基于Java語言開發(fā)手機(jī)軟件控制折疊手機(jī)研究

童國慶　韓妞妞

摘要：目前手機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚墓ぞ?，手機(jī)的樣式越來越為豐富，從市場調(diào)查易得近年來手機(jī)的發(fā)展趨勢就是大屏手機(jī)。大屏手機(jī)給人們帶來視覺上的快感與沖擊。然而在人們享有大屏手機(jī)帶來的快感時(shí)，也面臨著很多大屏帶來的問題。本篇文章研究就是從特殊的材料選擇、創(chuàng)新的硬件基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出一款可折疊的手機(jī)，并基于Java語言開發(fā)手機(jī)軟件控制折疊手機(jī)從而解決上述圍繞大屏手機(jī)帶來的問題，并對未來的研究趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：組裝收縮；分屏；凱芙拉纖維；Java語言

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）31-0078-03

1 概述

當(dāng)今如果選擇兩種電子產(chǎn)品的話，那么排第一的可能就是一部大屏的智能手機(jī)，第二可能就是一部智能手表。大屏智能手機(jī)適合于看電影、玩游戲、瀏覽圖片以及上網(wǎng)沖浪外加打電話，而智能手表迷你功能方面表現(xiàn)更加完美 ，如攜帶方便、安全性能更好、更可完美鏈接到自己手機(jī)，如何將大屏幕智能手機(jī)和小巧方便的智能手表優(yōu)勢合二為一并且靈活控制大屏與小屏的切換則成為了一個(gè)難題。首先由特殊的材料和創(chuàng)新的硬件支持將實(shí)現(xiàn)大屏與小屏的合體，其次基于Java語言開發(fā)手機(jī)軟件將控制折疊手機(jī)的靈活展開與收縮。其設(shè)計(jì)功能在軟件的控制下只需展開手表就可以使屏幕放大6倍。在 2015 年夏天的一個(gè)貿(mào)易展上，聯(lián)想展示了的一款智能手機(jī)概念產(chǎn)品，一種可在用戶手腕上折疊起來的可穿戴設(shè)備。 2016 年，中國一家名為墨烯集團(tuán)的制造商承諾將限量推出款高檔柔性智能手機(jī)。

軟件開發(fā)程序設(shè)計(jì)語言一般選擇都是面向?qū)ο箝_發(fā)工具，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)語言用戶與系統(tǒng)能更好地交互，Java程序設(shè)計(jì)語言是交互性比較好的語言，在進(jìn)行軟件開發(fā)過程中，一般首選面向?qū)ο笳Z言。所有面向?qū)ο笳Z言都具有封裝、繼承、多態(tài)三個(gè)重要特征，面向?qū)ο笳Z言具有面向過程語言一些基本特征，利用面向?qū)ο笳Z言進(jìn)行軟件開發(fā)，一般都能很好地利用面向?qū)ο笳Z言三個(gè)基本特征，利用面向?qū)ο笳Z言基本特征解決軟件開發(fā)過程中的實(shí)際問題，對能更好地開發(fā)有效軟件提供有力的技術(shù)支持。

2 基本原理

2.1 折疊手機(jī)模型構(gòu)想

前些年老式的翻蓋手機(jī)在國內(nèi)推行，很多人都愛不釋手，其優(yōu)點(diǎn)在于翻蓋手機(jī)將所有功能都集中在一個(gè)類似的“盒子里”，一方面節(jié)約了鍵盤所占用的空間，另一方面給用戶一種神秘的感覺。結(jié)合翻蓋手機(jī)，一方面為了滿足人們對大屏手機(jī)所帶來的視覺上操作上的快感，另一方面為了實(shí)現(xiàn)用戶對小屏手機(jī)所帶來的便利的愿望。本文通過大量研究設(shè)計(jì)出一種可以大屏和小屏相互切換的手機(jī)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)大屏手機(jī)與小屏手機(jī)的切換，兩者雖然是不同的概念，但是利用創(chuàng)新的思想可以認(rèn)為大屏手機(jī)是由小屏手機(jī)所構(gòu)成，可以通過“組裝收縮”的思想來完成此項(xiàng)目，即將市面上最常見的1.65英寸的智能手表與5.5英寸的大屏手機(jī)相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換不是簡單的機(jī)械上的拼接，而是真正意義上實(shí)現(xiàn)小屏模塊與大屏模塊的轉(zhuǎn)換以及功能上的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)構(gòu)想：外觀上的實(shí)現(xiàn)，1.65寸與5.5寸之間的轉(zhuǎn)換用戶不使用時(shí)或者不需要大屏模式的時(shí)候，可自行選擇模式，當(dāng)選擇小屏模式時(shí)產(chǎn)品將收縮集聚在1.65的小屏當(dāng)中，通過背后自帶的表帶用戶可以將其佩戴在手腕上，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的便利性與安全性；功能上的實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品將采用分屏技術(shù)，屏幕功能自行選擇，如當(dāng)擴(kuò)展成5.5英寸大屏?xí)r，可實(shí)現(xiàn)多屏分屏同時(shí)運(yùn)行，滿足用戶不同需求。

