比 较 重 要 1)AndroidManifest.xml 文 件 Androidmanifest 文 件 是 整 个 应 用 程 序 的 主 配 置 文 件, 所 有 的 程 序 组 件 都 要 在 这 个 文 件 中 进 行 注 册, 包 含 了 宏 观 上 的 内 容 图 2.1 Androidmanifest.xml 文 件 一 个 应 用 程 序 可 以 有 多 个 Activity, 每 个 Activity 同 级 别 的, 那 么 在 启 动 程 序 时, 最 先 启 动 哪 个 Activity 呢? 有 些 程 序 可 能 需 要 显 示 在 程 序 列 表 里, 有 些 不 需 要 怎 么 定 义 呢? <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android=" package="com.example.first_proj" android:versioncode="1" android:versionname="1.0" > <uses-sdk android:minsdkversion="8" android:targetsdkversion="18" /> 18

23 <application android:allowbackup="true" > <activity android:name="com.example.first_proj.mainactivity" > <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.main" /> <category android:name= "android.intent.category.launcher" /> </intent-filter> </activity> </application> </manifest> Intent-filter 是 子 标 签, 用 于 设 置 默 认 第 一 个 打 开 的 Activity, 里 面 的 android.intent.action.main 决 定 应 用 程 序 最 先 启 动 哪 个 Activity, android.intent.category.launche 决 定 应 用 程 序 是 否 显 示 在 程 序 列 表 里 application( 表 示 应 用 程 序 ) 标 签 中 包 含 了 一 个 Activity Activity 是 应 用 程 序 中 的 一 个 组 件, 一 个 应 用 程 序 中 也 可 以 包 含 若 干 个 组 件 包 名 定 义 为 com.example.first_proj, 表 示 将 从 src 目 录 的 com/example/ first_proj 中 寻 找 程 序 中 的 Java 源 代 码 Activity 名 称 将 被 定 义 为 MainActivity, 表 示 Activity 的 代 码 是 上 述 源 代 码 目 录 中 的 MainActivity.java 文 件 intent-filter 中 的 内 容 指 定 了 程 序 的 启 动 方 式, 这 里 category 中 的 android.intent.category.launcher 表 示 Activity 将 在 Android 的 桌 面 (Android 默 认 的 桌 面 程 序 名 称 也 是 LAUNCHER) 上 出 现 在 AndroidManifest.xml 文 件 中 为 一 个 Activity 指 定 label( 标 签 ) 和 icon( 图 标 ) 的 方 法 如 下 所 示 : android:label="@string/label_name" android:icon="@drawable/icon_name" > label 是 运 行 时 候 在 上 面 显 示 的 标 签 的 名 字,android:label 指 定 为 字 符 串 类 型, 使 用 res/values/strings.xml 里 对 应 的 字 符 串,string.xml 是 本 例 中 的 一 个 资 源 文 件, 这 里 定 义 了 名 称 为 app_name 的 字 符 串 的 内 容 为 "First_proj", 这 就 是 出 现 在 屏 幕 上 的 字 符 串 这 和 桌 面 图 标 下 面 的 文 字 以 及 Activity 启 动 后 上 面 的 标 题 文 字 是 一 致 的 本 例 没 有 指 定 图 标, 所 以 桌 面 上 的 图 标 使 用 的 是 默 认 图 标 也 可 以 不 用 字 符 串 形 式, 直 接 写 成 android:label="label_name" android:icon 指 定 为 图 标 后, 将 使 用 res/drawable 中 对 应 名 称 的 图 片 文 件 作 为 图 标 19

24 ( 本 例 中 将 使 用 icon_launcher.png) Activity 和 application 都 具 有 android:label 和 android:icon 等 属 性, 由 于 Activity 是 程 序 的 单 元, 且 应 用 可 以 包 含 多 个 Activity, 因 此 程 序 首 先 将 使 用 Activity 中 的 这 些 标 签, 如 果 没 有 则 使 用 上 一 级 的 application 中 标 签 的 定 义 图 2.2 res 下 的 资 源 文 件 2) 源 代 码 文 件 First_proj 工 程 只 有 一 个 源 代 码 文 件 MainActivity.java 文 件, 位 于 这 个 工 程 src 目 录 下 的 com/example/ first_proj 中, 内 容 如 下 : package com.example.first_proj; // 定 义 包 名 import android.os.bundle; // 导 入 包 含 的 包 import android.app.activity; import android.view.menu; public class MainActivity extends Activity { //MainActivity 继 承 了 Activity protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { // 重 载 oncreate() 方 法 super.oncreate(savedinstancestate); setcontentview(r.layout.activity_main); // 读 取 activity_main.xml 布 局 文 件 public boolean oncreateoptionsmenu(menu menu) { // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present. getmenuinflater().inflate(r.menu.main, menu); return true; 20

