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人機界面范文1

軟件與人的信息交換是通過界面來進行的。就像電燈沒有開關(guān)一樣，軟件沒有界面的話，將一無是處。所以學(xué)習(xí)人機界面設(shè)計技術(shù)，對當(dāng)今軟件設(shè)計人員來說，是非常重要的事情，設(shè)計符合“簡單、自然、友好、一致”原則的人機界面是我們追求的目標(biāo)。

人機界面（或稱人機交互Human-Computer Interaction）是計算機學(xué)科中最年輕的分支學(xué)科之一。它是計算機科學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)兩大科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它涉及當(dāng)前許多熱門的計算機技術(shù)，如人工智能、自然語言處理、多媒體系統(tǒng)等，同時也吸收了語言學(xué)、人機工程學(xué)和社會學(xué)的研究成果，是一門交叉性、邊緣性、綜合性的學(xué)科。現(xiàn)今世界上成功的軟件公司都非常重視軟件界面的設(shè)計工作，因為在激烈的市場競爭中，僅僅有強大的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，軟件要成為一款有競爭力的商品，必須要有一個友好的界面設(shè)計。

從人文出發(fā)設(shè)計界面

應(yīng)該從用戶角度確定的一系列影響人機交互的人文因素。然后，由人機界面及人機系統(tǒng)的設(shè)計人員要把這些人文因素概念結(jié)合到系統(tǒng)設(shè)計中，并轉(zhuǎn)換成開發(fā)用戶友好性系統(tǒng)的基本設(shè)計原理。

?努力做到一致性

在程序系統(tǒng)中，應(yīng)該要求其概念模式、語義、命令語言語法及顯示格式等的一致性。而人機界面的一致性主要體現(xiàn)在輸入、輸出方面的一致性，具體是指在應(yīng)用程序的不同部分，甚至不同應(yīng)用程序之間，具有相似的界面外觀、布局、相似的人機交互方式以及相似的信息顯示格式等。

一致性原則是最經(jīng)常被違反的一條原則。在界面設(shè)計是我們應(yīng)該注意到:在類似的情況下，必須有一致的操作序列;在提示、菜單和求助屏幕中必須產(chǎn)生相同的術(shù)語;必須自始至終使用一致的命令。當(dāng)然也有例外情況，諸如輸入口令時并沒有顯示口令本身、DELETE（刪除）命令需要進一步確認(rèn)，這些例外應(yīng)該是能夠理解的，但要在個數(shù)上要作限制。

?讓經(jīng)常性用戶能夠使用捷徑

在設(shè)計人-計算機組成的人機系統(tǒng)來完成一定的任務(wù)時，應(yīng)該讓計算機更積極主動，更勤勞，做更多的工作，而讓人可以盡可能少做工作，因而能更輕松、更便當(dāng)?shù)赝瓿晒ぷ鳌．?dāng)然，使計算機變得更聰明，讓用戶只做更少的事就能完成系統(tǒng)功能是要花費代價的，而且這個代價也正是實現(xiàn)人機界面所花費的開銷。

隨著軟件使用的頻度的加大，用戶希望減少對話的次數(shù)和增加對話的步幅。縮簡符、特殊鍵、隱含命令和宏指令方法對有知識的經(jīng)常性用戶都是合適的。較短的反應(yīng)時間和較快的顯示速率對經(jīng)常性用戶來說是另一種吸引力。

?提供信息反饋

人機交互系統(tǒng)的反饋是指用戶從計算機一方得到信息，表示計算機對用戶的動作所做的反應(yīng)。如果系統(tǒng)沒有反饋，用戶就無法判斷他的操作是否為計算機所接受，是否正確，以及操作的效果是什么。沒有反饋的交互就不成為交互，因此設(shè)計人機交互系統(tǒng)的一個重要原則是系統(tǒng)必須對用戶的任何動作做出反應(yīng)，給出反饋信息。在交互系統(tǒng)中，反饋有三級，它們與語言的三級（詞法級、語法級、語義級）相對應(yīng)，設(shè)計者可以在這些層次上設(shè)置必要的反饋信息。反饋信息可以以多種方式呈現(xiàn)，并且已在人機交互系統(tǒng)中廣為采用。

