基于Java语言开发手机软件控制折叠手机研究

童国庆　韩妞妞

摘要：目前手机是人们日常生活中必不可少的工具，手机的样式越来越为丰富，从市场调查易得近年来手机的发展趋势就是大屏手机。大屏手机给人们带来视觉上的快感与冲击。然而在人们享有大屏手机带来的快感时，也面临着很多大屏带来的问题。本篇文章研究就是从特殊的材料选择、创新的硬件基础设计出一款可折叠的手机，并基于Java语言开发手机软件控制折叠手机从而解决上述围绕大屏手机带来的问题，并对未来的研究趋势进行了展望。

关键词：组装收缩；分屏；凯芙拉纤维；Java语言

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）31-0078-03

1 概述

当今如果选择两种电子产品的话，那么排第一的可能就是一部大屏的智能手机，第二可能就是一部智能手表。大屏智能手机适合于看电影、玩游戏、浏览图片以及上网冲浪外加打电话，而智能手表迷你功能方面表现更加完美 ，如携带方便、安全性能更好、更可完美链接到自己手机，如何将大屏幕智能手机和小巧方便的智能手表优势合二为一并且灵活控制大屏与小屏的切换则成为了一个难题。首先由特殊的材料和创新的硬件支持将实现大屏与小屏的合体，其次基于Java语言开发手机软件将控制折叠手机的灵活展开与收缩。其设计功能在软件的控制下只需展开手表就可以使屏幕放大6倍。在 2015 年夏天的一个贸易展上，联想展示了的一款智能手机概念产品，一种可在用户手腕上折叠起来的可穿戴设备。 2016 年，中国一家名为墨烯集团的制造商承诺将限量推出款高档柔性智能手机。

软件开发程序设计语言一般选择都是面向对象开发工具，面向对象设计语言用户与系统能更好地交互，Java程序设计语言是交互性比较好的语言，在进行软件开发过程中，一般首选面向对象语言。所有面向对象语言都具有封装、继承、多态三个重要特征，面向对象语言具有面向过程语言一些基本特征，利用面向对象语言进行软件开发，一般都能很好地利用面向对象语言三个基本特征，利用面向对象语言基本特征解决软件开发过程中的实际问题，对能更好地开发有效软件提供有力的技术支持。

2 基本原理

2.1 折叠手机模型构想

前些年老式的翻盖手机在国内推行，很多人都爱不释手，其优点在于翻盖手机将所有功能都集中在一个类似的“盒子里”，一方面节约了键盘所占用的空间，另一方面给用户一种神秘的感觉。结合翻盖手机，一方面为了满足人们对大屏手机所带来的视觉上操作上的快感，另一方面为了实现用户对小屏手机所带来的便利的愿望。本文通过大量研究设计出一种可以大屏和小屏相互切换的手机产品。实现大屏手机与小屏手机的切换，两者虽然是不同的概念，但是利用创新的思想可以认为大屏手机是由小屏手机所构成，可以通过“组装收缩”的思想来完成此项目，即将市面上最常见的1.65英寸的智能手表与5.5英寸的大屏手机相互转换。转换不是简单的机械上的拼接，而是真正意义上实现小屏模块与大屏模块的转换以及功能上的转换。实现构想：外观上的实现，1.65寸与5.5寸之间的转换用户不使用时或者不需要大屏模式的时候，可自行选择模式，当选择小屏模式时产品将收缩集聚在1.65的小屏当中，通过背后自带的表带用户可以将其佩戴在手腕上，实现相应的便利性与安全性；功能上的实现，产品将采用分屏技术，屏幕功能自行选择，如当扩展成5.5英寸大屏时，可实现多屏分屏同时运行，满足用户不同需求。

2.2 基于软件控制的分屏构想

随着手机行业的快速发展，手机屏幕越来越大，手机的硬件功能也越来越强大，以至于性能过剩。所以分屏多任务功能应运而生， 目前OPPO、VIVO、魅族等品牌手机都具有智能分屏的功能。但是这种分屏，只能选择打开APP，简单地实现两个APP的独立工作，而且无法在分屏模式下，打开文件管理等基础操作，不是真正地分屏。由此引起对本文手机的一种设想，利用手机的六个小屏，设置两种模式。通过开发的软件来控制不同的分屏模式，其中模式一，通过软件控制展开手机屏幕，与普通大屏手机类似。模式二，控制将手机的界面进行物理分割成两部分，具有主屏与副屏。除大小外，这两部分都具有与现有手机一样的功能，相当于同时操控两部手机。

