Xây dựng ứng dụng khám phá thế giới xung quanh cho trẻ em từ 3 đến 6 tuổi trên nền hệ điều hành android

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài đồ án tốt nghiệp với giúp đỡ tạo điều kiện Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thơng - ĐH Thái Ngun, góp ý bạn đặc biệt hướng dẫn trực tiếp, bảo tận tình thầy giáo: ThS Nguyễn Văn Việt, em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp với báo cáo thời gian quy định Mặc dù cố gắng, với trình độ hạn chế, q trình làm đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Em hy vọng nhận ý kiến xem xét, góp ý nhà khoa học, Thầy Cô giáo bạn bè vấn đề triển khai đề tài Một lần em xin chân thành cảm ơn tất thầy, cô giáo Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông - ĐH Thái Nguyên, dạy dỗ, bảo em Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Văn Việt hướng dẫn, hỗ trợ dạy em hồn thành tốt chương trình báo cáo Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 01 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Đình Toản LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn đề tài: “Xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em từ đến tuổi hệ điều hành Android” thân tìm hiểu, nghiên cứu Khơng có chép nội dung từ đề tài khác Ngoài có góp ý định hướng Thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Việt Em xin cam đoan lời đúng, thông tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng Thái Nguyên, tháng 05 năm 2017 Sinh viên Nguyễn Đình Toản MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Lịch sử Android 1.2 Delving với máy ảo Dalvik 1.3 Kiến trúc Android 1.3.1 Tầng ứng dụng 10 1.3.2 Application framework 10 1.3.3 Library 11 1.3.4 Android Runtime 12 1.3.5 Linux kernel 12 1.4 Xây dựng Android project 12 1.4.1 Android Emulator 12 1.4.2 Các thành phần Android project 13 1.4.3 Chu kỳ ứng dụng Android 14 1.4.4 Các thành phần giao diện Android 19 1.4.5 Content provider URI 30 1.4.6 Background Service 31 1.4.7 Telephony 35 1.4.8 Sqlite 35 1.4.9 Android & WebService 36 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH THIẾT KẾ ỨNG DỤNG KHÁM PHÁ THẾ GIỚI CHO TRẺ EM 39 2.1 Khảo sát mơ tả tốn 39 2.2 Môi trường triển khai 40 2.3.1 Danh sách yêu cầu 40 2.3.2 Các yêu cầu phi chức 40 2.4 Phân tích thiết kế ứng dụng 41 2.4.1 Lược đồ sử dụng 41 2.4.2 Danh sách tác nhân (Actor) 44 2.4.3 Danh sách Use Case 45 2.4.4 Đặc tả Use Case 45 2.4.5 Biểu đồ Cộng tác 50 2.4.6 Biểu đồ trạng thái 52 2.4.7 Biểu đồ trình tự 54 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 58 3.1 Xây dựng chức chương trình 58 3.1.1 Giao diện topic mục 59 3.2 Đánh giá nhận xét 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Android timeline Hình 1.2 Cấu trúc stack hệ thống Android 10 Hình 1.3 Android emulator 13 Hình 1.4 Chu kỳ sống ứng dụng Android 15 Hình 1.5 Activity stack 15 Hình 1.6 Chu kỳ sống Activity 16 Hình 1.7 Các kiện chu kỳ sống ứng dụng 17 Hình 1.8 Cấu trúc giao diện ứng dụng Android 20 Hình 1.9 Bố trí widget sử dụng LinearLayout 20 Hình 1.10 Bố trí widget FrameLayout 21 Hình 1.11 Bố trí widget RetaliveLayout 22 Hình 1.12 Bố trí widget TableLayout 22 Hình 1.13 ImageButon 23 Hình 1.14 ImageView ImageButton 24 Hình 1.15 Minh hoạ cho ListView 25 Hình 1.16 Minh hoạ options menu 26 Hình 1.17 Minh hoạ context menu 27 Hình 