25 } } 这 里 的 类 MainActivity 继 承 实 现 了 Android 系 统 API 提 供 的 Activity 类, 首 先 要 生 成 这 个 Activity 的 对 象, 然 后 操 作 系 统 调 用 这 个 对 象 的 oncreate 方 法, 在 这 个 方 法 里 通 过 setcontentview 方 法 读 取 activity_main.xml 布 局 文 件, 这 里 表 示 将 从 res/layout 目 录 中 找 到 activity_main.xml 文 件 作 为 本 例 的 布 局 文 件 使 用, 根 据 布 局 文 件 的 内 容 来 决 定 这 个 Activity 里 显 示 什 么 内 容, 整 个 过 程 都 是 操 作 系 统 在 后 台 操 作 完 成 3) 布 局 文 件 在 res/layout 目 录 里 打 开 activity_main.xml 布 局 文 件 ( 每 一 个 新 创 建 的 Android 项 目 都 默 认 包 含 这 个 文 件 ), 其 内 容 如 下 所 示 : 注 意 : 在 eclipse 中, 当 你 打 开 布 局 文 件 的 时 候, 首 先 看 到 的 是 ADT 布 局 编 辑 Graphical Layout, 这 个 编 辑 页 是 使 用 所 见 即 所 得 的 工 具 帮 助 你 创 建 布 局 对 于 本 课 来 说, 你 是 直 接 在 XML 里 进 行 操 作, 因 此 点 击 屏 幕 下 方 的 activity_main.xml 标 签 进 入 XML 编 辑 页 <RelativeLayout xmlns:android=" xmlns:tools=" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingbottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingleft="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingright="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingtop="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context=".mainactivity" android:background="#0000ff"> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/hello_world" /> </RelativeLayout> 在 默 认 的 情 况 下,activity_main.xml 中 包 含 一 个 线 性 布 局 和 文 本 框 这 里 你 可 以 重 用 线 性 布 局, 但 是 需 要 改 变 里 面 的 内 容 和 布 局 方 向 线 性 布 局 是 ViewGroup 的 一 个 子 类, 用 于 放 置 水 平 或 者 垂 直 放 置 子 视 图 的 部 件, 由 属 性 android:orientation 来 设 定 方 向 线 性 布 局 里 的 子 布 局 按 照 XML 里 设 定 的 顺 序 显 示 在 屏 幕 上 21

26 另 外 的 两 个 属 性 android:layout_width 和 android:layout_height, 对 于 所 有 的 部 件 都 需 要 对 这 两 个 属 性 进 行 设 置,match_parent 匹 配 父 控 件, 充 满 屏 幕 图 2.3 Activity 与 布 局 文 件 Android 的 图 形 用 户 界 面 使 用 View 和 ViewGroup 的 层 级 类 进 行 创 建 View 类 是 通 用 的 UI 窗 体 小 部 件, 在 Activity 里 显 示 的 控 件 叫 view, 在 Activity 里 显 示 的 所 有 控 件 都 是 用 对 象 来 表 示 的, 生 成 这 些 对 象 的 类 都 是 View 的 子 类 也 就 是 说,View 是 所 有 控 件 类 的 父 类 比 如 文 本 框 下 拉 菜 单 画 廊 listview 相 对 布 局 线 性 布 局 单 选 框, 等 等 每 一 种 控 件 都 对 应 一 个 类, 都 是 子 类 Android 提 供 了 对 应 于 View 和 ViewGroup 子 类 的 XMl 查 询 表, 你 可 以 在 XML 里 使 用 层 级 视 图 元 素 创 建 自 己 的 UI 1.LinearLayout 线 性 布 局 是 最 基 本 的 界 面 布 局, 它 将 其 包 含 的 子 控 件 以 线 性 的 方 式 进 行 排 列, 既 横 向 或 者 竖 向 进 行 排 列, 当 超 越 布 局 边 界 时, 控 件 超 出 的 部 分 将 会 消 失 或 缺 失 主 要 属 性 有 orientation 和 gravity Orientation 是 布 局 的 排 列 方 式, 有 horizontal( 水 平 排 列 ) 和 vertical( 垂 直 排 列 ) 两 种 ;gravity 是 内 部 元 素 的 布 局 方 式, 有 以 下 属 性 : top: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 顶 部 Bottom: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 底 部 Left: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 左 侧 right: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 右 侧 center_vertical: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 纵 向 中 央 位 置 center-horizontal: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 横 向 中 央 位 置 center: 不 改 变 控 件 大 小, 对 齐 到 容 器 中 央 位 置 fill_vertical: 若 有 可 能, 纵 向 拉 伸 以 填 满 容 器 fill_horizontal: 若 有 可 能, 横 向 拉 伸 以 填 满 容 器 fill: 若 有 可 能, 纵 向 横 向 同 时 拉 伸 以 填 满 容 器 2.Relativelayout 22

27 简 单 说 就 是 先 确 定 第 一 个 控 件 的 位 置, 然 后 在 确 定 第 二 个 控 件 相 对 于 第 一 个 的 位 置 若 第 一 个 的 位 置 发 生 了 变 化, 第 二 个 的 位 置 也 随 之 改 变, 但 他 们 的 相 对 位 置 不 会 发 生 变 化 android:layout_centerhorizontal: 当 前 控 件 位 于 父 控 件 的 横 向 中 间 位 置 android:layout_centervertical: 当 前 控 件 位 于 父 控 件 的 纵 向 中 间 位 置 android:layout_centerinparent: 当 前 控 件 位 于 父 控 件 的 中 央 位 置 android:layout_alignparentbottom: 当 前 控 件 底 端 与 父 控 件 底 端 对 齐 android:layout_alignparentleft: 当 前 控 件 左 侧 与 父 控 件 左 侧 对 齐 android:layout_alignparentright: 当 前 控 件 右 侧 与 父 控 件 右 侧 对 齐 android:layout_alignparenttop: 当 前 控 件 顶 端 与 父 控 件 顶 端 对 齐 android:layout_torightof: 使 当 前 控 件 位 于 给 出 id 控 件 的 右 侧 android:layout_toleftof: 使 当 前 控 件 位 于 给 出 id 控 件 的 左 侧 android:layout_above: 使 当 前 控 件 位 于 给 出 id 控 件 的 上 方 android:layout_below: 使 当 前 控 件 位 于 给 出 id 控 件 的 下 方 android:layout_aligntop: 使 当 前 控 件 的 上 边 界 与 给 出 id 控 件 的 上 边 界 对 齐 android:layout_alignbottom: 使 当 前 控 件 的 下 边 界 与 给 出 id 控 件 的 下 边 界 对 齐 android:layout_alignleft: 使 当 前 控 件 的 左 边 界 与 给 出 id 控 件 的 左 边 界 对 齐 android:layout_alignright: 使 当 前 控 件 的 右 边 界 与 给 出 id 控 件 的 右 边 界 对 齐 android:layout_marginleft: 当 前 控 件 左 侧 的 留 白 android:layout_marginright: 当 前 控 件 右 侧 的 留 白 android:layout_margintop: 当 前 控 件 上 方 的 留 白 android:layout_marginbottom: 当 前 控 件 下 方 的 留 白 3.AbsoluteLayout 绝 对 布 局, 在 这 个 布 局 中 可 以 放 置 多 个 控 件, 而 且 可 以 通 过 自 定 义 x,y 的 位 置 来 将 某 控 件 置 于 绝 对 布 局 中, 增 加 了 控 件 位 置 的 精 确 程 度 4.TextView 用 来 显 示 不 能 进 行 编 辑 的 普 通 文 本 5.EditText 显 示 能 够 进 行 编 辑 的 文 本, 可 以 通 过 设 置 进 行 拼 写 错 误 检 查 或 者 仅 按 照 某 种 格 式 输 入, 比 如 数 字 或 者 密 码 6.Button 按 钮, 按 下 触 发 某 种 事 件 7.ImageButton 图 像 按 钮, 可 以 将 图 片 作 为 按 钮 使 用, 或 者 将 图 片 设 置 为 透 明 后, 来 感 应 用 户 点 击, 触 发 事 件 8.ToggleButton 一 种 具 有 两 种 状 态 的 按 钮, 可 以 选 择 设 置 为 设 备 开 关 的 按 钮 23