對每個操作員的操作應(yīng)有某些系統(tǒng)反饋，對常用的和小部分動作，反應(yīng)可以不過分要求;而對不常用的和大部分的動作，反應(yīng)應(yīng)該是很重要的。感興趣對象的可視表示提供了明顯的顯示變化的便利環(huán)境。

?設(shè)計具有閉合的對話動作序列

應(yīng)該形成有開始、中間和結(jié)尾的組合，信息反饋在完成一組動作后給操作員一種滿意可靠的感覺，用戶偶然遇到的信息、想法的選擇、表示準(zhǔn)備下一組動作的方法應(yīng)該是清楚的。

?提供簡單的錯誤處理

最好設(shè)計系統(tǒng)能使用戶不會犯嚴(yán)重的錯誤，如果已經(jīng)出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)應(yīng)該檢測出錯誤、并且提供簡單的容易理解的處理錯誤手段。用戶不應(yīng)還需重新鍵入整個命令，而只需修改錯誤的部分。錯誤的命令應(yīng)該使系統(tǒng)狀態(tài)不發(fā)生變化，或者系統(tǒng)應(yīng)該提供恢復(fù)狀態(tài)的指導(dǎo)。

?允許動作的可逆性，以方便用戶

操作應(yīng)該可逆，這一點可以緩解焦慮，因為用戶知道錯誤可以被克服，因此，它可以鼓勵對不熟悉的選擇項進行探索。可逆的單位可以是單個操作，日期輸入或者一個完整的操作組。

?支持內(nèi)部控制

有經(jīng)驗的操作員希望他們能改變系統(tǒng)和系統(tǒng)對他們動作的反應(yīng)。令人驚奇的系統(tǒng)動作、乏味的數(shù)據(jù)輸入序列、不能夠或很難獲得必要的信息和不能產(chǎn)生希望的動作等都會產(chǎn)生憂慮和不滿足感。

Gaines以他的法則“避免因果關(guān)系”獲得了好評，它使用戶成為動作的創(chuàng)造者而不是反應(yīng)者。

?減少短期記憶負(fù)擔(dān)

用戶在使用和操作計算機時，總需要一定的知識和經(jīng)驗。這些知識和經(jīng)驗是存放在人的大腦中，在需要時，人信息處理系統(tǒng)可以從長時記憶或短時記憶中提取出有用信息。但是一個設(shè)計良好的系統(tǒng)應(yīng)該盡量減少用戶的記憶要求。

不同的研究者及研究、生產(chǎn)機構(gòu)提出了在原理上類似但表達方法不同的人機界面設(shè)計原則。

英國學(xué)者Hicks R和Exxinger J（1991）也提出在應(yīng)用交互技術(shù)中的人機界面設(shè)計十原則:可視性和使用圖形、具有信息反饋、靈活性、一致性、和用戶模型相匹配、為用戶提供指導(dǎo)和幫助、提供直接操縱、支持用戶通過探索進行學(xué)習(xí)、揭示式結(jié)構(gòu)（revealedstructure）、適應(yīng)人的認(rèn)知能力和界限。

未來界面理想:“人機和諧”

幾十年來，人機界面經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段和典型風(fēng)格，發(fā)生了巨大的變化，現(xiàn)在已經(jīng)走過基于字符方式的命令語言界面，正處于圖形用戶界面(WIMP/GUI)時代。

但是，人們并不滿足于這種現(xiàn)狀，正積極探索新一代的人機交互技術(shù)。語音識別技術(shù)和計算機手寫識別技術(shù)在商業(yè)上的成功讓人們看到了自然人機交互的曙光。虛擬現(xiàn)實和多通道用戶界面的迅速發(fā)展，顯示出未來人機交互技術(shù)的發(fā)展趨勢是追求“人機和諧”的多維信息空間和“基于自然的交互方式”的人機交互風(fēng)格。