3 折叠手机设计

3.1 外壳材料

为使大屏手机折叠后携带方便，势必减小手机的重量，那么关键要选择正确的制作材料。综合多种考虑，我们选择凯芙拉（Kevlar）纤维[1]制作手机外壳。

凯芙拉纤维是由美国杜邦公司研制出一种新型复合材料，聚对苯二甲酰对苯二胺。它是在玻璃纤维、碳纤维、硼纤维之后的第四种增强纤维，属于一种液态结晶性棒状分子。从以下几个方面，能满足我们对手机的基本要求。

1） 凯芙拉纤维的密度小，携带轻便。以凯芙拉-49纤维为例，其密度仅为1.44g/cm3，而S-玻璃的密度为2.49g/cm3，近似于凯芙拉-49纤维的2倍。

2） 凯芙拉纤维的弹性模量是玻璃纤维的2倍，则其发生单位变形所需要的力也越大，越不容易变形。普通的钥匙、硬币等刮擦不会留下任何痕迹。

3） 凯芙拉纤维的拉伸强度较为优越，适合本设计手机的展开与折叠。凯芙拉-49纤维的拉伸强度为1380（0o MPa），高于E-玻璃纤维25%，高于石墨纤维11%。

4） 凯芙拉纤维具有优良的防水性。

凯芙拉纤维的三大特性：轻便性、耐磨性、防水性，使得我们青睐于它，选其作为手机外壳。另外，利用它的性质，可以做到极致超薄手机。比如目前应用到Motodroid RAZR[EB/OL]手机上，使得机身最薄处仅为7.1毫米。

3.2 屏幕材料

本文研究的折叠手机屏幕将采用OLED屏幕[2]， OLED屏幕具备轻薄、对比度高、响应时间短、可视角范围大等特点，适合屏幕在收缩和展开过程中的接触。而柔性显示需求则是OLED取代LCD的重要驱动力。柔性显示为电子产品提供创新点，本质上来看，柔性的显示形态若是应用在手机屏幕上，将极大地扩展手机屏幕的适用场景。经济效益上考虑，OLED大规模应用的条件已经基本成熟。OLED结构相对简单，理论上成本将低于LCD，但由于良率问题价格只高不下，阻碍了OLED技术的导入。但随着技术不断成熟，OLED价格大幅下降，到2016年Q1价格开始首度低于同尺寸LCD。从供应链来看，OLED为自发光器件，不需要背光源，仅需要一层偏光片，其制造厚度正好符合我们折叠手机屏幕厚度需求，OLED替代LCD将降低对背光膜材、LED、液晶等用量的需求，而OLED有机材料、驱动IC、生产设备、柔性基板等厂商将迎来快速发展期。柔性显示技术使用塑料基板替代玻璃基板，同時将影响显示屏触控方案的选择。

3.3 實现外观设计6=1

实现6=1，即将六块小屏展开成一块由六块小屏组成一块大屏，初步假设其小屏外观尺寸大致42mm*42mm*13.5mm（长*宽*高）小屏一共分为6块，每块屏幕厚度不一，具体厚度主要由总体设计时对手机内部电子芯片及相应元件布局时和每块小屏承载的功能所决定，六块小屏展开成大屏后尺寸大致为126mm*84mm（长*宽）将是小屏尺寸的6倍，实现外观设计的6=1的构想设计。随着技术进一步的发展，尺寸将进一步放大。

3.4 实现1=6

实现1=6，有两层含义，第一层含义是指将由六块小屏展开成的一块大屏收缩成一块小屏，不管是展开还是收缩在关节处都需要有特别设计的机械结构，此机械结构主要完成两方面功能，首先是在相对屏幕的平面上做左右旋转即屏幕的收缩与展开，其次是相对屏幕的平面有一定的上下移动，这一功能是为了实现屏幕展开时的衔接性和收缩时的可收缩性。

第二层含义是指在展开后的大屏上，采用分屏技术实现真正意义上的分屏即当六块小屏展开成为大屏时，有选择性的使用某一块或几块屏幕，真正的实现一屏多用功能，即实现1=6设计。

3.5 “表带”设计

“表带”的设计主要有两个功能，功能一：实现佩戴功能，即当大屏收缩成小屏手表形状时，可以通过表带佩戴在手腕上，实现携带的便利性、安全性及灵活性。功能二：实现支撑性能，即在使用大屏上，此设计可以实现支撑的功能，可以灵活放在桌上、手上且不易掉落。

3.6 屏幕收缩与展开

本文研究的“折叠”手机给人以最直观的感觉就是其“折叠与收缩”功能、此功能也是“折叠”手机最大的亮点之一。通过介绍“折叠与收缩”功能的特殊机械结构和其控制技术来认识此特殊功能。

