.緒論1.1研究的背景及意義隨著社會的發展，無論是人們在日常的生活還是工作的場所，都難免需要進出一些區域，在沒有出現門禁技術之前，人們進出這些特定的區域主要是通過配備相應的鑰匙來實現[1]。由于人數眾多，不可能為每一個人配備鑰匙，那么就產生了倉管員、庫管員等這樣的角色，由專人來保管鑰匙，但這既浪費了人力資源，也給人們的日常生活和工作帶來了很多不便，因此，人們利用各種技術手段開發各種門禁系統，來保證人們安全通行的需求，這就帶來了門禁技術的快速發展。由于門禁技術可以與很多技術結合，因此目前市場上門禁技術有很多種，如基于虹膜的門禁技術，基于圖像識別的門禁技術，基于IC卡的門禁技術[2]。這些技術都有各自的優缺點，如何選擇性價比高的門禁系統是當前人們關注的熱點，而基于Android平臺開發門禁系統具有得天獨厚的優勢。一方面基于安卓平臺的手機終端已經普及，而且物美價廉，人民群眾對于安卓手機應用十分的廣泛，另外安卓系統功能十分強大，基于安卓系統可以開發各種各樣的應用，而門禁系統正是其中的一個應用場景，因此，基于Android平臺的門禁系統在市場上成為廣大開發者研究的一個熱點，本文正是在這種背景下，研究基于Android平臺的門禁系統的設計與實現[3]。1.2國內外研究發展與現狀在智能門禁鎖領域，國內外都開展了很多工作，智能門禁系統屬于是智能樓宇安防領域，在國外做的比較好的有幾家公司，Honeywell、Samsung、GE等幾家公司。2008年10月，韓國Samsung公司推出了可視對講系統，2009年的11月GE旗下的安防公司推出了全數字樓宇對講系統，2011年6月，Honeywell發布了數字可視系統，在國外數字可視系統已經非常的普及，可視門禁系統已經進入各大企業以及人們的生活[4]。國內智能門鎖系統雖然起步較晚，但是發展迅速，特別是近兩年來，基于移動互聯網終端的智能門鎖系統得到飛速的發展，目前已經實現了基于NFC的智能門鎖、基于手機二維碼的智能門鎖等技術。當然，無線門禁系統在國內也得到了廣泛的使用，近兩年來，基于人臉識別、指紋識別的智能門鎖系統也得到了快速的發展[5]。1.3開發環境介紹1.3.1Android系統框架Android系統的結構包括四個層次：1.應用程序層：一般的操作系統包含兩種軟件，即系統軟件和應用軟件。Android系統下包含了許多的應用程序，這些應用都是用JAVA語言編寫的，這些程序不同于固化在安卓系統內部的系統軟件，是可以安裝和卸載的，也可以被其他軟件所替代，那么應用程序層就負責提供這樣的服務[6]。2.Android的框架層屬于一個簡單的水平，開發人員可以對其開發和使用，這使許多應用程序，包括核心應用程序，能夠執行自己的功能。開發人員可以快速開發不同的組件，在框架層中提供。通過繼承和擴大組成部分，可以實現應用程序的多樣性和個性化。3.系統運行庫層：系統運行時分為系統庫和Android運行時兩部分。4.Linux內核層：Linux內核是內核層的關鍵。Android系統架構圖如圖1.1所示。圖1.1Android系統架構圖1.3.2\hAndroid開發的優勢1.開放性與蘋果的IOS系統不同，Android開發的平臺，無論哪個手機制造商都可以加入Android。與全封閉式的IOS相比，Android給開發者提供了高度的開發自由度，在擁有更多的開發者的同時，用戶和應用產品也顯著地開放，這個移動終端的平臺也日趨成熟[7]。2.開發語言Java語言逐漸變為應用程序的主要開發語言，它允許可變化的接口和功能，增加了軟件接口的可靠性。