我們可以從下面幾個不同的角度來觀察和總結(jié)人機交互技術(shù)發(fā)生的變化及發(fā)展趨勢:

就用戶界面的具體形式而言，人機交互技術(shù)經(jīng)歷了從批處理、聯(lián)機終端(命令接口)、文本菜單、圖形用戶界面等形式，向多通道多媒體用戶界面和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)方向發(fā)展。

就用戶界面中信息載體類型而言，經(jīng)歷了以文本為主的字符用戶界面(CUI)、以二維圖形為主的圖形用戶界面(GUI)和多媒體用戶界面，計算機與用戶之間的通信帶寬不斷提高。

就計算機輸出信息的形式而言，經(jīng)歷了以符號為主的字符命令語言、以視覺感知為主的圖形用戶界面、兼顧聽覺感知的多媒體用戶界面和綜合運用多種感觀(包括觸覺等)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。

在視覺階段，借助計算機圖形學(xué)技術(shù)使人機交互能夠大量利用顏色、形狀等視覺信息，發(fā)揮人的形象感知和形象思維的潛能，提高了信息傳遞的效率。雖然多媒體技術(shù)將聲頻形式和視頻形式同時帶入人機交互，但仍缺少聽覺交互手段，即人處于被動收聽狀態(tài)，聲音缺少位置和方向的變化，交互輸入方面仍沿用圖形用戶界面所采用的鍵盤和鼠標(biāo)器等交互設(shè)備。當(dāng)前，在人機交互中結(jié)合視覺、聽覺以及更多的通道將是必然趨勢，特別是將聽覺通道作為補充或替換的信息通道已顯示出重要性和優(yōu)越性。

就人機界面中的信息維度而言，經(jīng)歷了一維信息(主要指文本流，如早期電傳式終端)、二維信息(主要是二維圖形技術(shù)，利用了色彩、形狀、紋理等維度信息)、三維信息(主要是三維圖形技術(shù)，但顯示技術(shù)仍利用二維平面為主)和多維信息(多通道的多維信息)空間。

不論從何種角度看，人機交互的發(fā)展趨勢體現(xiàn)了對人的因素的不斷重視，使人機交互更接近于自然的形式，使用戶能利用日常的自然技能，不須經(jīng)過特別的努力和學(xué)習(xí)，降低了認(rèn)知負(fù)荷，提高了工作效率。

這種“以人為中心”的思想，特別是自上個實際年代以來，在人機交互技術(shù)的研究中得到明顯的體現(xiàn)，自然的人機界面與和諧的人機環(huán)境是研究下一代軟件的重要課題。

人機界面范文2

裝飾雕塑有靜態(tài)與動態(tài)之分。世上絕大部分的裝飾雕塑是以靜態(tài)形式呈現(xiàn)的，被人們稱作“凝固的藝術(shù)”，而還有一部分裝飾雕塑則是以動態(tài)雕塑的形式呈現(xiàn)，易給人以更加豐富的視覺感受和心靈撞擊。

當(dāng)前國內(nèi)城市建設(shè)項目較多，其中包括諸如新城區(qū)建設(shè)改造、大中型游樂場所建造和各種形式與規(guī)模的城市景觀作品建設(shè)，其中具有觀賞性的動態(tài)雕塑景觀作品愈來愈引起設(shè)計界的關(guān)注和重視。開展動態(tài)雕塑的人機界面研究，有助于繁榮我國的藝術(shù)雕塑市場，推動城市文明的發(fā)展。

無論觀者處于何種狀態(tài)，靜止或移動，都會不由自主地被吸引，與雕塑互動，從而感受到它的運動、平衡、和諧、變幻，以及互動過程中所產(chǎn)生的視覺效果及獨特心理體驗，猶如賞讀一首優(yōu)美的詩，反復(fù)吟頌之下，令人不經(jīng)意間仿佛進入一個神秘的世界，感受到動態(tài)藝術(shù)的奇妙魅力，韻味無窮。

