论文总字数：21319字

摘 要

基于 Android的实验设备管理系统顺应信息时代的潮流，使用 Java语言开发Android平台上的实验设备管理系统。该系统能够对实验室进行信息化管理，提高管理人员的管理效率和实验室设备的使用效率。

首先，对系统进行分析和设计，明确系统需要实现的功能然后，采用 Android Studio开发工具，使用 Java语言，以 SQLite数据库作为后台数据库，进行系统的开发。系统的功能包括用户注册和基本信息管理、用户的租借记录管理、设备的增加、设备的维修、设备的预约和设备的出借和归还等。最后，对系统进行功能性测试，根据测试的结果对系统进行相应的改进。

运行测试的结果表示，系统的功能符合任务指导书的要求，此外系统的使用界面简洁明了，功能齐全、易懂易用，安全性高，可拓展性强。

关键字：Java; Android; SQLite数据库;实验设备管理系统

Abstract

The experimental device management system based on Android is in line with the trend of the information age, and the development of mobile terminal experimental device management system is carried out on the Android platform using Java language. It is required that the laboratory should be managed informationally to improve the management efficiency of managers and the use efficiency of laboratory equipment.

First, the system is analyzed and designed to clarify the functions that the system needs to realize. Then using the Android Studio development tool, the Java language, with SQLite database as the backend database as the tools of the system development. The functions of the system include user registration and basic information management, user rental record management, equipment addition, equipment maintenance, equipment reservation and equipment lending and returning. Finally, the system is tested functionally, and the system is improved according to the test results.

The result of the test shows that the function of the system conforms to the requirements of the task instruction. In addition, the user interface of the system is simple and clear, with complete functions, easy to understand and use, high security and strong extensibility.

Keywords: Java; Android; SQLite database; laboratory equipment management system

目录

摘 要

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 项目研究内容

第2章 相关应用技术

2.1 Android与Java

2.2 Android Studio

2.3 SQLite数据库

2.4 Google ZXing库

第3章 系统分析

3.1 需求分析

3.1.1 功能性需求分析

3.1.2 非功能性需求分析

3.2 系统可行性分析

第4章 系统总体设计

4.1 系统设计目标

4.2 系统功能结构设计

4.3 系统功能模块设计

4.4 系统数据库设计

4.4.1 E-R图

4.4.2 表的设计

第5章 系统实现与测试

5.1 系统开发环境

5.2 系统功能实现

5.2.1 用户管理模块

5.2.2 实验室设备管理模块

5.2.3 设备出借管理模块

5.3 系统测试

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致 谢

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

二十一世纪的今天，信息技术飞速发展，各行各业都趋向于网络化、信息化、自动化，其中智能手机的相关技术的发展速度和应用程度更是名列前茅。基于 Android的实验设备管理系统正是顺应社会的主要潮流，选择以 Android平台为开发平台，设计开发出一款用于实验室管理的小程序，提高当下高校实验室管理网络化、信息化、自动化的程度，一定程度上减少劳力资源的损耗，提高管理员的管理效率和设备的使用效率。实验设备管理系统包含丰富实用的功能，在加上简洁明了的使用界面和操作过程，在满足日常工作基本需求的同时还达到便捷、易懂易用、安全等要求。

1.2 国内外研究现状

实验室是国家进行科技创新、培养新时代人才不可或缺的部分。一个实验室对实验设备的管理水平对实验室能否按照预期工作起着很重要的作用，设备管理系统可以便于实验室管理者对实验室进行有效的设备管理和及时的设备维护，设备管理系统还可以为设备使用者提供充足的信息，提高实验室设备的使用效率^[1]。

近些年来，国内不断的投入资源到高校实验室的建设中，高校实验室的数量和规模不断增长，实验室设备的类型和先进程度也不断提升，实验室的管理制度不断完善^[2]。但实验室的使用人员变动大、设备类型复杂，很多高校的实验室管理工作处于计算机信息化管理相对落后的状态，使得高校实验室设备的管理工作变得繁琐复杂且工作量繁重^[3]，大部分管理工作都使用非信息化的方式，通过人力对信息进行纸面记录，实验室设备的信息无法及时更新并且传递给使用者和设备维护人员的现象，造成实验室设备不必要的损害，影响实验室设备的使用效率^[4]。前些年，国内的实验室设备普遍存在复用率低下、长期停用等缺点^[5]，直到近几年教育部指出“要打造适应学生自主学习、自主管理、自主服务需求的智慧课堂、智慧实验室、智慧校园，大力推动互联网、大数据、人工智能、虚拟现实等现代技术在教学和管理中的应用”^[6]，我国高校开始加深实验室管理网络化、信息化、自动化的程度，开发并且应用实验设备管理系统，对实验室进行信息化的管理，使得学校不必要的财务支出和人力资源的消耗降低，且实验室设备的使用效率急剧上升。但目前信息化管理在高校实验室管理中的普及程度还不完全，依旧存在部分实验室以非信息化管理方式为主要管理方式。