2.2 基于軟件控制的分屏構(gòu)想

隨著手機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)屏幕越來越大，手機(jī)的硬件功能也越來越強(qiáng)大，以至于性能過剩。所以分屏多任務(wù)功能應(yīng)運(yùn)而生， 目前OPPO、VIVO、魅族等品牌手機(jī)都具有智能分屏的功能。但是這種分屏，只能選擇打開APP，簡單地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)APP的獨(dú)立工作，而且無法在分屏模式下，打開文件管理等基礎(chǔ)操作，不是真正地分屏。由此引起對本文手機(jī)的一種設(shè)想，利用手機(jī)的六個(gè)小屏，設(shè)置兩種模式。通過開發(fā)的軟件來控制不同的分屏模式，其中模式一，通過軟件控制展開手機(jī)屏幕，與普通大屏手機(jī)類似。模式二，控制將手機(jī)的界面進(jìn)行物理分割成兩部分，具有主屏與副屏。除大小外，這兩部分都具有與現(xiàn)有手機(jī)一樣的功能，相當(dāng)于同時(shí)操控兩部手機(jī)。

3 折疊手機(jī)設(shè)計(jì)

3.1 外殼材料

為使大屏手機(jī)折疊后攜帶方便，勢必減小手機(jī)的重量，那么關(guān)鍵要選擇正確的制作材料。綜合多種考慮，我們選擇凱芙拉（Kevlar）纖維[1]制作手機(jī)外殼。

凱芙拉纖維是由美國杜邦公司研制出一種新型復(fù)合材料，聚對苯二甲酰對苯二胺。它是在玻璃纖維、碳纖維、硼纖維之后的第四種增強(qiáng)纖維，屬于一種液態(tài)結(jié)晶性棒狀分子。從以下幾個(gè)方面，能滿足我們對手機(jī)的基本要求。

1） 凱芙拉纖維的密度小，攜帶輕便。以凱芙拉-49纖維為例，其密度僅為1.44g/cm3，而S-玻璃的密度為2.49g/cm3，近似于凱芙拉-49纖維的2倍。

2） 凱芙拉纖維的彈性模量是玻璃纖維的2倍，則其發(fā)生單位變形所需要的力也越大，越不容易變形。普通的鑰匙、硬幣等刮擦不會留下任何痕跡。

3） 凱芙拉纖維的拉伸強(qiáng)度較為優(yōu)越，適合本設(shè)計(jì)手機(jī)的展開與折疊。凱芙拉-49纖維的拉伸強(qiáng)度為1380（0o MPa），高于E-玻璃纖維25%，高于石墨纖維11%。

4） 凱芙拉纖維具有優(yōu)良的防水性。

凱芙拉纖維的三大特性：輕便性、耐磨性、防水性，使得我們青睞于它，選其作為手機(jī)外殼。另外，利用它的性質(zhì)，可以做到極致超薄手機(jī)。比如目前應(yīng)用到Motodroid RAZR[EB/OL]手機(jī)上，使得機(jī)身最薄處僅為7.1毫米。

3.2 屏幕材料

本文研究的折疊手機(jī)屏幕將采用OLED屏幕[2]， OLED屏幕具備輕薄、對比度高、響應(yīng)時(shí)間短、可視角范圍大等特點(diǎn)，適合屏幕在收縮和展開過程中的接觸。而柔性顯示需求則是OLED取代LCD的重要驅(qū)動力。柔性顯示為電子產(chǎn)品提供創(chuàng)新點(diǎn)，本質(zhì)上來看，柔性的顯示形態(tài)若是應(yīng)用在手機(jī)屏幕上，將極大地?cái)U(kuò)展手機(jī)屏幕的適用場景。經(jīng)濟(jì)效益上考慮，OLED大規(guī)模應(yīng)用的條件已經(jīng)基本成熟。OLED結(jié)構(gòu)相對簡單，理論上成本將低于LCD，但由于良率問題價(jià)格只高不下，阻礙了OLED技術(shù)的導(dǎo)入。但隨著技術(shù)不斷成熟，OLED價(jià)格大幅下降，到2016年Q1價(jià)格開始首度低于同尺寸LCD。從供應(yīng)鏈來看，OLED為自發(fā)光器件，不需要背光源，僅需要一層偏光片，其制造厚度正好符合我們折疊手機(jī)屏幕厚度需求，OLED替代LCD將降低對背光膜材、LED、液晶等用量的需求，而OLED有機(jī)材料、驅(qū)動IC、生產(chǎn)設(shè)備、柔性基板等廠商將迎來快速發(fā)展期。柔性顯示技術(shù)使用塑料基板替代玻璃基板，同時(shí)將影響顯示屏觸控方案的選擇。

