基于wifi的智能led调光app设计大学毕设论文.docx

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基于wifi的智能led调光app设计大学毕设论文

基于WiFi的智能LED调光APP设计

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摘要

在现在的信息时代，互联网已经成了家喻户晓的通信工具，智能化控制也将成为社会发展趋势。

随着无线通信技术和电子技术的发展，人们对舒适生活观念的提升，对家庭电器智能化、使用便捷化的需求越来越强。

对于本课题，基于WiFi智能LED调光无疑会进入当下科技研究发展的潮流。

本程序采用JavaAndroid语言，在MyEclipse程序开发平台上进行设计，实现了通过手机WiFi连接LED进行亮度、颜色、闪烁灯功能的控制。

关键词：

WiFi；LED调光；Android

Abstract

Intheinformationera,theInternethasbecomeacommunicationtoolofintelligentcontrolmakeknowntoeveryfamily,willalsobecomethetrendofsocialdevelopment.Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyandelectronictechnology,peopleenhancethecomfortablelifeconcept,themorestrongdemandforhomeappliancesintelligent,convenientand.Forthisproject,WiFiLEDintelligentdimmingwillenterthecurrenttrendbasedonscientificresearchanddevelopment.

ThisprocedureusingJavaAndroidlanguage,designedbyMyEclipseprogramdevelopmentplatform,toachievethecontrolofbrightness,throughthemobilephoneWiFiconnectionLEDcolor,flashinglightfunction.

Keyword：

WiFi；LEDdimming；Android

1绪论

1.1课题研究的背景

20世纪90年代以来，随着计算机技术和网络技术的迅速发展和普及，全球互联网用户数大幅度增加，网上资源日益丰富，受关注程度也越来越高，电子商务和网络经济也随之应运而生，并且受到越来越多的行业、企业和网民的关注与参与，逐步进入高速发展阶段。

随着网络技术的不断发展，信息传递速度比以往要变得更为迅捷，同时我们获取信息也因为移动通信技术的发展变得更加便捷。

用户使用移动终端设备来获取信息也由于GPRS技术运用变得更为便捷。

网络的资源利用率也由于计算机网络和电信网络的结合获得极大的提高。

Android平台主要是由Java和Linux组成的。

由于该平台的架构相对简单，其硬件资源的性能也得到了充分发挥。

此外，由于Android的开源性和手机软件的低成本开发的特性，Android逐渐成为现在手机操作系统市场上移植性能最好的一种。

而且现在的Android手机价位也不是很高，用户可以非常容易地在市场上购买到这种手机，并非常方便地使用它获取自己所需要的各种信息。

本课题就是采用Android移动平台来研究与实现一种能够调节LED灯亮度和颜色显示的移动应用。

1.2国内外现状

这些年来，智能手机的发展已经逐渐成熟，各种功能和性能也得到不断地完善和提高。

现在越来越多的开发人员将研究的主要精力投入到基于各种移动手机平台的研究与开发应用当中来。

接下来将简要介绍一下当下主要流行的手机开发平台

（1）苹果IOS平台

IOS是苹果公司开发的一种用于移动平台设备的操作系统，它主要可以分为四个层次：

可轻触层（theCocoaTouchLayer），媒体层（theMedialayer），核心操作系统层（theCoreOSlayer），核心服务层（theCoreServiceslayer）。

IOS的用户界面的概念基础上是能够使用多点触控来直接进行操作的。

控制方法主要包括轻触开关及按键，多点触控操作和滑动等。

同时还可通过挤压，轻按，滑动及旋转与系统进行互动。

截止到2011年11月，根据Canalys的数据显示，IOS已经占据了全球智能手机系统市场份额的30%，在美国的市场占有率为43%。

（2）RIM平台

BlackBerryOS是由ResearchInMotion为黑莓手机开发的一种专用操作系统。

该操作系统支持多任务处理，并具备特定的输入装置，其优势主要体现在它可以为用户提供无线咨询服务，丰富的软件开发资源，对Java软件的高兼容性和成熟的无线网络技术。

（3）Symbian平台

Symbian的架构和很多用于电脑的操作系统比较相似，具有内存保护、多执行绪和先占式多工等特性。

Symbian的便携式装置是其最大的优势，同时在资源有限的情况下，可以执行一段很长的时间。

但是Symbian系统在多媒体的支持方面的疲软是因为其在硬件方面的低配，而且Symbian系统的低兼容性也给大家带来了很大了困扰，这也使得Symbian的市场份额日益萎缩。