1.3 项目研究内容

基于 Android的实验设备管理系统要求界面简洁易懂、便于使用，功能要求齐全、能满足日常工作使用，数据库要求可以快速的在 Android 操作系统上快速运行，数据库功能完备，数据库中的数据一致性和完整性强。经过分析，本系统开发以 AS(Android Studio)为开发工具，使用 Java语言和 SQL语言，以 SQLite数据库作为后台数据库，进行面向对象系统开，大致功能模块介绍如下：

1. 用户管理模块：查询和修改个人信息，管理员可删除普通用户信息。
2. 设备管理模块：查询设备的基本信息，管理员用户可录入、修改和删除实验室设备基本信息，信息录入包括手动录入和扫码录入。
3. 设备出借模块：设备的租借和归还信息管理，设备预约信息管理。

第2章 相关应用技术

2.1 Android与Java

Android系统是由 Google公司开发的一种被广泛运用于智能手机中的操作系统，其为智能手机的发展和创新提供了相当重要的贡献。 Android从面世至如今已经发布了二十多个版本，随着版本的不断诚信与完善， Google为 Android营造出了一个完整的生态系统， Android系统也备受开发者和使用者的喜爱，越来越多的应用于智能手机中，占据了越来越大的市场份额^[7]。 Android系统为用户提供 Android Market进行各种应用程序的安装，避免用户需要通过互联网来搜索它们需要的应用程序。此外， Android自带的所有应用程序接口可以使开发者在短时间内开发出功能齐全的应用程序，在上传应用程序至 Android Market时无需审批流程。 Android的另一巨大优势则是其是开放平台，它不仅仅局限于一个硬件制造商或一个供应商，这种开源的方式使得每个开发人员处于一个公平的竞争环境中，每个人都可以访问最原始的 Android源代码，这也是它可以快速获取市场份额的主要原因之一^[8]。

Android的系统架构可以大致分为四层结构： Linux内核层，系统运行库层，应用框架层，应用层，本文所述开发的应用程序便属于应用层^[9]。 Android系统还为开发者提供了四大组件（活动、服务、广播接收器、内容提供器）、丰富的系统控件、 SQLite数据库、地理定位系统等丰富实用的工具，供于开发者应用应用程序的开发，极大的方便了开发者的开发工作^[10]。

Java语言是一种新一代面向对象的程序设计语言，具有C 的大部分特性和自己的独特性质，尤其适用于 Internet软件的开发，其主要特性如下：

1. 简单性和独立性。 Java语言除去了高级语言中不必要的特称，只需掌握最基本的概念就可运用Java语言进行程序的编写， Java语言占用内存相对较小，这也使得以 Java语言开发出的程序独立工作于较小的系统^[11]。
2. 面向对象技术。 Java语言是完全面相对象的，还具备动态联编的特性，更加符合实际。
3. 多线程并行执行。在应用程序中通过 Java语言的同步特性和多线程机制，可以实现程序执行的并行效果，提高程序的执行效率和数据传输效率。
4. 适应性强。 Java语言具有可移植性，只需进行一次编译，这一特性被程序员广泛运用，使得 Java语言更具备实用价值，备受程序员的喜爱。

对于 Android系统来说， Java语言是它依赖性最强的语言，其凭借着自身的安全性机制和稳定性，使得大多数开发者在进行手机应用程序开发时，选择 Java语言作为第一程序编写语言进行编程。 Java语言的在手机应用程序开发中的地位，目前没有其他任何一种语言可以替代。从另一方面讲， Android系统的广泛使用与 Java语言的优先普及有着密不可分的关系。 Android系统的不断更新换代同样推动着 Java语言的研究发展，两者的发展叠加在一起，使得 Android系统在整个移动设备的市场中越发的势不可挡，其未来的发展形势更是不可估计^[12]。