3.3 實(shí)現(xiàn)外觀設(shè)計(jì)6=1

實(shí)現(xiàn)6=1，即將六塊小屏展開成一塊由六塊小屏組成一塊大屏，初步假設(shè)其小屏外觀尺寸大致42mm*42mm*13.5mm（長*寬*高）小屏一共分為6塊，每塊屏幕厚度不一，具體厚度主要由總體設(shè)計(jì)時(shí)對手機(jī)內(nèi)部電子芯片及相應(yīng)元件布局時(shí)和每塊小屏承載的功能所決定，六塊小屏展開成大屏后尺寸大致為126mm*84mm（長*寬）將是小屏尺寸的6倍，實(shí)現(xiàn)外觀設(shè)計(jì)的6=1的構(gòu)想設(shè)計(jì)。隨著技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展，尺寸將進(jìn)一步放大。

3.4 實(shí)現(xiàn)1=6

實(shí)現(xiàn)1=6，有兩層含義，第一層含義是指將由六塊小屏展開成的一塊大屏收縮成一塊小屏，不管是展開還是收縮在關(guān)節(jié)處都需要有特別設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，此機(jī)械結(jié)構(gòu)主要完成兩方面功能，首先是在相對屏幕的平面上做左右旋轉(zhuǎn)即屏幕的收縮與展開，其次是相對屏幕的平面有一定的上下移動，這一功能是為了實(shí)現(xiàn)屏幕展開時(shí)的銜接性和收縮時(shí)的可收縮性。

第二層含義是指在展開后的大屏上，采用分屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正意義上的分屏即當(dāng)六塊小屏展開成為大屏?xí)r，有選擇性的使用某一塊或幾塊屏幕，真正的實(shí)現(xiàn)一屏多用功能，即實(shí)現(xiàn)1=6設(shè)計(jì)。

3.5 “表帶”設(shè)計(jì)

“表帶”的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)功能，功能一：實(shí)現(xiàn)佩戴功能，即當(dāng)大屏收縮成小屏手表形狀時(shí)，可以通過表帶佩戴在手腕上，實(shí)現(xiàn)攜帶的便利性、安全性及靈活性。功能二：實(shí)現(xiàn)支撐性能，即在使用大屏上，此設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)支撐的功能，可以靈活放在桌上、手上且不易掉落。

3.6 屏幕收縮與展開

本文研究的“折疊”手機(jī)給人以最直觀的感覺就是其“折疊與收縮”功能、此功能也是“折疊”手機(jī)最大的亮點(diǎn)之一。通過介紹“折疊與收縮”功能的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)和其控制技術(shù)來認(rèn)識此特殊功能。

此結(jié)構(gòu)組成由四根獨(dú)立、特殊的軸實(shí)現(xiàn)，由于要實(shí)現(xiàn)最大程度屏幕之間的無縫銜接，必須解決屏幕在“展開與收縮”時(shí)可活動空間以及補(bǔ)充空間設(shè)計(jì)大致構(gòu)想圖如下：

對于上圖分析，當(dāng)屏幕為展開模式時(shí)1號屏幕利用1號軸先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，由于特殊的機(jī)械，屏幕在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將上升一定距離與主屏幕保持一致，2號屏幕重復(fù)1號屏幕的方式，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度同時(shí)向上上升一定的距離與主屏和1號屏幕保持一致，3號屏幕利用3號軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度同時(shí)上升一定的距離，4號屏同理3號屏利用3號軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90 同時(shí)上升一定距離。最后5號屏幕利用4號軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度同時(shí)向上上升一定距離，這樣的方式就實(shí)現(xiàn)了屏幕的一個(gè)展開。其中1號軸與2號軸的基本結(jié)構(gòu)是一樣的，3號軸與4號軸的基本結(jié)構(gòu)是一樣的，只是軸上齒路方向不一樣。