截止到2012年2月，Symbian系统的全球市场占有量仅为16.9%，中国市场占有率则降至18.7%，均被Android超过。

（4）WindowsPhone平台

WindowsPhone是由微软公司发布的一种新的手机操作系统，它将旗下的Zune音乐、独特的视频体验与XboxLIVE游戏整合至手机中，以严格控制运行它的硬件规范。

WindowsPhone7的推出宣告了WindowsMobile系列彻底退出了手机操作系统的市场。

（5）Android平台

Android平台是一款以Linux为核心的开发式手机开发平台，为移动设备提供了一个包含操作系统、中间件及应用程序的软件叠层架构。

AndroidSDK为开发人员使用Java语言编写Android平台下的应用程序提供了必要的API。

与上述手机操作系统相比，Android手机操作系统具有的优点有：

应用程序的相互平等、应用程序之间的无界限、真正的开放性和应用程序开发的快速方便等。

为了推动Android开发平台的发展，Google与移动手机厂商、软硬件供应商、移动运营商和手机芯片供应商联合组成了开发手机联盟（OpenHandsetAlliance,OHA），中国移动和中国联通都是这个联盟的成员。

目前，Android在全球的市场份额居全球第一，截至2012年2月数据，Android占据全球智能手机操作系统市场52.5%的份额，中国市场占有率为68.4%。

1.3课题研究的意义

作为有线通信的补充和发展，无线通信系统自20世纪，特别是21世纪初以来得到了迅猛的发展。

无线通信系统开始进入千家万户，其应用使人们的生活进入信息化智能化阶段。

同时，新兴的发光二极管（LED,LightEmittingDiode）因其低耗能及环保的特点，正在逐步取代传统灯具。

这里将无线控制（WiFi）以及自组网技术引入灯具中，只需要打开灯具，再打开软件就可以随时控制，操作简单，使用方便。

在原有的LED灯集成WIFI模块即可以实现对LED灯无线控制，通过WIFI信号将LED灯与智能WIFI终端连接，在智能WIFI终端就可以实现控制LED灯光的色彩和亮度。

LED是继白炽灯、荧光灯和HID灯后的一代新型电光源，LED发光效率高，易于调光控制，调光控制范围较白炽灯、荧光灯和HID等都要宽，使用灵活方便，重要的是调光可以使照明环境更适于人的照明需求，节能效果明显。

而智能调光，利用现有的网络技术和通信技术，可以方便地实现调光控制。

世界上一些大照明厂商也推出了有关LED无线调光控制产品，使用方便，节能效果明显。

在照明领域引入智能控制技术，可以极大地改善照明调光控制效果。

LED采用智能调光控制技术，可以很方便地对照明的有关控制效果进行照明效果的预先设定，可以实现定时开关灯和对一些特殊照明效果的控制。

例如，通过智能照明控制，可以使照明效果随音乐的变化而变化，营造特殊的照明效果。

由于LED智能调光可以充分发挥LED易于控制和使用方便等优点，而且LED易于联网控制，LED调光不仅可以营造舒适的照明环境，并且节能。

随着物联网技术（IOT）的不断完善，LED智能调光控制的应用范围会不断扩展，对照明节能、改善照明控制效果有很重要的意义。

国外许多厂商都很看好LED智能调光技术的推广，利用现有的蓝牙技术、ZigBee和WiFi技术就能实现LED的智能调光控制，国外厂商也推出了相关解决方案。

在LED智能照明中，采用的无线传输标准有ZigBee、Wi-Fi以及蓝牙等。

蓝牙和WiFi已经成为目前市面上智能手机的标配，只需在灯具添加低功耗蓝牙或者WiFi调光方式，通过应用软件，终端消费者就可以简单地去控制灯光的开关、强弱，实现节能省电的目标。