28 9.RadioButton 单 选 按 钮, 当 面 临 几 种 选 择 时 用 户 只 能 选 择 其 中 一 项, 使 用 这 种 类 型 按 钮 进 行 选 择 10.CheckBox 复 选 按 钮, 当 用 户 可 以 在 几 个 选 项 中 选 择 多 个 选 项 的 时 候, 使 用 这 种 类 型 按 钮 11,Spinner 下 拉 菜 单, 通 常 在 选 择 列 表 较 短 时 用 来 进 行 选 择 当 选 择 列 表 较 长 时, 会 自 动 生 成 滚 动 条 11,ListView 列 表 视 图, 将 所 显 示 的 信 息 以 列 表 的 形 式 展 示, 便 于 触 摸 屏 操 作, 是 常 用 的 大 量 信 息 展 示 方 式 之 一 12.GridView 网 格 视 图, 按 照 网 格 的 方 式 进 行 信 息 的 展 示, 通 常 以 九 宫 格 的 形 式 用 于 界 面 设 计 关 于 一 些 属 性 的 说 明 : Android:id 这 里 定 义 的 是 View 的 唯 一 标 示 符, 可 以 在 程 序 的 代 码 里 进 行 引 用, 也 可 以 对 这 个 类 进 行 读 和 修 改 的 操 作 当 想 从 XML 里 使 用 资 源 类 的 时 候 必 须 使 符 号, 紧 之 后 的 是 资 源 的 类 型 ( 这 里 是 id), 然 后 是 资 源 的 名 字 ( 这 里 使 用 的 是 edit_message) ( 其 他 的 资 源 可 以 使 用 相 同 的 名 字 只 要 他 们 不 是 相 同 的 资 源 类 型, 例 如 : 字 符 串 资 源 可 以 使 用 相 同 的 名 字 ) + 号 只 是 第 一 次 定 义 一 个 资 源 ID 的 时 候 需 要 这 里 是 告 诉 SDK 此 资 源 ID 需 要 被 创 建 出 来 在 应 用 程 序 被 编 译 之 后,SDK 就 可 以 直 接 使 用 ID 值,edit_message 是 在 项 目 gen/r.java 文 件 中 创 建 一 个 新 的 标 示 符, 这 个 标 示 符 就 和 EditText 关 联 起 来 了 一 旦 资 源 ID 被 创 建 了, 其 他 资 源 如 果 引 用 这 个 ID 就 不 再 需 要 + 号 了, 这 里 是 唯 一 一 个 需 要 + 号 的 属 性 可 以 参 考 右 栏 获 取 更 多 关 于 资 源 类 的 信 息 Android:layout_width 和 android:layout_height 对 于 宽 和 高 不 建 议 指 定 具 体 的 大 小, 使 用 "wrap_content" 指 定 之 后, 这 个 视 图 只 是 占 据 内 容 大 小 的 空 间 如 果 你 使 用 了 "fill_parent", 这 时 EditText 将 会 布 满 整 个 屏 幕, 因 为 它 将 适 应 父 布 局 的 大 小 想 要 看 到 更 多 信 息, 请 参 考 XML 布 局 向 导 Android:hint 当 文 本 框 为 空 的 时 候, 会 默 认 显 示 这 个 字 符 串 对 于 字 符 串 "@string/edit_message" 的 值 所 引 用 的 资 源 应 该 是 定 义 在 单 独 的 文 件 里, 而 不 是 直 接 使 用 字 符 串 因 为 使 用 的 是 值 是 存 在 的 资 源, 所 以 不 需 要 使 用 + 号 然 而, 由 于 还 没 有 定 义 字 符 串 的 值, 所 以 在 添 加 "@string/edit_message" 时 候 会 出 现 编 译 错 误 下 边 你 可 以 定 义 字 符 串 资 源 值 来 去 除 这 个 错 误 增 加 字 符 串 资 源 当 你 在 用 户 界 面 定 义 一 个 文 本 的 时 候, 你 应 该 把 每 一 个 文 本 字 符 串 列 入 资 源 文 件 24