3.Google應用因為有HYPERLINK\hGoogle的存在，讓HYPERLINK\hAndroid手機可以使用HYPERLINK\hGoogle推出的其他功能，如地圖、郵件、搜索等，開發者可以利用Google提供的這些服務，將其整合到自己的APP業務服務到中去，為用戶提供更好的使用體驗[8]。1.4數據庫技術1.4.1\h數據庫技術簡介數據庫技術是研究、管理、各種大型數據的一種軟件，其研究和管理的對象是數據，數據的載體是數據庫。數據庫技術主要內容：有根據軟件的需要，進行追加、刪除、修正、檢索等操作，實現數據的處理、分析[9]。數據庫里最重要的是數據（用于描述一個對象，并有不同的表現形式，如文字，圖形，圖像，視頻，等數據庫）永久存儲在計算機上，并是有一個可共享的數據庫。數據之間的緊密聯系，低冗余，高度獨立，容易傳播和交換數據，數據庫系統的維護的主要內容是數據庫，硬件，軟件[10]。1.4.2SQLite數據庫SQLite是當今市面上最受歡迎的數據庫。SQLite由SQL編譯器、應用程序組成。SQLite有助于調試，達到擴大和修改SQLite核心，用虛擬機和虛擬數據庫，這就提高了其效率，使其更適合于移動平臺。此外HYPERLINK\h，Android運行環境HYPERLINK\h對SQLite數據庫HYPERLINK\h引擎提供了很好的支持[11]。SQLite與其他數據庫的最大區別在于HYPERLINK\h支持各種數據類型，包含各種編程語言。1.5軟件開發環境1.5.1AndroidStudioAndroidStudio是Android應用程序開發的環境，提供了一個開發Android開發和調試的綜合工具，在IDEA的基礎上，支持在基礎上特殊的重建和快速恢復Android，基于一個模板就可創建常用的Android應用程序和組件，以及有一個強大的布局編輯器，可以拖放UI預覽效果。1.5.2測試與部署本設計的Android應用的開發與調試在AndroidStudio上進行，APP的部署可以通過數據線連接Android智能機進行安裝后使用。Android模擬器可以通過計算機上模擬，可以在各種設備上以及各個AndroidAPI級別測試應用，而無需擁有每個實體設備。在某些方面，在模擬器上的測試比在物理設備上進行的測試要快和簡單。例如，在模擬器上的數據傳輸比在設備上的傳輸要快，通過USB連接的速度是非?？斓腫12]。1.6研究的主要內容針對以上研究目的，本文的研究工作主要從以下三個方面展開。1.充分調研市場，對國內外相關的研究技術進行學習。2.學習Android平臺開發的相關技術。3.按照項目開發流程設計并實現基于Android平臺的手機門禁系統。本論文的結構安排如下：先論述研究的背景、目標和主要內容。再分析了此軟件的需求功能，主要是對其可行性和需求性的分析。再進行軟件開發的描述，描述了軟件結構和數據庫結構。最后進行軟件測試，介紹了該軟件的測試方法以及是否正常滿足需求。2.系統的需求分析在本章中，將對基于Android平臺的手機門禁系統的設計功能需求進行分析。2.1系統功能需求分析本智能門禁控制器系統是一款面向個人用戶兼顧企業用戶的智能化的門控系統，簡單容易操作，對于用戶而言，只需要配備一個安裝安卓系統的手機即可，本系統的用戶需求主要包括幾下方面：（1）授權功能，用戶通過專門的APP軟件在上面進行注冊，獲得超級管理員賦予的權限，分配門禁系統的密鑰，理論上系統可以分配無數個門禁系統密鑰。（2）為了保證門禁系統的安全可靠性，當用戶的手機不小心丟失的時候，用戶可以用其他的手機再次登錄門禁系統申請掛失，然后進行更改個人密碼，這樣別人就沒辦法在丟失的手機上登錄這個門禁系統[13]。