家庭照明是家庭电器组成中最重要的一环，在此领域，节能环保的LED照明因其低耗能及环保的特点，正在逐步取代传统照明，而且智能LED照明系统已成为了一个研究热点。

传统的照明具有有线固定式开关，颜色亮度大多不可调不可控，随着人们对方便的无线开关方式以及对室内灯色多彩多变的追求以及环保观念的增强，传统照明方式正向着无线控制、多变、节能的方向发展。

同时，在实际的工程应用中，传感器网络开放性部署特点，使得节点极大可能遭受恶意行为的攻击和干扰，所以要采用一套系统特有的通信协议，以加强无线控制系统的健壮性。

无线网络作为可移动的通信网络，能够灵活方便地为用户提供随时随地通信服务。

因此，无线控制技术作为一种方便有效的无线通信技术，应用于家庭LED照明系统的控制当中，将使使用者不受固定开关模式的制约，人们只需安坐在沙发上或者家中某个角落，就能方便快捷地控制室内的照明亮度和颜色，随时改变照明系统的状态。

另外移动互联网产品的社交化、位置化以及移动化特性吸引了大量用户，越来越多的用户开始去使用并依赖各种移动互联网产品。

移动互联网产业的兴起，同时促使大量公司投入人力物力去进行移动互联网产品（Applications简称APP）的设计开发。

目前在国内各大APP市场中提供下载的APP有数十万款，然而多数下载量并不乐观，甚至有部分无人问津。

不能向用户提供良好的用户体验是目前大多数APP存在的问题，它们有的无法满足用户需求，有的操作方式繁琐，有的甚至会给用户带来负面情绪。

APP设计与其他设计相比，具有一定的特殊性。

首先，信息传递要清晰、明确。

APP所应用的平台多为移动设备，受限于硬件参数，不仅与用户之间的信息交流主要依靠视觉传递，同时可视区域的尺寸也制约着所要传递的信息量，因此与用户之间的信息交流尤为重要。

其次，操作方式要简单、方便。

APP的操作方式多为按键和触屏，并且有向触屏发展的趋势，手指的触屏操作定位精确度低并且误操作几率大，所以在设计中应该减少不必要的操作，让用户在使用时无障碍的完成特定任务。

最后，使用心情要愉悦。

重力感应装置、电子罗盘、重力加速器等设备为移动设备带来了新的操作方式，不但简化了复杂的操作，还给用户提供了愉悦的操作体验。

对于一款APP，为了拥有良好的市场竞争力，必须提高用户黏度，这就需要通过用户体验来吸引忠实的用户。

在如今的移动互联网产品竞争中，随着各种技术的代码开源化以及从业人员的频繁调动，技术已不在是产品的核心竞争力，产品之间更多的是用户体验度营造的竞争。

一款成功的APP需要有好的用户体验。

具体来讲，LED调光APP具有极高的实用价值。

能够让使用者通过该APP，可以远程操控家庭或工作中灯具，给用户带来了巨大的便捷。

本课题是在导师的指导下完成的课题。

主要的研究任务是基于Android平台的WiFi只能LED调光APP的设计与实现。

该课题的研究将实现通过手机无线连接对LED灯的红绿蓝三原色的控制来实现LED灯多种颜色的显示。

1.4论文结构

第一章绪论，介绍课题研究的背景，国内外现状，课题研究的意义等内容。

第二章系统设计分析，主要阐述系统开发的可行性，以及对开发系统要使用的工具进行深入了解。

第三章需求分析，对于本次毕业设计的具体需求情况进行分析，分别包括系统的数据分析等内容。

第四章系统功能展示。

第五章系统测试与维护。

最后是结论和参考文献。

2系统设计分析

2.1可行性分析

在系统调查和业务流程分析的基础上，针对新系统的开发是否具备必要性和可能性，对新系统的开发从技术、经济、社会的方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新系统的开发成功。