29 对 于 所 有 字 符 串 值, 字 符 串 资 源 能 够 单 独 的 修 改, 在 资 源 文 件 里 你 可 以 很 容 易 的 找 到 并 且 做 出 相 应 的 修 改 通 过 选 择 定 义 每 个 字 符 串, 还 允 许 您 对 不 同 语 言 本 地 化 应 用 程 序 默 认 情 况 下, 在 res/values/string.xml 里, 你 的 Android 项 目 包 含 一 个 字 符 串 资 源 文 件 打 开 这 个 文 件, 删 除 已 经 存 在 的 "hello" 字 符 串, 为 "edit_message" 增 加 一 个 供 使 用 的 字 符 串 值 四 实 验 步 骤 1 搭 建 开 发 环 境 1) 安 装 Java-jdk 1. 安 装 JDK 时, 双 击 安 装 图 标, 安 装 过 程 中, 选 择 默 认 安 装 路 径, 然 后 next...next...next 配 置 环 境 变 量, 在 windows 操 作 系 统 中 配 置 path 和 classpath 两 个 环 境 变 量, 在 桌 面 找 到 我 的 电 脑 -- 右 击 属 性 高 级 环 境 变 量 单 击 系 统 变 量 下 的 path 编 辑, 在 原 有 的 变 量 值 后 面 添 加 分 号 ( 英 文 状 态 下 ) 然 后 将 C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_05\bin( 即 默 认 安 装 时 java 中 的 bin 的 路 径 ) 复 制 过 来 图 2.4 path 环 境 变 量 设 置 25

30 3. 再 在 系 统 变 量 下 单 击 新 建, 输 入 变 量 名 classpath, 变 量 值 是 英 文 状 态 下 的 句 号 点 儿 确 定 确 定 图 2.5 classpath 环 境 变 量 4. 检 验 jdk 是 否 安 装 成 功, 按 下 键 盘 上 的 windows 键 和 R, 输 入 cmd, 在 命 令 行 窗 口 中 输 入 java version( 中 间 有 空 格 ), 回 车, 如 出 现 如 下 信 息 则 jdk 安 装 成 功 图 2.6 命 令 行 窗 口 2) 安 装 Android-SDK 1. 在 D 盘 下 建 立 一 个 文 件 夹 Android_SDK 2.. 将 压 缩 文 件 拷 贝 到 刚 才 新 建 的 文 件 夹 里, 解 压 到 相 应 的 文 件 夹 adt-bundle-windows-x 里 3. 在 Android_SDK 文 件 夹 下 新 建 一 个 文 件 夹 名 为 AVD 26

31 4. 配 置 环 境 变 量, 右 击 我 的 电 脑 属 性 --- 高 级 --- 环 境 变 量 新 建, 然 后 在 弹 出 的 对 话 框 里 向 下 图 一 样 填 写 变 量 名 和 变 量 值 ( 注 意 大 小 写 和 下 划 线 不 要 弄 错 ), 然 后 确 定 确 定 图 2.7 Android 环 境 变 量 5 打 开 adt-bundle-windows-x 下 的 eclipse 文 件 夹, 双 击 打 开 这 个 图 标, 会 出 现 如 下 的 对 话 框 : 在 里 面 填 写 如 下 图 的 目 录 D:\Android_SDK\workspace, 然 后 点 击 OK 按 钮, 进 入 到 eclipse 界 面 图 2.8 eclipse 工 作 目 录 27

32 图 2.9 eclipse 主 界 面 3) 创 建 Android 模 拟 器 AVD 1. 点 击 eclipse 工 具 栏 中 的 AVD 图 标,Android virtual Device Manager, 下 图 所 圈, 出 现 的 对 话 框 后 再 点 击 右 侧 的 New 图 2.10 AVD 图 2.11 AVD 对 话 框 2. 在 弹 出 的 对 话 框 里 进 行 模 拟 器 的 参 数 配 置, 如 图,AVD 是 一 个 针 对 设 备 配 置 的 Android 模 拟 器, 它 允 许 你 更 改 各 种 不 同 的 设 备 配 置,size 最 好 填 写 64: 图 2.12 模 拟 器 设 置 28

33 3. 按 照 上 图 配 置 好 后, 点 击 OK, 然 后 会 自 动 回 到 之 前 的 对 话 框 ; 然 后 单 击 出 现 的 这 行 模 拟 器, 再 单 击 右 侧 的 Start--Launch, 模 拟 器 开 始 启 动, 此 时 把 下 图 的 窗 口 关 闭 图 2.13 模 拟 器 列 表 4. 等 待 几 分 钟 后 模 拟 器 启 动 成 功, 不 同 的 电 脑 启 动 时 间 可 能 有 长 有 短, 耐 心 等 待, 下 图 就 是 android 模 拟 器 界 面, 不 用 时 可 关 掉 图 2.14 模 拟 器 启 动 界 面 4) 创 建 第 一 个 Android 应 用 程 序 1. 在 eclipse 左 侧 的 package explore 处 右 击 new new Android Application, 在 application name 处 填 入 名 称 First_proj 29

34 图 2.15 新 建 Android 工 程 文 件 Application Name: 显 示 给 用 户 看 的 应 用 程 序 名 称 Package Name: 你 的 应 用 程 序 的 包 的 命 名 空 间 ( 请 按 照 Java 编 程 语 言 的 规 范 来 命 名 空 间 ) 你 的 包 名 称 必 须 和 所 有 安 装 在 Android 系 统 中 的 应 用 程 序 的 包 名 不 相 同 由 于 这 个 原 因, 使 用 一 个 适 合 您 的 公 司 或 出 版 商 标 准 的 域 风 格 的 包 名 是 十 分 重 要 的 一 点 2. 然 后 点 击 next next next next finish, 这 样 第 一 个 工 程 文 件 就 建 好 了, 它 包 含 了 一 组 默 认 的, 直 接 就 可 以 正 确 的 运 行 的 Hello World 源 文 件, 此 时 显 示 eclipse 界 面 如 下 ( 如 果 没 有 显 示 Pakage Explorer 则 在 菜 单 栏 选 window>show view>package explorer): 图 2.16 第 一 个 应 用 程 序 3. 右 击 First_proj-- 选 择 最 后 的 Properties--Android, 如 下 图, 选 中 最 新 版 本, 30