2.2 Android Studio

Android Studio(以下简称“AS”)是一款的免费的、全新的 Android集成开发软件，其被用于各种基于Android系统的应用程序的开发工作中。 AS支持 Java和 Kotlin两种编程语言，集成了几乎所有的 Android开发工具。AS的优点有：创建项目、打包方便，编译速度快，代码提示智能， UI控件更全面更美观，支持不同分辨率和不同版本的模拟器，支持多种语言和终端种类^[13]。

在 AS集成开发平台进行程序开发时，程序的主要代码放置在java目录中，各种布局文件等资源则放置在 res目录下。根据 AS提供的页面布局，选择适当的布局，通过 AS提供的大量 UI控件，可以编写出满足自己预期的UI界面，本项目主要使用的布局有相关布局和线性布局，所使用的控件主要包括： TextView、 EditText、 Button、 Spinner、 AlertDialog以及 RecyclerView，结合 Fragment来作出符合自己预期的用户界面。Spinner控件是一种下拉列表控件，用户可选择下拉列表中的某一项信息； AlterDialog用于弹出对话框，进行操作的再次确认，防止进行重要操作时的人工失误造成无法挽回的损失； RecyclerView控件取代了传统的 ListView控件，可以更好更快的形成列表界面； Fragment称为碎片，是一种可以嵌于活动中的UI界面，用以实现在同一活动中不同UI界面的切换^[14]。

2.3 SQLite数据库

SQLite数据库是由 D.Richard Hipp开发的一种开放性的轻量级嵌入式数据库，其源代码只有不到3万行，完全配置所占内存大小只有约400KB甚至更小。但其具备一个数据库所该有的所有功能，且运行迅速。 SQLite数据库具有以下优势：

1. 无需进行配置、安装和管理。
2. 无需使用单独的服务器进程或操作系统。
3. 所占内存非常小，最小是只需约250KB存储空间。
4. 无需外部依赖，可自给自足。
5. 支持标准的 SQL语法。
6. 可实现独立事务处理，支持多进程操作，完全兼容 ACID事务。
7. 使用 ANSI-C编写，提供了简单易用的 API。
8. 可在 UINX和 Windows中运行。

为了便于开发人员在 Android应用程序的开发中对 SQLite数据库的使用和管理，Android专门提供了 SQLiteOpenHelper帮助类，来进行 SQLite数据库的建立和打开，还可使用 SQLiteDatabase中的 insert()方法、 updata()方法、 delete()方法和 query()方法进行数据库的增删改查^[15]。

2.4 Google ZXing库

为了便于开发人员在程序开发中应用近年流行的二维码生成和扫描解析技术，Google公司推出了ZXing库。ZXing库是一个开源库，支持多种开发语言和多种手机平台，可以以多种格式对1D和2D条码图像进行处理的库，可通过调用手机的内置摄像机进行条形码的扫描和解析工作，所支持扫描的条形码格式包括：一维码、一维工业码、二维码，其中二维码包括： QR Code、 Data Matrix、 Aztec(beta)、 PDF417(beta)^[16]。

ZXing库的使用只需在 GitHub中直接下载 ZXing的 .jar包并在个人的项目的集成或者直接运用 GitHub中其他开发人员集成完毕的包，在项目中添加依赖，即可正常使用。

第3章 系统分析

3.1 需求分析

需求分析就是指在进行系统的开发之前对系统的功能需求和非功能需求进行分析，功能需求指系统所需要的实现的具体的功能，以满足用户的业务需求，非功能需求则是指系统除具体的功能需求以外的特性，如系统的使用性能、安全性、可靠性、可维护性等。

3.1.1 功能性需求分析

本系统根据用户权限将用户分为两个等级：管理员用户和普通用户，同时分为三个功能模块：用户管理模块、实验室设备管理模块、实验室设备出借模块，其功能如下图3-1、图3-2、图3-3：

对管理员用户子系统的主要功能：

（1）用户管理模块：可修改管理员用户账号的个人信息。可通过安全问题进行密码找回。可按照不同的关键字查询普通用户的基本信息，查询的结构包括普通用户的基本信息、用户逾期次数和用户在借设备数目。可修改普通用户的部分信息，如：逾期次数。可注销无未归还设备的用户账号。

（2）实验室设备管理模块：可进行新设备信息的录入，信息录入的方式分手动录入和扫码录入。可按照不同的关键字进行设备查询，查询的结果包括设备的基础信息、维护记录、预约情况和使用情况。可修改设备的维修记录。

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