可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。

并且可行性研究主要集中在以下三个方面：

2.1.1技术可行性

根据本系统的功能需求，我们采用MyEclipse程序开发平台作为后台数据支持，程序设计选择JavaAndroid程序设计语言进行程序编写，JavaAndroid语言经过多年的发展和更新，已经成为了一门非常完善的语言，因此本此课题研究在技术层面上，是完全可行的。

2.1.2经济可能性

本环节通过分析新系统的成本效益，其中包括估计项目开发的成本，开发费用和今后的运行、维护费用以及新系统将获得的效益，估算开发成本是否高于项目预期的全部经费。

本系统为安卓手机设计，通过使用本系统能够实现手机对LED灯的无线调节，因此，本系统在经济上是可行的。

2.1.3操作可能性

软件界面的友好性，操作界面简洁大方、布局合理，用户很容易上手。

软件开发成本低，现有安卓手机即可提供该系统开发工作需要的所有硬件设备环境。

软件程序开发是否能够取得成功，一是市场的需求，二是程序开发所需要软件开发工具，以及开发技术和当时硬件的发展水平。

从这两个方面而言，基于WiFi的只能LED调光APP设计的操作性是可行的。

2.2开发工具

2.2.1Javaandroid程序设计语言

Android是基于Linux内核的操作系统，是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统，早期由Google开发，后由开放手持设备联盟（OpenHandsetAlliance）开发。

它采用了软件堆层（softwarestack，又名以软件叠层）的架构，主要分为三部分。

底层Linux内核只提供基本功能；其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。

应用程序

Android以Java为编程语言，使接口到功能，都有层出不穷的变化，其中Activity等同于J2ME的MIDlet，一个Activity类（class）负责创建视窗（window），一个活动中的Activity就是在foreground（前景）模式，背景运行的程序叫做Service。

两者之间通过由ServiceConnection和AIDL连结，达到复数程序同时运行的效果。

如果运行中的Activity全部画面被其他Activity取代时，该Activity便被停止（stopped），甚至被系统清除（kill）。

View等同于J2ME的Displayable，程序人员可以通过View类与“XMLlayout”档将UI放置在视窗上，Android1.5的版本可以利用View打造出所谓的Widgets，其实Widget只是View的一种，所以可以使用xml来设计layout，HTC的AndroidHero手机即含有大量的widget。

至于ViewGroup是各种layout的基础抽象类（abstractclass），ViewGroup之内还可以有ViewGroup。

View的构造函数不需要再Activity中调用，但是Displayable的是必须的，在Activity中，要通过findViewById（）来从XML中取得View，Android的View类的显示很大程度上是从XML中读取的。

View与事件（event）息息相关，两者之间通过Listener结合在一起，每一个View都可以注册一个eventlistener，例如：

当View要处理用户触碰（touch）的事件时，就要向Android框架注册View.OnClickListener。

另外还有Image等同于J2ME的BitMap。

中介软件

操作系统与应用程序的沟通桥梁，并用分为两层：

函数层（Library）和虚拟机（VirtualMachine）。

Bionic是Android改良libc的版本。

Android同时包含了Webkit，所谓的Webkit就是AppleSafari浏览器背后的引擎。

Surfaceflinger是就2D或3D的内容显示到屏幕上。

Android使用工具链（Toolchain）为Google自制的BionicLibc。

Android采用OpenCORE作为基础多媒体框架。

OpenCORE可分7大块：

PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideoMultimediaFramework（PVMF）、OperatingSystemCompatibilityLibrary（OSCL）、Common、OpenMAX。