35 OK, 回 到 主 界 面 后 按 F5 刷 新 一 下 ( 日 后 再 新 建 工 程 时 不 必 再 执 行 此 操 作 ) 图 2.17 资 源 属 性 4. 运 行 程 序, 右 击 First_proj Run as Android Application, 此 时 模 拟 器 慢 慢 启 动, 等 待, 成 功 后 模 拟 器 出 现 如 下 界 面,Hello world 图 2.18 运 行 第 一 个 Android 5. 结 构 目 录 Src:java 源 文 件, 里 面 有 包,java 代 码 Gen: 被 生 成 出 的 java 文 件, 不 许 修 改, 是 adk 开 发 工 具 自 动 生 成 Assets: 可 以 放 置 各 种 各 样 的 资 源 文 件, 如 图 片 音 频 视 频 Bin:: 放 置 二 进 制 文 件, 编 译 过 后 的 文 件 放 在 里 面 Libs: 第 三 方 的 jar 文 件, 比 如 要 实 现 一 个 功 能, 引 用 别 人 的 功 能, 别 人 编 译 好 后 把 clas 文 件 打 包 拿 过 来 Res: 也 是 资 源 文 件, 这 个 目 录 里 面 的 资 源 文 件 格 式 有 严 格 定 义,Android 开 发 工 具 都 会 为 这 里 的 (res 下 面 的 所 有 文 件 ) 文 件 生 成 对 应 的 id, 是 整 型 的 数 字, 需 要 使 用 文 件 时 候 只 需 使 用 id 就 行 Drawable 系 列 : 存 放 图 片, 为 不 同 的 分 辨 率 准 备 不 同 的 图 片 Layout: 布 局 文 件, 用 来 控 制 图 像 按 钮 下 拉 菜 单 等 的 位 置 Menu: 控 制 应 用 程 序 的 菜 单 Values: 此 目 录 包 含 其 他 各 种 资 源 集 合 的 XML 文 件, 比 如 字 符 串, 颜 色 值 的 定 义 里 面 都 是 键 值 对, 也 会 在 R.java 里 对 应 的 id AndroidManifest.xml: 整 个 应 用 程 序 的 主 配 置 文 件, 所 有 的 程 序 组 件 都 要 在 这 个 文 件 中 进 行 注 册 31

36 Proguard-project.txt: 设 置 应 用 程 序 的 代 码 混 淆 问 题, 防 止 别 人 反 编 译 Project.property: 设 置 项 目 的 属 性, 比 如 sdk 的 版 本 等 5) 将 程 序 拷 贝 到 手 机 1. 用 USB 线 缆 连 接 您 的 手 机 和 电 脑, 确 保 手 机 中 的 USB 调 试 选 项 被 打 开 ( 多 数 是 在 " 设 置 "->" 应 用 程 序 "->" 开 发 " 或 者 是 在 4.0 以 上 系 统 中 的 " 开 发 人 员 选 项 " 中 ) 2. 在 eclipse 中 找 到 First_proj 中 bin 文 件 夹 下 的 apk 文 件, 复 制 到 手 机 中 的 根 目 录 下 图 2.19 文 件 目 录 3. 拔 下 手 机, 进 入 手 机 文 件 管 理, 找 到 apk 文 件, 点 击 安 装 > 完 成 4. 手 机 面 板 上 找 到 程 序 文 件, 点 击 运 行 2 编 写 布 局 文 件 程 序 新 建 一 个 工 程, 命 名 为 First,Activity 命 名 为 First,layout 命 名 为 first 事 先 在 drawable-hdpi 文 件 中 添 加 一 些 png 格 式 的 图 片 双 击 first.xml 文 件, 右 侧 打 开 代 码 区, 在 代 码 区 中 编 写 如 下 程 序, 试 验 界 面 效 果 32

37 33

38 3 编 写 Java 文 件 程 序 显 示 界 面 打 开 First.java 文 件, 在 代 码 区 中 编 写 如 下 程 序 : 新 建 一 个 模 拟 器, 在 工 程 处 右 击,run as->android application, 即 可 在 模 拟 器 上 看 到 自 己 的 界 面 再 将 apk 文 件 下 载 到 手 机 上, 即 可 看 到 自 己 编 写 的 手 机 界 面 五 实 验 报 告 34

39 (1) 用 相 对 布 局 自 己 写 一 段 程 序, 实 现 一 个 较 美 观 的 界 面 (2) 比 较 线 性 布 局 和 相 对 布 局 的 不 同 (3) 比 较 各 种 控 件 的 不 同 六 预 习 要 求 预 习 实 验 原 理, 在 网 上 了 解 一 些 安 卓 知 识 七 思 考 题 (1) 如 何 设 置 各 控 件 的 间 距? (2)gravity 和 layout_gravity 有 什 么 不 同? (3) 相 对 布 局 中 如 何 确 定 一 个 控 件 的 位 置? 八 注 意 事 项 安 装 jdk 时 设 置 环 境 变 量 是 在 系 统 变 量 里 设 置 线 性 布 局 和 相 对 布 局 的 命 令 不 同, 不 要 弄 混 35