（3）門禁系統具有判定用戶狀態的功能，當用戶在授權的時間范圍內沒有成功登陸門禁系統，那么系統將提示用戶再次輸入密碼。用戶的角色可以劃分為鑰匙用戶及系統管理者用戶兩類，鑰匙用戶的用例圖如圖2.1所示。圖2.1鑰匙用戶用例圖系統除了應該滿足鑰匙用戶的需求，還應當滿足管理層面的需求，所有用戶應該有一個管理員來統一管理一下。NFC智能門鎖和智能密鑰應該根據相應的管理規定來進行統一、合理的管理。智能門鎖需要連網。在網絡系統中，管理員用戶可以查看所有鑰匙用戶的狀態，并可以對異常的用戶發出提醒[14]。管理員可以分配鑰匙，也可以收回鑰匙。NFC智能門禁系統的使用用戶的做了什么都能記錄、查看、打印操作；整個控制系統盡量做到完全智能化，這樣用戶使用更簡單和更安全。上述操作都是由系統管理者用戶來完成。系統管理者用戶用例圖如圖2.2所示。圖2.2系統管理員用戶用例圖2.2業務流程分析根據上一節的系統功能需求分析，可以得出本系統的用戶主要包括兩類，一類是鑰匙用戶，一類是管理員用戶，那么對于不同的用戶業務流程也是不一樣的，現在分別予以介紹。鑰匙用戶的業務流程如圖2.3所示。圖2.3鑰匙用戶用例圖從上圖可以看出，對于普通用戶而言，要想使用本系統，首先要進行鑰匙的注冊激活，具體的操作是：首先，用戶在手機端啟動NFC智能鑰匙軟件系統之后，系統會提示用戶輸入云服務實體ID,并輸入個人指定的pin碼，然后將系統后臺發送，鑰匙注冊激活請求由后臺的管理者審核，申請通過后用戶即可成為要是用戶。2.3非功能性需求分析在軟件的設計與開發過程中，不僅需要考慮到社區疫情防控軟件的功能性需求，而且還要考慮到一些非功能性需求。例如開發軟件的安全性，可操作性，可延伸性[15]。安全性：在軟件開發的過程中，使用者的社區工作人員得持有相關的工作證件，因而每個社區居民的信息登記都是受到保護的，而且因為沒有網絡交互的功能，不同社區居民的個人信息的安全得到了提升[16]?？刹僮餍裕荷鐓^疫情防控軟件主要是針對疫情當下的社區工作維持而開發的，對社區的工作有很大的促進作用，同時也結合了互聯網的數據特色，而且主要的操作對象是社區工作人員，可以解決如留守兒童和孤寡老人等不會操作的問題。軟件的使用也很容易，能讓用戶馬上使用[17]。弊端：社區疫情防控軟件目前只有一些比較簡單的功能，沒有網絡服務器的連接，相關的數據也不夠完善，同時伴隨用戶和需求的增多，為應對改變將要增加各項功能，要求軟件具有一定的可拓展性，以便開發人員后期的工作。3.系統設計3.1系統設計的原則1.實用性本系統是一個典型的門禁系統，充分考慮用戶的門禁需求，對于其他的功能，本系統不涉及。2.先進性本系統采用android開發技術，在未來幾年內都能夠適應android平臺的擴展性需求3.美觀性本系統的設計簡潔大方，能夠符合用戶的審美觀念。4.經濟性本系統采用開源的軟件開發平臺，不需要進行額外的付費，經濟性較好。3.2系統的總體功能設計從總體功能結構設計中可以看出，本系統按照兩類用戶進行功能設計，普通用戶主要有五項功能，注冊登錄、申請我的鑰匙、使用鑰匙、掛失登記、查看狀態等等，而對于管理員用戶也主要有五個功能，審核用戶的申請、分配鑰匙、重置密碼、管理用戶、登錄系統等五個功能[18]。系統的總體功能設計如圖3.1所示。圖3.1系統功能結構設計3.3數據庫設計3.3.1數據字典數據字典是用來存放數據的，它可以對數據進行分析。要想建立數據庫，就要先建立數據字典。因此本文將部分數據以表格的形式列舉出來如下所示：（1）用戶信息表如表3.1所示。