Android使用skia为核心图形引擎，搭配OpenGL/ES。

skia与LinuxCairo功能相当，但相较于LinuxCairo,skia功能还只是阳春型的。

2005年Skia公司被Google收购，2007年初，SkiaGL源码被公开，目前Skia也是GoogleChrome的图形引擎。

Android的多媒体数据库采用SQLite数据库系统。

数据库又分为共用数据库及私用数据库。

用户可通过ContentResolver类（Column）取得共用数据库。

Android的中间层多以Java实现，并且采用特殊的Dalvik虚拟机（DalvikVirtualMachine）。

Dalvik虚拟机是一种“暂存器型态”（RegisterBased）的Java虚拟机，变量皆存放于暂存器中，虚拟机的指令相对减少。

Dalvik虚拟机可以有多个实例（instance）,每个Android应用程序都用一个自属的Dalvik虚拟机来运行，让系统在运行程序时可达到优化。

Dalvik虚拟机并非运行Java字节码（Bytecode），而是运行一种称为.dex格式的文件。

硬件抽像层（HardwareAbstractionLayer）

Android的HAL（硬件抽像层）是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块。

HAL的目的是为了把Androidframework与Linuxkernel隔开，让Android不至过度依赖Linuxkernel，以达成kernelindependent的概念，也让Androidframework的开发能在不考量驱动程序实现的前提下进行发展。

HALstub是一种代理人（proxy）的概念，stub是以*.so档的形式存在。

Stub向HAL“提供”操作函数（operations），并由Androidruntime向HAL取得stub的operations，再callback这些操作函数。

HAL里包含了许多的stub（代理人）。

Runtime只要说明“类型”，即moduleID，就可以取得操作函数。

编程语言

Android是运行于Linuxkernel之上，但并不是GNU/Linux。

因为在一般GNU/Linux里支持的功能，Android大都没有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。

Android又以bionic取代Glibc、以Skia取代Cairo、再以opencore取代FFmpeg等等。

Android为了达到商业应用，必须移除被GNUGPL授权证所约束的部份，例如Android将驱动程序移到userspace，使得Linuxdriver与Linuxkernel彻底分开。

bionic/libc/kernel/并非标准的kernelheaderfiles。

Android的kernelheader是利用工具由Linuxkernelheader所产生的，这样做是为了保留常数、数据结构与宏。

目前Android的Linuxkernel控制包括安全（Security），存储器管理（MemoryManagement），程序管理（ProcessManagement），网络堆栈（NetworkStack），驱动程序模型（DriverModel）等。

下载Android源码之前，先要安装其构建工具Repo来初始化源码。

Repo是Android用来辅助Git工作的一个工具。

2.2.2MyEclipse程序开发平台

MyEclipse企业级工作平台（MyEclipseEnterpriseWorkbench，简称MyEclipse）是对EclipseIDE的扩展，利用它我们可以在数据库和JavaEE的开发、发布以及应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率。

它是功能丰富的JavaEE集成开发环境，包括了完备的编码、调试、测试和发布功能，完整支持HTML,Struts,JavaAndroid,CS,Javascript,Spring,SQ,Hibernate。

MyEclipse是一个十分优秀的用于开发Java,J2EE的Eclipse插件集合，MyEclipse的功能非常强大，支持也十分广泛，尤其是对各种开源产品的支持十分不错。

MyEclipse目前支持JavaServlet,AJAX,JavaAndroid,JSF,Struts,Spring,Hibernate,EJB3,JDBC数据库链接工具等多项功能。

可以说MyEclipse是几乎囊括了目前所有主流开源产品的专属eclipse开发工具。

[1]根据官方最新消息，MyEclipse2013已经正式发布！

MyEclipse2013[2]支持HTML5、JQuery和主流的Javascript库。

随着MyEclipse2013支持Html5，你可以添加音频、视频和API元素到你的项目，从而为移动设备创建复杂的Web应用程序。

你甚至还可以通过HTML5可视化设计器设计令人难以置信的用户界面。

同时，随着MyEclipse2013支持JQuery，你可以通过插件提升性能，并添加动画效果到设计中。

在结构上，MyEclipse的特征可以被分为7类：

1．JavaEE模型

2．WEB开发工具

3．EJB开发工具

4．应用程序服务器的连接器

5．JavaEE项目部署服务

6．数据库服务

7．MyEclipse整合帮助

对于以上每一种功能上的类别，在Eclipse中都有相应的功能部件，并通过一系列的插件来实现它们。

MyEclipse结构上的这种模块化，可以让我们在不影响其他模块的情况下，对任一模块进行单独的扩展和升级。

简单而言，MyEclipse是Eclipse的插件，也是一