40 实 验 二 物 联 网 网 关 通 讯 实 验 一 实 验 目 的 (1) 了 解 并 掌 握 Android 监 听 事 件 程 序 的 编 写 方 法 (2) 了 解 并 掌 握 socket 联 网 程 序 的 编 写 方 法 二 实 验 设 备 Android 系 统 手 机 一 部 PC 机 一 台 (XP 系 统 ) 三 实 验 原 理 1 点 击 事 件 监 听 监 听 器 是 一 种 对 象, 监 控 着 控 件 对 象 状 态 的 变 化, 当 控 件 发 生 动 作, 就 会 通 知 监 听 器, 监 听 器 就 会 执 行 一 定 操 作 按 钮 文 本 相 对 布 局 等 等 都 是 控 件, 一 个 控 件 可 绑 定 不 同 的 监 听 器, 不 同 的 动 作 对 应 不 同 的 监 听 器, 如 点 击, 长 点 击, 所 以 控 件 摆 到 Activity 后 还 要 通 过 监 听 器 监 听 控 件 的 行 为, 要 知 道 控 件 什 么 时 候 被 点 击 等 监 听 器 四 个 步 骤 : 1 获 取 代 表 控 件 的 对 象 2 定 义 一 个 类, 实 现 监 听 器 接 口 3 生 成 监 听 器 对 象 4 为 控 件 绑 定 监 听 器 2 线 程 线 程 : 线 程 是 进 程 执 行 的 一 个 执 行 流 程, 一 条 线 索 或 路 径 进 程 中 至 少 有 一 个 线 程 存 在, 可 以 运 行 多 个 线 程 比 如 java.exe 进 程 中 可 以 运 行 很 多 线 程 线 程 总 是 属 于 某 个 进 程, 进 程 中 的 多 个 线 程 共 享 进 程 的 内 存 线 程 的 开 始 : 当 要 运 行 一 个 程 序 时,Java 虚 拟 机 JVM 首 先 会 找 到 main 函 数, 然 后 从 main 函 数 开 始 执 行 ( 也 就 是 说, 程 序 是 从 main 函 数 开 始 运 行 的 ), 此 时, 程 序 就 成 为 一 个 进 程, 既 然 是 进 程 肯 定 有 线 程 的 存 在 此 时 的 线 程 就 是 主 线 程, 主 线 程 会 向 下 顺 序 执 行 代 码 多 线 程 : 顾 名 思 义, 一 个 进 程 中 的 多 个 线 程, 通 俗 来 讲 就 是 让 电 脑 或 者 手 机 同 时 做 多 种 事 情, 如 边 听 歌 边 浏 览 网 页 如 果 程 序 中 存 在 一 个 庞 大 的 循 环 语 句, 主 程 序 就 会 一 直 在 这 里 运 行, 直 到 循 环 语 句 结 束, 下 面 的 代 码 才 能 被 执 行 到 这 可 能 要 花 费 较 长 的 时 间, 影 响 了 程 序 运 行 的 效 率 所 以, 为 了 提 高 程 序 的 效 率, 就 引 入 了 多 线 程 由 主 线 程 开 辟 另 一 个 或 多 个 线 程, 让 这 些 线 程 都 去 执 行 代 码 同 时 执 行 是 人 的 感 觉, 在 线 程 之 间 实 际 上 轮 换 执 行 多 进 程 : 在 操 作 系 统 中 能 同 时 运 行 多 个 任 务, 多 线 程 是 实 现 多 任 务 的 一 种 方 式 现 在 的 操 作 系 统 是 多 任 务 操 作 系 统, 在 Windows 系 统 中, 一 个 运 行 的 exe 就 是 一 个 进 程, 如 图 4.1 实 际 上 CPU 原 则 上 同 一 时 间 只 能 执 行 一 条 指 令,CPU 是 在 这 些 进 程 之 间 飞 速 的 36

41 切 换, 这 样 肉 眼 看 起 来 就 感 觉 程 序 在 同 时 运 行 一 样 通 俗 来 讲 每 启 动 一 个 软 件 就 是 启 动 一 个 进 程, 原 则 上 来 讲 一 个 软 件 只 有 一 个 进 程, 一 个 进 程 里 又 有 很 多 线 程, 我 们 这 次 学 习 的 就 是 针 对 这 些 线 程 如 何 操 作, 如 何 开 辟 多 线 程, 线 程 之 间 如 何 通 信 等 等 创 建 线 程 有 两 种 方 法 : 一 种 是 通 过 Thread 类 的 构 造 方 法 创 建 线 程 对 象, 并 通 过 重 写 run() 方 法 实 现 ; 另 一 种 是 通 过 实 现 Runnable 接 口 实 现 由 于 一 个 类 不 能 有 两 个 父 类, 因 此 Thread 方 法 创 建 线 程 只 适 用 于 单 个 线 程 运 行, 若 涉 及 到 多 线 程 共 同 运 行, 则 使 用 Runnable 接 口 创 建 线 程 实 现 Runnble 接 口 的 语 法 格 式 如 下 : class A implements public void run() { } } 在 主 程 序 中 Thread thread =new Thread(new A()); thread.start(); 3 socket 套 接 字 Socket 是 网 络 通 信 的 接 口, 基 于 不 同 的 协 议 有 各 种 的 socket, 英 文 意 思 是 插 座, 学 院 化 词 是 套 接 字, 用 于 描 述 ip 地 址 和 端 口, 是 一 个 通 信 链 的 句 柄 无 论 一 个 Socket 通 信 程 序 的 功 能 多 么 齐 全 程 序 多 么 复 杂, 其 基 本 结 构 都 是 一 样 的, 都 包 括 以 下 四 个 基 本 步 骤 : 1 在 客 户 方 和 服 务 器 方 创 建 Socket/ServerSocket 实 例 2 打 开 连 接 到 Socket 的 输 入 / 输 出 流 3 利 用 输 入 / 输 出 流, 按 照 一 定 的 协 议 对 Socket 进 行 读 / 写 操 作 4 关 闭 输 入 / 输 出 流 和 Socket 注 : 通 常, 程 序 员 的 主 要 工 作 是 针 对 所 要 完 成 的 功 能 在 第 3 步 进 行 编 程, 第 步 对 所 有 的 通 信 程 序 来 说 几 乎 都 是 一 样 的 四 实 验 步 骤 1 在 first.xml 中 写 入 一 个 按 钮, 程 序 如 下 : 37