1.18 Minh hoạ Quick Search Box 28 Hình 1.19 Truyền liệu Activity 29 Hình 1.20 Các thuộc tính Intend 30 Hình 1.21 Các Action định nghĩa sẵn Intend 30 Hình 1.22 Chu trình sống Service 34 Hình 1.23 SQLite Manager 36 Hình 2.1 Lược đồ sử dụng use case Luyện Tập 41 Hình 2.2 Lược đồ sử dụng use case mức Dễ 42 Hình 2.3 Lược đồ sử dụng use case mức Trung Bình 43 Hình 2.4 Lược đồ sử dụng use case mức Khó 44 Hình 2.5 Biểu đồ hoạt động chương trình 46 Hình 2.6 Biểu đồ hoạt động Use case Luyện tập 47 Hình 2.7 Biểu đồ hoạt động Use case Level 47 Hình 2.8 Biểu đồ hoạt động Use case Level 48 Hình 2.9 Biểu đồ hoạt động Use case Level 49 Hình 2.10 Biểu đồ cộng tác mục Luyện tập 50 Hình 2.11 Biểu đồ cộng tác Level 50 Hình 2.12 Biểu đồ cộng tác Level 51 Hình 2.13 Biểu đồ cộng tác Level 51 Hình 2.14 Biểu đồ trạng thái mục Luyện tập 52 Hình 2.15 Biểu đồ trạng thái Level 52 Hình 2.16 Biểu đồ trạng thái Level 53 Hình 2.17 Biểu đồ trạng thái Level 53 Hình 2.18 Biểu đồ trình tự, Use case mục Luyện tập 54 Hình 2.19 Biểu đồ trình tự, Use case Level 55 Hình 2.20 Biểu đồ trình tự, Use case Level 56 Hình 2.21 Biểu đồ trình tự, Use case Level 57 Hình 3.1 Giao diện chương trình 58 Hình 3.2 Giao diện vào trang 59 Hình 3.3 Giao diện vào trang 60 Hình 3.4 Giao diện vào Trang 60 Hình 3.5: Hình ảnh minh họa làm Luyện tập 61 Hình 3.6: Hình ảnh minh họa làm test Level 62 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời buổi nay, phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin đem lại nhiều tiện ích cho người, khơng tiết kiệm thời gian, tiền bạc cho mà giúp sống trở nên tươi đẹp Q trình thị hóa diễn ngày nhanh, gia đình Việt Nam bố mẹ thường bận rộn, khơng có nhiều thời gian cho em du lịch, dã ngoại vui chơi ngồi mơi trường thiên nhiên Trẻ em độ tuổi mầm non thường hiếu kỳ, muốn khám phá giới vạn vật xung quanh nhằm thỏa trí tò mò Trẻ mầm non giai đoạn phát triển mạnh thể chất tinh thần , trí tuệ Lúc trẻ tò mò, thích tìm tòi khám phá thứ xung quanh Nhưng thời điểm trẻ lại non nớt chưa thể tự tìm hiểu vấn đề mà trẻ cần có hướng dẫn bảo người lớn Trẻ lại thích xem hình ảnh ngộ nghĩnh màu sắc sặc sỡ, hình ảnh, nhân vật kỳ lạ tạo cho trẻ thích thú , trẻ tập trung ý, họat động cho kết tốt Từ lâu, Bộ giáo dục – Đào tạo yêu cầu đẩy mạnh công nghệ thông tin đưa vào chương trình , giáo án điện tử , soạn có ứng dụng phần mềm vào việc tổ chức hoạt động cho trẻ… Chính lý nên em định lựa chọn đề tài “Xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em mầm non (3-6 tuổi) tảng android” làm đề tài bảo vệ tốt nghiệp Nội dung đề tài chia thành chương sau: • Chương I: Cơ sở lý thuyết Chương cho hiểu lịch sử hình thành phát triển hệ điều hành Android • Chương II: Khảo sát phân tích ứng dụng Khảo sát ứng dụng thực tế Phân tích thiết kế chức chương trình • Chương III: Xây dựng chương trình ứng dụng Xây dựng chương trình CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Lịch sử Android Ban đầu, Android hệ điều hành cho thiết bị cầm tay dựa lõi Linux công ty Android Inc (California, Mỹ) thiết kế Công ty sau Google mua lại vào năm 2005 bắt đầu xây dựng Android Platform Các thành viên chủ chốt Android Inc gồm có: Andy Rubin, Rich Miner, Nick Sears, and Chris White Hình 1.1 Android timeline Và sau tiếp, vào cuối năm 2007, thuộc Liên minh thiết bị cầm tay mã nguồn