表3.1用戶信息表用戶別名用戶介紹用戶信息定義用戶=用戶的單位編號+用戶的名字+用戶的工作單位+用戶的工作崗位+用戶的歲數+用戶手機號嗎位置輸入到存放用戶信息的庫鑰匙信息表如表3.2所示表3.2鑰匙信息表鑰匙信息別名鑰匙信息介紹每個人都有屬于自己的鑰匙定義鑰匙信息=類型值+介紹位置輸入到存放鑰匙信息的庫（3）手機設備信息表如表3.3所示表3.3手機設備信息表手機設備信息別名手機信息介紹每個手機的資料定義手機信息=手機類型+手機名+手機的型號+手機生產廠家+手機運行狀態+手機所在位置位置輸入到手機設備記錄表的庫3.3.2系統E-R圖E-R圖是由實體、屬性、實體三部分以及它們之間的關系所組成[19]。根據上面的信息畫出的本系統的E-R圖，如圖3.2所示：圖3.2系統E-R圖從上圖可以看出，本系統的E-R關系比較簡單，對于普通用戶而言，普通用戶和所用的鑰匙是一對多的關系，也就是說普通用戶可以擁有多個鑰匙，但是實際上只有一個鑰匙是處于激活狀態，可以使用，其他的鑰匙是被掛失或者是停止的。普通用戶還可以擁有多個手機，用戶的手機掛失之后，可以向系統提供其他手機的PIN碼申請激活鑰匙，因此普通用戶和手機之間也是一對多的關系[20]。而對于管理員而言，管理員受理普通用戶的申請，主要也就是通過受理普通用戶的手機PIN碼的申請，因此管理員對于手機和PIN碼都是一對多的關系，而管理員分配鑰匙也是一對多的關系，他可以為多個用戶分配鑰匙。3.3.3數據表數據表的設計雖然不是很麻煩，但是很重要。是保證程序能夠按時完成設計的目的。（1）管理員信息表：超管理員的主要內容信息有用戶標識、權限、帳戶標識、工作編碼、年齡、性別、工作崗位、注銷、工號等。TF_F_USER主要內容信息如表3.4所示。表3.4TF_F_USER管理員信息表序號字段名中文名數據類型鍵空值1User_ID用戶標識Varchar2(16)PKN2Jurisdiction_ID權限Varchar2(16)N3Account_ID帳戶Varchar2(16)N4Post_CODE工作編號Char(4)N5Age_NUMBER年齡Varchar2(18)N6Sex_TYPE性別Varchar2(25)N7Post_TAG工作崗位Char(1)N8Cancel_TAG注銷Char(2)N9Job_NUMBER工號Varchar2(16)Y普通用戶信息表：TF_F_CUSTOMER主要字段信息用戶標識、名字、年齡、用戶狀態、工作、工號、地址、分管領導、聯系方式。如表3.5所示。表3.5TF_F_CUSTOMER普通用信息表序號字段名中文名數據類型鍵空值1User_ID用戶標識Varchar2(16)PKN2User_NAME名字Varchar2(100)N3CUST_AGE年齡Char(5)N4CUST_STATUS用戶狀態Char(3)N5User_WOKE工作Char(5)N6Work_ID工號Varchar2(40)N7User_HOME地址Varchar2(100)Y8Administration_Leader分管領導Char(5)N9User_PHONE聯系方式Varchar2(255)Y手機設備信息表：TF_F_ACCOUNT主要字段信息有手機標識、手機編碼、手機名字、手機方式、時間如表3.6所示。表3.6TF_F_ACCOUNT設備手機表序號字段名中文名數據類型鍵空值1Phone_ID手機標識Varchar2(20)PKN2Phone_CODE手機編碼Char(2)N3Phone_NAME手機名稱Varchar2(50)N4Phone_MODE手機方式Varchar2(30)N5Phone_TIME時間Char(5)N4.