42 2 在 First.java 文 件 中 编 写 监 听 器 程 序 : 按 照 如 下 步 骤 编 写 程 序 1 获 取 代 表 控 件 的 对 象 2 定 义 一 个 类, 实 现 监 听 器 接 口 3 生 成 监 听 器 对 象 4 为 控 件 绑 定 监 听 器 3 新 建 一 个 线 程 按 照 如 下 步 骤 编 写 线 程 程 序 : 1 实 现 Runnable 类, 复 写 run 方 法 2 在 主 线 程 中 新 建 Thread 对 象 3 线 程 对 象 开 启 4 在 上 边 的 线 程 中 编 写 联 网 程 序 : 按 照 如 下 步 骤 编 写 程 序 : 1 创 建 Socket 实 例 2 打 开 连 接 到 Socket 的 输 入 / 输 出 流 3 利 用 输 入 / 输 出 流, 按 照 一 定 的 协 议 对 Socket 进 行 读 / 写 操 作 4 关 闭 输 入 / 输 出 流 和 Socket 38

43 五 实 验 报 告 (1) 为 一 个 按 钮 绑 定 监 听 器, 实 现 按 钮 动 作 对 联 网 的 控 制 (2) 通 过 编 写 程 序 实 现 按 钮 控 制 灯 的 亮 灭 风 扇 的 停 转 六 预 习 要 求 实 验 前 熟 悉 监 听 器 线 程 以 及 网 络 的 基 础 知 识 七 思 考 题 (1) 如 何 实 现 一 个 按 钮 对 灯 亮 灭 的 循 环 控 制? (2) 为 什 么 联 网 一 定 要 在 线 程 里 执 行? 39

44 实 验 三 物 联 网 无 线 传 感 网 络 实 验 一 实 验 目 的 (1) 了 解 并 掌 握 zigbee 开 发 环 境 的 安 装 以 及 协 议 栈 的 安 装 (2) 了 解 并 掌 握 zigbee 组 网 等 的 实 现 过 程 二 实 验 设 备 PC 机 一 台 (XP 系 统 ) 物 联 网 实 验 箱 三 实 验 原 理 Zigbee 是 基 于 IEEE 标 准 的 低 功 耗 个 域 网 协 议 根 据 这 个 协 议 规 定 的 技 术 是 一 种 短 距 离 低 功 耗 的 无 线 通 信 技 术 其 特 点 是 近 距 离 低 复 杂 度 自 组 织 低 功 耗 高 数 据 速 率 低 成 本 主 要 适 合 用 于 自 动 控 制 和 远 程 控 制 领 域, 可 以 嵌 入 各 种 设 备 简 而 言 之,ZigBee 就 是 一 种 便 宜 的, 低 功 耗 的 近 距 离 无 线 组 网 通 讯 技 术 ZigBee 网 络 主 要 特 点 是 低 功 耗 低 成 本 低 速 率 支 持 大 量 节 点 支 持 多 种 网 络 拓 扑 低 复 杂 度 快 速 可 靠 安 全 ZigBee 网 络 中 设 备 的 可 分 为 协 调 器 (Coordinator) 汇 聚 节 点 (Router) 传 感 器 节 点 (EndDevice) 等 三 种 角 色 Zigbee 自 身 的 优 越 性 决 定 了 其 在 物 联 网 中 的 广 泛 应 用, 尤 其 是 在 智 能 家 居 智 能 农 田 上 有 广 泛 的 应 用 四 实 验 步 骤 1 安 装 IAR for 51 软 件 双 击 文 件 夹 中 的 图 标,, 双 击, 出 现 如 下 界 面 : 40

45 相 继 点 next 安 装, 出 现 需 要 填 写 license 时, 双 击, 出 现 将 license 及 license key 相 应 复 制 进 去, 出 现 : 继 续 点 击 next 即 可 完 成 安 装 过 程 所 有 的 调 试, 全 部 是 在 一 个 工 程 里 面 通 过 控 制 编 译 开 关 进 行 编 译 的 41

46 2 安 装 zigbee 协 议 栈 双 击, 即 可 自 动 安 装 安 装 完 成 之 后,C 盘 中 出 现 文 件 夹, 打 开 Texas Instruments ZStack->Projects->Zstack->Samples->Widget->CC2530DB->Widget.eww, 即 可 打 开 zigbee 编 译 环 境 五 实 验 报 告 (1) 安 装 好 zigbee 编 译 环 境, 并 新 建 一 个 工 程 编 写 协 调 器 程 序 (2) 编 写 终 端 程 序 (3) 在 实 验 箱 内 操 作 组 网, 了 解 组 网 原 理 六 预 习 要 求 预 习 zigbee 相 关 基 础 知 识 七 思 考 题 Zigbee 自 行 组 网, 需 要 通 过 什 么 方 法 来 控 制 其 范 围 内 组 网? 42