4 基于Java語言開發(fā)手機(jī)軟件

4.1 Java語言軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)

Java 語言是以網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)用來創(chuàng)建應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的語言應(yīng)用工具利用Java語言設(shè)計(jì)好應(yīng)用程序之后，下載、運(yùn)用等工作就可以通過順利完成。一般情況下，為了協(xié)調(diào)好軟件內(nèi)部各種需求和提升軟件內(nèi)部利用率，Java語言針對的對象語言是內(nèi)部軟件編程。任何應(yīng)用程序都要經(jīng)過編譯與解釋才能被應(yīng)用到手機(jī)中。編譯與解釋的Java 語言不僅可以將Java語言翻譯為源代碼，還可以在虛擬機(jī)的作用下轉(zhuǎn)化源代碼，使源代碼成為能夠被電腦等其他電子設(shè)備識別的程序，這樣就可實(shí)現(xiàn)了軟件與程序開發(fā)。

4.2Java 語言的特征

本文折疊手機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)將利用Java語言可靠性與安全性[3]。Java最初是應(yīng)用于電子類消費(fèi)產(chǎn)品在要求上有較高的可靠性。Java起源C++，但Java為防止編程的錯(cuò)誤，其消除了很多C++的不可靠因素。第一，Java作為強(qiáng)類型的語言，要求顯式方法聲明，這樣編譯器可以發(fā)現(xiàn)方法調(diào)用錯(cuò)誤；第二，Java不支持指針，杜絕了內(nèi)存的非法訪問；第三，Java為了解決內(nèi)存丟失等動態(tài)內(nèi)存分配導(dǎo)致的問題其具備自動單元收集；第四，Java解釋器運(yùn)行時(shí)實(shí)施檢查，將發(fā)現(xiàn)數(shù)組和字符串訪問的越界，最后，Java提供了異常處理機(jī)制，可以把一組錯(cuò)誤代碼放在一個(gè)地方，這可以簡化錯(cuò)誤處理，任務(wù)便于恢復(fù)。其安全性保證，為防止了病毒程序的產(chǎn)生和下載程序?qū)Ρ镜叵到y(tǒng)的威脅破壞，Java語言通過自己的安全機(jī)制進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)Java字節(jié)碼進(jìn)入解釋器時(shí)，第一必須經(jīng)過字節(jié)碼校驗(yàn)器的檢查，第二，Java解釋器將決定程序中類的內(nèi)存布局，第三，為避免應(yīng)用程序之間相互干擾破壞。裝載器負(fù)責(zé)把來自網(wǎng)絡(luò)的類裝載到單獨(dú)的內(nèi)存區(qū)域。最后，客戶端可以限制從網(wǎng)絡(luò)上裝載的類只能訪問某些文件系統(tǒng)。

4.3 Java 語言開發(fā)軟件功能

本文設(shè)計(jì)的折疊手機(jī)其控制是通過Java語言開發(fā)的控制軟件，其實(shí)現(xiàn)的功能就是折疊手機(jī)特殊功能的控制，主要是控制折疊手機(jī)在實(shí)現(xiàn)其兩大特殊功能是的運(yùn)用，首先在硬件上，控制折疊手機(jī)的展開與收縮，通過開發(fā)的軟件，利用軟件指定自己所需求的功能，實(shí)現(xiàn)一鍵切換大屏和小屏，真正的實(shí)現(xiàn)人機(jī)的互動。通過此軟件的控制更是能感受到其功能的人性化與互動化。第二，通過軟件控制第二特殊功能，控制其智能分屏，所謂智能分屏即根據(jù)用戶對屏幕的功能需求，人性化的控制分屏的數(shù)量和每塊屏幕在限制之下的屏幕大小需求。由于Java語言所開發(fā)的程序具有高的可靠性與安全性，則可以很大程度的依賴此開發(fā)軟件。

5 總結(jié)

本文首先介紹“折疊手機(jī)”的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)過程與方法，通過查閱資料找個(gè)為符合“折疊手機(jī)”手機(jī)設(shè)計(jì)的各層面的需要其在設(shè)計(jì)過程中所需要的各種不同的材料，如“凱芙拉纖維”“OLED”等等，第二，介紹了“折疊手機(jī)”設(shè)計(jì)的特殊功能及其實(shí)現(xiàn)方式。對于“展開與收縮”，此功能的實(shí)現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上做出了很大的創(chuàng)新，由前文看出此機(jī)械結(jié)構(gòu)將很好的實(shí)現(xiàn)其功能。最后是對基于Java語言開發(fā)手機(jī)軟件的研究，根據(jù)Java語言的特性，研究開發(fā)出此折疊手機(jī)對應(yīng)的控制軟件，以實(shí)現(xiàn)對手機(jī)智能化、人性化的控制。

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