mở (Open Handset Alliance) gồm thành viên bật ngành viễn thông thiết bị cầm tay như: Texas Instruments, Broadcom Corporation, Google, HTC, Intel, LG, Marvell Technology Group, Motorola, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics, Sprint Nextel, T-Mobile, ARM Holdings, Atheros Communications, Asustek Computer Inc, Garmin Ltd, Softbank, Sony Ericsson, Toshiba Corp, and Vodafone Group,… Mục tiêu liên minh nhanh chóng đổi để đáp ứng tốt cho nhu cầu người tiêu dùng kết tảng Android Android thiết kế để phục vụ nhu cầu nhà sản xuất thiết, nhà khai thác lập trình viên thiết bị cầm tay Phiên SDK lần phát hành vào tháng 11 năm 2007, hãng T-Mobile cơng bố điện thoại Android T-Mobile G1, smartphone dựa tảng Android Một vài ngày sau đó, Google lại tiếp tục công bố mắt phiên Android SDK release Candidate 1.0 Trong tháng 10 năm 2008, Google cấp giấy phép mã nguồn mở cho Android Platform Khi Android phát hành số mục tiêu kiến trúc cho phép ứng dụng tương tác với sử dụng lại thành phần từ ứng dụng khác Việc tái sử dụng không áp dụng cho cho dịch vụ mà áp dụng cho thành phần liệu giao diện người dùng Vào cuối năm 2008, Google cho phát hành thiết bị cầm tay gọi Android Dev Phone chạy ứng dụng Android mà không bị ràng buộc vào nhà cung cấp mạng điện thoại di động Mục tiêu thiết bị cho phép nhà phát triển thực thí nghiệm thiết bị thực chạy hệ điều hành Android mà ký hợp đồng Vào khoảng thời gian Google cho phát hành phiên vản vá lỗi 1.1 hệ điều hành Ở hai phiên 1.0 1.1 Android chưa hỗ trợ soft-keyboard mà đòi hỏi thiết bị phải sử dụng bàn phím vật lý Android cố định vấn đề cách phát hành SDK 1.5 vào tháng Tư năm 2009, với số tính khác Chẳng hạn nâng cao khả ghi âm truyền thông, vật dụng, live folder 1.2 Delving với máy ảo Dalvik Dalvik máy ảo giúp ứng dụng java chạy thiết bị động Android Nó chạy ứng dụng chuyển đổi thành file thực thi Dalvik (dex) Định dạng phù hợp cho hệ thống mà thường bị hạn chế nhớ tốc độ xử lý Dalvik thiết kế viết Dan Bornstein, người đặt tên cho sau đến thăm ngơi làng đánh cá nhỏ có tên Dalvík đảo Eyjafjưrður, nơi mà số tổ tiên ơng sinh sống Từ góc nhìn nhà phát triển, Dalvik trông giống máy ảo Java (Java Virtual Machine) thực tế hồn tồn khác Khi nhà phát triển viết ứng dụng dành cho Android, thực đoạn mã môi trường Java Sau đó, biên dịch sang bytecode Java, nhiên để thực thi ứng dụng Android nhà phát triển phải thực thi cơng cụ có tên dx Đây cơng cụ dùng để chuyển đổi bytecode sang dạng gọi dex bytecode "Dex" từ viết tắt "Dalvik executable" đóng vai trò chế ảo thực thi ứng dụng Android 1.3 Kiến trúc Android Mơ hình sau thể cách tổng quát thành phần hệ điều hành Android Mỗi phần đặc tả cách chi tiết Hình 1.2 Cấu trúc stack hệ thống Android 1.3.1 Tầng ứng dụng Android tích hợp sẵn số ứng dụng cần thiết như: contacts, browser, camera, Phone,… Tất ứng dụng chạy hệ điều hành Android viết Java 1.3.2 Application framework Bằng cách cung cấp tảng phát triển mở, Android cung cấp cho nhà phát triển khả xây dựng ứng dụng phong phú sáng tạo Nhà phát triển tự tận dụng thiết bị phần cứng, thông tin địa điểm truy cập, dịch vụ chạy nền, thiết lập hệ thống báo động, thêm thông báo để trạng thái, nhiều, nhiều Nhà phát triển truy cập vào API khuôn khổ sử dụng ứng dụng lõi Các kiến trúc ứng dụng thiết kế để đơn giản hóa