47 实 验 四 物 联 网 综 合 实 验 一 实 验 目 的 (1) 将 前 三 个 实 验 理 论 结 合 起 来, 完 整 的 实 现 一 套 智 能 家 居 控 制 系 统 (2) 综 合 理 解 物 联 网 的 整 体 应 用 二 实 验 设 备 Android 系 统 手 机 一 部 PC 机 一 台 (XP 系 统 ) 物 联 网 实 验 箱 三 实 验 原 理 实 验 箱 总 体 工 作 过 程 : 传 感 器 采 集 的 信 息 通 过 对 应 的 Zigbee 节 点 发 送 给 协 调 器, 协 调 器 再 把 所 有 的 信 息 发 送 给 网 关 部 分 的 总 控 器 STM32,STM32 控 制 将 信 息 通 过 wifi 模 块 传 送 给 接 收 终 端, 比 如 电 脑 或 者 手 机, 由 终 端 显 示 相 应 的 信 息 反 向 发 送 控 制 命 令 工 作 过 程 类 似, 电 脑 或 手 机 界 面 的 控 制 动 作 通 过 wifi 传 送 给 网 关 总 控 器 STM32 部 分, 通 过 网 关 总 控 器 再 将 命 令 发 送 给 Zigbee 协 调 器, 协 调 器 再 将 信 息 发 送 至 各 个 对 应 的 Zigbee 模 块, 再 由 Zigbee 模 块 对 应 的 传 感 器 以 及 被 控 对 象 作 出 相 应 的 反 应 四 实 验 步 骤 1 网 络 助 手 网 关 通 讯 实 验 STM32 作 为 主 控 制 器 与 HLK-RM04 模 块 通 过 串 行 接 口 RS232 连 接 通 信, 在 实 际 连 线 中 只 需 要 四 根 杜 邦 线, 即 电 源 VCC 地 GND 发 送 端 TX 接 收 端 RX HLK-RM04 模 块 需 要 用 5V 电 源 供 电, 手 机 或 者 带 有 无 线 接 收 的 ipad 或 者 电 脑 通 过 无 线 方 式 与 HLK-RM04 模 块 通 信 1) 硬 件 连 线 1 连 接 wifi 模 块 与 STM32 用 杜 邦 线 将 电 源 VCC 地 GND 发 送 端 TX 接 收 端 RX 等 引 脚 相 应 连 接, 具 体 引 脚 连 接 如 下 : Wifi 模 块 RX STM32 PA2 Wifi 模 块 TX STM32 PA3 2 连 接 STM32 与 zigbee 协 调 器 Wifi 模 块 RX STM32 PA9 Wifi 模 块 TX STM32 PA10 2) 网 关 部 分 配 置 及 显 示 43

48 1 配 置 wifi 网 络 Wifi 模 块 使 用 默 认 配 置, 无 须 修 改, 不 必 深 究 内 部 配 置 信 息 如 下 : 模 式 选 择 : 无 线 AP 模 式 网 络 协 议 :TCP 服 务 器 Wifi 模 块 IP: 网 络 名 称 :HI-LINK-6F21 端 口 :8080 网 络 密 码 : 手 机 下 载 网 络 调 试 助 手 按 照 如 下 步 骤 将 安 装 到 安 卓 手 机 上 1 将 文 件 夹 中 的 网 络 调 试 助 手 软 件 下 载 安 装 到 手 机 上 2 安 装 后 出 现 图 标 3 点 击 图 标, 打 开 网 络 调 试 助 手 如 图 : 给 wifi 模 块 上 电, 过 30 秒 左 右, 点 击 增 加, 出 现 如 下 界 面 : 44

49 点 击 增 加, 出 现 如 下 界 面 : 则 表 明 已 连 接 上 wifi 模 块, 这 时 便 可 以 在 发 送 框 里 发 送 数 据 了 发 送 0, 相 当 于 用 手 机 给 网 关 发 送 命 令 0, 则 STM32 板 子 上 的 LED0 亮, 说 明 网 关 接 收 到 了 命 令 0, 并 且 做 出 了 相 应 的 反 应 发 送 1, 相 当 于 用 手 机 给 网 关 发 送 命 令 1, 则 STM32 板 子 上 的 LED0 灭, 说 明 网 关 接 收 到 了 命 令 1, 并 且 做 出 了 相 应 的 反 应 发 送 2, 相 当 于 用 手 机 给 网 关 发 送 命 令 2, 则 STM32 板 子 上 的 LED1 亮, 说 明 网 关 接 收 到 了 命 令 2, 并 且 做 出 了 相 应 的 反 应 发 送 3, 相 当 于 用 手 机 给 网 关 发 送 命 令 3, 则 STM32 板 子 上 的 LED1 灭, 说 明 网 关 接 45

50 收 到 了 命 令 3, 并 且 做 出 了 相 应 的 反 应 2 手 机 终 端 网 关 通 讯 实 验 将 箱 子 zigbee 部 分 电 源 切 断, 用 实 验 二 的 socket 程 序 在 实 验 箱 中 进 行 实 验, 用 socket 套 接 字 向 wifi 模 块 发 送 数 据, 达 到 以 下 效 果 : 按 下 按 钮,STM32 板 子 上 的 灯 0 亮, 即 网 关 接 收 到 了 发 送 过 去 的 数 据 0 ; 再 次 按 下 按 钮,STM32 板 子 上 的 灯 0 灭, 即 网 关 接 收 到 了 发 送 过 去 的 数 据 1 3 整 体 通 讯 实 验 (1)Zigbee 模 块 接 线 Zigbee 灯 节 点 P07 继 电 器 IN2 Zigbee 灯 节 点 5V 继 电 器 VCC Zigbee 灯 节 点 GND 继 电 器 GND (2) 将 zigbee 协 调 器 电 源 打 开, 几 秒 后 将 zigbee 灯 控 制 节 点 终 端 电 源 打 开,zigbee 黄 灯 亮 之 后 组 网 成 功 组 网 成 功 后, 将 STM32 主 控 板 电 源 打 开 (3) 将 写 好 的 安 卓 应 用 软 件 APK 安 装 包 下 载 到 手 机 上, 手 机 连 接 实 验 箱 中 相 应 的 网 络, 用 手 机 控 制 实 验 箱 中 灯 的 亮 灭 五 实 验 报 告 (1) 记 录 实 验 箱 操 作 全 过 程, 以 及 操 作 过 程 中 遇 到 的 问 题 (2) 记 录 android 全 部 程 序 六 预 习 要 求 将 之 前 所 有 知 识 串 联 复 习 七 思 考 题 (1) 若 将 温 湿 度 传 到 手 机 上 应 如 何 实 现? (2) 协 议 发 送 可 靠 吗? 若 不 可 靠, 应 如 何 改 进? (3) 控 制 出 现 延 时 主 要 问 题 在 哪 里? 八 注 意 事 项 实 验 箱 接 220V 电 源, 若 上 电 模 块 指 示 灯 都 不 亮, 立 即 断 电 46

51 封 面 设 计 : 贾 丽 地 址 : 中 国 河 北 省 秦 皇 岛 市 河 北 大 街 438 号 邮 编 : 电 话 : 传 真 : 网 址 : 47