系統實現4.1系統首頁在本章中，將對基于Android平臺的門禁系統的具體實現進行介紹。本章主要從用戶的視角來介紹系統的實現。系統的首頁比較簡潔，展示了我的鑰匙、使用幫助、意見反饋等三個菜單,系統的首頁界面圖4.1所示。圖4.1系統首頁4.2用戶中心在系統首頁中，如果用戶點擊了我的，那么將進入用戶中心，用戶中心主要提供了使用幫助、意見反饋、版本記錄、消息中心、開鎖記錄、隱私協議等六個菜單。其中：使用幫助為用戶提供本系統的使用手冊；意見反饋為用戶提供意見交流的界面；版本記錄展示了本軟件系統最新版本；消息中心是管理員發送給本手機用戶的消息；開鎖記錄展示了用戶使用系統的記錄。隱私協議，只有用戶在勾選之后才能夠注冊登錄本系統。圖4.2用戶中心我的鑰匙展示了系統審核通過之后的用戶的鑰匙。如圖4.3所示。圖4.3用戶鑰匙4.3系統提示系統的提示主要是通過使用幫助來體現，從使用幫助可以看出本系統支持NFC類型的鎖具，但是鎖具的芯片必須遵循NBF格式，而且在使用幫助中很簡單的提示用戶在開鎖頁面輸入鎖具，內置密碼即可實現開鎖功能，同時要求用戶的手機支持NFC的功能。系統提示如圖4.4所示。圖4.4系統提示4.4用戶開鎖手機開鎖界面也比較簡單，只要用戶輸入域寫入的開鎖密碼，那么在系統后匹配成功之后，那么將會系統打開門禁系統。用戶開鎖如圖4.5所示。圖4.5用戶開鎖5.系統的測試5.1系統測試概述在測試是一個重要的環節，以測試系統的輸入能力，發現測試漏洞，并及時更新迭代以避免問題，在這方面，必須進行有針對性的試驗，這是評估的關鍵，該系統是否符合實際需要。作為開發者而言，只要遵循軟件測試的一般性流程，就能夠正確地實現對本安卓平臺門禁管理系統的。測試可以分成單元測試和系統測試兩部分。單元測試是對安卓手機門禁管理的功能進行測試，在本系統中普通用戶有注冊登錄、申請鑰匙、開鎖等各個功能模塊，在系統的軟件測試中，功能單元測試是非常重要的，主要是測試系統的輸出結果與系統設計的目標是否一致，響應時間是否達到系統設計的要求。軟件測試還包括界面測試和安全測試，對于本文而言，界面測試，安全測試并不是測試的重點，因此本文不做介紹。重點介紹功能測試的過程。5.2功能測試手機APP里選擇用戶鑰匙功能點測試如表5.1所示。表5.1新增用戶鑰匙測試用例業務系統門禁管理測試名稱添加新的用戶鑰匙測試功能執行添加一個用戶的鑰匙試驗目的通過對用戶鑰匙有關信息的添加，測試新來的用戶的鑰匙的功能有沒有達到目標。步驟過程目標情況1授權人員先登陸系統，在基本設置菜單中單擊“設置鑰匙”。授權人員順利進行“用戶鑰匙設置”選項正確2授權人員打開“新增用戶鑰匙”選項，輸入手機的編號、名稱、位置、參數、生產廠家等信息。授權人員輸入的手機的編號、名稱、位置、參數、生產廠家等信息正確、都錄入，要是有少了的數據，就告訴用戶再次輸入。正確3管理員進入門禁管理后臺，點擊查看“待審核的鑰匙”授權人員打開審核鑰匙的窗口正確4管理員完成對新用戶鑰匙的批準該系統正確地顯示批準的結果，并添加一個鑰匙記錄。正確解鎖查詢業務功能模塊選擇要測試的解鎖記錄查詢。解鎖記錄查詢測試說明如表5.2所示。表5.2開鎖記錄查詢測試用例業務系統門禁管理測試名稱開鎖記錄查詢功能執行實現解鎖記錄查詢試驗目的通過對門禁記錄查詢的功能實現，測試開鎖記錄功能有沒有達到目標。步驟過程目標情況1授權人員先登陸系統，找到開鎖查詢菜單，點擊“開鎖記錄”授權人員成功完成“開鎖記錄”正確2授權人員點擊“開鎖記錄”選項顯示開鎖的時間是不是正常、現場照片或其他說明。