此结构组成由四根独立、特殊的轴实现，由于要实现最大程度屏幕之间的无缝衔接，必须解决屏幕在“展开与收缩”时可活动空间以及补充空间设计大致构想图如下：

对于上图分析，当屏幕为展开模式时1号屏幕利用1号轴先逆时针旋转90度，由于特殊的机械，屏幕在旋转的同时将上升一定距离与主屏幕保持一致，2号屏幕重复1号屏幕的方式，逆时针旋转90度同时向上上升一定的距离与主屏和1号屏幕保持一致，3号屏幕利用3号轴顺时针旋转90度同时上升一定的距离，4号屏同理3号屏利用3号轴顺时针旋转90 同时上升一定距离。最后5号屏幕利用4号轴顺时针旋转90度同时向上上升一定距离，这样的方式就实现了屏幕的一个展开。其中1号轴与2号轴的基本结构是一样的，3号轴与4号轴的基本结构是一样的，只是轴上齿路方向不一样。

4 基于Java语言开发手机软件

4.1 Java语言软件开发实现

Java 语言是以网络程序设计为基础用来创建应用程序设计的语言应用工具利用Java语言设计好应用程序之后，下载、运用等工作就可以通过顺利完成。一般情况下，为了协调好软件内部各种需求和提升软件内部利用率，Java语言针对的对象语言是内部软件编程。任何应用程序都要经过编译与解释才能被应用到手机中。编译与解释的Java 语言不仅可以将Java语言翻译为源代码，还可以在虚拟机的作用下转化源代码，使源代码成为能够被电脑等其他电子设备识别的程序，这样就可实现了软件与程序开发。

4.2Java 语言的特征

本文折叠手机的控制程序设计将利用Java语言可靠性与安全性[3]。Java最初是应用于电子类消费产品在要求上有较高的可靠性。Java起源C++，但Java为防止编程的错误，其消除了很多C++的不可靠因素。第一，Java作为强类型的语言，要求显式方法声明，这样编译器可以发现方法调用错误；第二，Java不支持指针，杜绝了内存的非法访问；第三，Java为了解决内存丢失等动态内存分配导致的问题其具备自动单元收集；第四，Java解释器运行时实施检查，将发现数组和字符串访问的越界，最后，Java提供了异常处理机制，可以把一组错误代码放在一个地方，这可以简化错误处理，任务便于恢复。其安全性保证，为防止了病毒程序的产生和下载程序对本地系统的威胁破坏，Java语言通过自己的安全机制进行保护。当Java字节码进入解释器时，第一必须经过字节码校验器的检查，第二，Java解释器将决定程序中类的内存布局，第三，为避免应用程序之间相互干扰破坏。装载器负责把来自网络的类装载到单独的内存区域。最后，客户端可以限制从网络上装载的类只能访问某些文件系统。

4.3 Java 语言开发软件功能

本文设计的折叠手机其控制是通过Java语言开发的控制软件，其实现的功能就是折叠手机特殊功能的控制，主要是控制折叠手机在实现其两大特殊功能是的运用，首先在硬件上，控制折叠手机的展开与收缩，通过开发的软件，利用软件指定自己所需求的功能，实现一键切换大屏和小屏，真正的实现人机的互动。通过此软件的控制更是能感受到其功能的人性化与互动化。第二，通过软件控制第二特殊功能，控制其智能分屏，所谓智能分屏即根据用户对屏幕的功能需求，人性化的控制分屏的数量和每块屏幕在限制之下的屏幕大小需求。由于Java语言所开发的程序具有高的可靠性与安全性，则可以很大程度的依赖此开发软件。

5 总结

本文首先介绍“折叠手机”的设计思想及设计过程与方法，通过查阅资料找个为符合“折叠手机”手机设计的各层面的需要其在设计过程中所需要的各种不同的材料，如“凯芙拉纤维”“OLED”等等，第二，介绍了“折叠手机”设计的特殊功能及其实现方式。对于“展开与收缩”，此功能的实现在机械结构上做出了很大的创新，由前文看出此机械结构将很好的实现其功能。最后是对基于Java语言开发手机软件的研究，根据Java语言的特性，研究开发出此折叠手机对应的控制软件，以实现对手机智能化、人性化的控制。

参考文献：

[1] 王丹.凯芙拉纤维增强复合材料加工技术研究[D]. 南京：南京理工大学，2007.

[2] 邵作叶，郑喜凤，陈宇.平板显示器中的OLED[J].液晶与显示，2005（2）：53-54.

[3] 蔺媛媛.基于 java 开发语言的手机软件开发技术应用研究[J]. 信息技术与信息化 ， 2015（11）：81-83.