việc sử dụng lại thành phần; ứng dụng xuất khả ứng dụng khác sau sử dụng khả (có thể hạn chế bảo mật thực thi khuôn khổ) Cơ chế cho phép thành phần tương tự thay người sử dụng Cơ tất ứng dụng dịch vụ hệ thống, bao gồm: 10 Hình 2.12 Biểu đồ cộng tác Level Hình 2.13 Biểu đồ cộng tác Level 51 2.4.6 Biểu đồ trạng thái a Biểu đồ trạng thái mục Luyện tập Hình 2.14 Biểu đồ trạng thái mục Luyện tập a Biểu đồ trạng thái Level Hình 2.15 Biểu đồ trạng thái Level 52 b Biểu đồ trạng thái Level Hình 2.16 Biểu đồ trạng thái Level c Biểu đồ trạng thái Level Hình 2.17 Biểu đồ trạng thái Level 53 2.4.7 Biểu đồ trình tự Hình 2.18 Biểu đồ trình tự, Use case mục Luyện tập Use Case: Luyện tập - Người dùng chọn ứng dụng sau chọn Luyện tập - Danh sách topic tương ứng với Luyện tập hiển thị cho người dùng chọn - Bài học hiển thị Mobile 54 Hình 2.19 Biểu đồ trình tự, Use case Level Use Case: Level - Người dùng chọn ứng dụng sau chọn Level - Danh sách Topic tương ứng với Level hiển thị cho người dùng chọn - Bài học hiển thị Mobile 55 Hình 2.20 Biểu đồ trình tự, Use case Level Use Case: Level - Người dùng chọn ứng dụng sau chọn Level - Danh sách Unit tương ứng với Level hiển thị cho người dùng chọn - Bài học hiển thị Mobile 56 Hình 2.21 Biểu đồ trình tự, Use case Level Use Case: Level - Người dùng chọn ứng dụng sau chọn Level - Danh sách Unit tương ứng với Level hiển thị cho người dùng chọn - Bài học hiển thị Mobile 57 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 3.1 Xây dựng chức chương trình Hình 3.1 Giao diện chương trình Chương trình gồm mức: Dễ (Level 1), Trung bình (Level 2) , Khó (Level 3) phần Luyện tập Người dùng vào điện thoại chọn ứng dụng Lúc chương trình gửi yêu cầu cho điện thoại xử lý hiển thị giao diện để tương tác với người dùng Khi điện thoại hiển thị ứng dụng với hình có mục Luyện tập giúp người học tìm hiểu kho từ vựng theo chủ đề, sau mức cho người dùng chọn với độ khó tăng dần lúc người dùng phải chọn Level mà ứng dụng đưa Sau chọn level điện thoại xử lý đưa cho người dùng danh sách học Người dùng chọn danh sách học hiển thị Cuối học hiển thị hình gồm từ ngữ, hình ảnh minh họa cho đối tượng, âm giúp người dùng học tốt Level 1: Các test theo chủ đề mức độ dễ, thời gian làm đảm bảo cho người học tiếp cận dễ dàng Level 2: Các test theo chủ đề mức độ khó chút, thời gian làm Level 3: Level khó với thời gian ngắn 58 3.1.1 Giao diện topic mục Hình 3.2 Giao diện vào trang Trang 1: Các học gồm chủ đề: Thế giới động vật, Cơ thể người, Trang phục, Màu sắc, Bệnh thường gặp, Đồ uống, Nhạc cụ 59 Hình 3.3 Giao diện vào trang Trang 2: Các học gồm chủ đề: Thời tiết, Giao thông, Thể thao, Hình học, Trường học Hình 3.4 Giao diện vào Trang Trang 3: Các học gồm chủ đề: Phòng Bếp, Nghề nghiệp, Thực Phẩm, Các dụng cụ nhà, Địa danh, Trái cây, Thiên nhiên 60 Mỗi Topic có hình ảnh minh họa cho học giúp bạn dễ dàng phân biệt học • Mục Luyện tập Sau chọn topic hình hiển thị chương trình học cho người dùng bao gồm: • Hình ảnh minh họa cho từ vựng giúp bé dễ nhớ, dễ liên tưởng thực tế • Từ vựng bên hình ảnh • Listen phát âm ta click vào Hình 3.5: Hình ảnh minh họa làm Luyện tập • Các test Level 1=>Level 3: Sau chọn topic hình hiển thị chương trình học cho người dùng bao gồm: • Một bảng gồm nhiều hình ảnh trộn lẫn lộn • Từ vựng đưa • Âm phát => Yêu