正確3管理員點擊左側窗口，點擊“開鎖記錄生成”生成開鎖的記錄表正確4管理員完成設備開鎖記錄的查詢該系統正確顯示設備開鎖記錄查詢的結果，并且添加一個開鎖記錄。正確結論本論文研究的對象是基于安卓平臺的門禁管理系統的設計與實現，本文充分利用Android平臺的軟件開發技術，利用軟件開發工程的相關理念，提出了一種基于安卓系統的門禁管理系統的設計，以及在生產實踐中達到提高人們門禁管理水平的目的。Android平臺是在移動互聯網時代廣泛應用的操作系統，基于安卓平臺開發的應用也非常多，而門禁管理系統自誕生以來產生了各種各樣的開發技術，對人們的生活起到了非常重要的作用，本文鑒于NFC系統在很多Android手機中都已經得到了很好的普及，而安卓平臺在開發門禁管理系統上有很多得天獨厚的優勢，因此就以此作為接切入點將Android開發技術和NFC引入到本平臺開發中來。以此、作為設計的關鍵點，本文構建了一套符合人們日常門禁管理工作需求的系統模型，本文首先介紹了門禁管理系統的研究背景以及國內外的研究現狀，指出了基于安卓平臺開發門禁管理系統的技術可行性。本文對基于安卓平臺的門禁管理系統的需求進行了深入的分析，按照普通用戶和管理員用戶劃分了功能模塊，給出了系統的總體功能結構設計以及相應的數據庫設計，本文的重點是介紹門禁管理系統的實現以及軟件測試，軟件測試的結果，表明達到了系統設計的目標，能夠滿足日常普通用戶的需求。參考文獻[1]基于RC500的IC卡實驗室門禁管理系統的實現[J].中原工學院學報,2009,020(002):55-57.[2]劉立強,劉德成.智能化門禁管理系統在圖書館的應用[J].長春師范學院學報,2006,25(6):162-164.[3]劉斌,肖創柏,張勇.基于WEB的分布式門禁管理系統的開發與研究[J].電腦知識與技術,2007,004(024):155-157.[4]解秀葉.學生宿舍門禁管理系統的設計與實現.中國海洋大學.[5]HongHe,LiLi,ZhiHongZhang.DesignofanIntelligentEntranceGuardSystemwithMultipleIdentityAuthentication[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,2428.[6]陳偉利,韓成浩.基于指紋識別技術的網絡式門禁管理系統設計[J].農業與技術,2009,29(006):155-157.[7]劉琨,劉錦高.基于S6700多協議收發器芯片的門禁管理系統的設計[J].電子器件,2006,029(004):1284-1287.[8]姜波,李瑞,何培重.基于VC++的門禁管理系統設計[J].中國儀器儀表,2010(03):63-66.[9]吳旭光.一種超低功耗點到多點結構的無源光交專用門禁管理系統的研發和應用[J].通信電源技術,2018,035(003):87-89,91.[10]MargaretJ.Couvillon,FrancisL.W.Ratnieks.Odourtransferinstinglessbeemarmelada(Frieseomelittavaria)demonstratesthatentranceguardsusean“undesirable–absent”recognitionsystem[J].BehavioralEcologyandSociobiology,2008,62(7).[11]李鳳,徐曉輝.高校