cầu người dùng chọn hình ảnh yêu cầu 61 Hình 3.6: Hình ảnh minh họa làm test Level 3.2 Đánh giá nhận xét Android hệ điều hành di động đại, có tiềm phát triển cao Hiện sử dụng rộng rãi nhiều hãng điện thoại trở thành tập đoàn điện thoại mạnh mẽ cạnh tranh với dòng điện thoại khác Iphone, Window phone, … Android có nguồn gốc từ Linux nên thừa hưởng đặc tính quý báu Linux, bảo mật hiệu hoạt động cao Không từ nhân Linux tối ưu, cải thiện để phù hợp với hệ thống điện thoại nên có khả tùy biến, tương thích cao với nhiều mẫu điện thoại nhiều hãng khác Hệ điều hành Android tích hợp nhiều công nghệ đại, hỗ trợ phần cứng tốt, liên tục cập nhập phiên hoạt động tốt Có nhiều API hữu ích cho nhà phát triển phần mềm, nhà phát triển ROM xây dựng nên nhiều ứng dụng, hệ thống khác Android hệ điều hành đa nhiệm người dùng Tính đa nhiệm cho phép thời gian người dùng chạy nhiều ứng dụng để làm nhiều việc khác Ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em mầm non phát triển hệ điều hành android với tích hợp công nghệ hệ điều hành android Ứng dụng giúp bé vừa học vừa chơi cách tốt 62 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu đề tài: “Xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em mầm non (3-6 tuổi) tảng Android” hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Việt em hoàn thành đề tài Mục đích việc xây dựng đề tài xây dựng ứng dụng hệ điều hành Android, hiểu biết ngơn ngữ lập trình cho điện thoại di động tìm hiểu ứng dụng hệ điều hành Android giới di động ngày Thơng qua việc tìm hiểu nắm bắt lý thuyết hệ điều hành Android để xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em mầm non tảng Android cho điện thoại di động • Hướng phát triển đề tài: • Tiếp tục phát triển hồn thiện thêm số chức năng, khắc phục nhược điểm, hạn chế ứng dụng • Tăng thêm chủ đề, lượng từ vựng • Sớm đưa ứng dụng lên mạng Trong trình thực đề tài em cố gắng tìm hiểu tài liệu qua nhiều phương thức để tổng hợp kiến thức, học hỏi từ Thầy Cô bạn bè để hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cơ bạn giúp đỡ em hồn thành Trong báo cáo có thiếu sót mong Thầy Cơ bạn góp ý để em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 01/05/2017 Sinh viên Nguyễn Đình Toản 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trang phát triển Android http://developer.android.com/ [2] Cộng đồng phát triển Android Việt http://vietandroid.com/ [3] Mark L Murphy “Beginning Android Apress” [4] Wei-Meng Lee “Beginning Android Application Development” [5] Sayed Y Hashimi Satya Komatineni “Pro Android Appress” [6] Khoapham.vn 64 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày 01/05/2017 Giáo viên hướng dẫn Ths Nguyễn Văn Việt 65 ...LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn đề tài: Xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em từ đến tuổi hệ điều hành Android thân tìm hiểu, nghiên cứu Khơng có chép nội dung từ đề tài khác... động cho trẻ Chính lý nên em định lựa chọn đề tài Xây dựng ứng dụng khám phá giới xung quanh cho trẻ em mầm non (3- 6 tuổi) tảng android làm đề tài bảo vệ tốt nghiệp Nội dung đề tài chia thành... cho Android Platform Khi Android phát hành số mục tiêu kiến trúc cho phép ứng dụng tương tác với sử dụng lại thành phần từ ứng dụng khác Việc tái sử dụng không áp dụng cho cho dịch vụ mà áp dụng