1.動態(tài)雕塑的特征

動態(tài)雕塑已被藝術(shù)界廣泛接受。伴隨著新機械結(jié)構(gòu)的、機械技術(shù)的發(fā)展、計算機技術(shù)的成熟，以及藝術(shù)家對新材料、新技術(shù)的使用，動態(tài)雕塑自身的形態(tài)和動態(tài)得以進一步的拓展，并日趨成為當(dāng)代公共藝術(shù)中的主要藝術(shù)形態(tài)。

動態(tài)雕塑具有以下特征：

（1）追求動態(tài)化的視覺效果，強調(diào)藝術(shù)與科技的結(jié)合。動力來自于機械能量（電動機）或自然能量（風(fēng)力、水力等）；

（2）拓展了傳統(tǒng)雕塑的形態(tài)邊界，創(chuàng)造性地將裝置、建筑的藝術(shù)形式有機地結(jié)合，使雕塑作品的視覺表達更具豐富性和多樣性；

（3）大量使用新材料，作品有更大的體量、制作程序也相對復(fù)雜得多；

（4）作品以進入公共空間（如戶外開闊地或博物館中）為目的，強調(diào)作品與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系；

（5）強調(diào)雕塑作品與觀眾的“互動性”。 通過人與雕塑之間的肢體接觸、聲波傳遞等實現(xiàn)人機互動，將觀眾的參與視為作品意義必不可少的部分，使作品更有趣、更好玩、更讓人樂于接受。

2.動態(tài)雕塑的人機界面研究

人機工程學(xué)理論將人機界面分為視覺界面、聽覺界面、觸覺界面、嗅覺界面和味覺界面。動態(tài)雕塑設(shè)計基于人的心理特征，從以上五種界面中尋找設(shè)計靈感和創(chuàng)作源泉。近些年在國內(nèi)外巨資興建的所謂4D影院和5D影院就是人機界面應(yīng)用的典型例子。這類多維的設(shè)計是在三維尺寸空間中加入聲音、光影、氣味、水淋、微風(fēng)、震動等因素，使觀眾在欣賞故事的過程中產(chǎn)生身臨其境的感受，如風(fēng)中嗅到花香、動物撲面而來、汽車突然剎車等，給人帶來心靈的安撫或震撼。

2.1 視覺界面

人對物體的視知覺主要受制于形狀、顏色和質(zhì)感。動態(tài)雕塑通過其空間形狀、表面質(zhì)感、色彩搭配和運動形式向觀者傳遞視覺信息，其視覺信息越新穎有趣，動態(tài)雕塑就越能吸引觀者的眼球。良好的視覺界面設(shè)計，不但能有效增加觀者對雕塑的理解，還能使動態(tài)過程帶有特殊的愉悅性，它的情感體驗使人與動態(tài)雕塑的互動變得更積極，以拉爾方索的作品《永升》為例，其高5米的幽雅造型在運動過程中使觀者產(chǎn)生兩種視覺幻象，首先是作品中象征星球的球體，看起來總是不斷向上移動，而事實上它是固定的。其次，彎曲而流動的造型使雕塑在旋轉(zhuǎn)的時候不斷變換形狀，觀者所看到的狀態(tài)很大程度上依賴于其所處的位置，就像我們在現(xiàn)實生活中對周圍事物的認(rèn)知一樣。在動態(tài)雕塑的光影處理中，雕塑與背景之間要有適宜的顏色對比和亮度對比關(guān)系。動態(tài)雕塑的顏色及光影效果處理的不好，動態(tài)雕塑的視覺沖擊力與其整體的美感將一落千丈。另外，雕塑的尺寸和安放位置也要根據(jù)場景條件而定，以保證視覺的舒適感。

2.2 聽覺界面

在人機交互中，隨著人機交互中信息量的增加，可能導(dǎo)致用戶信息過載。一個主要原因就是，單一的視覺輸出給我們的視覺通道施加了很大的負(fù)擔(dān)；而在現(xiàn)實世界中，聽覺和視覺的互補作用是非常明顯的，視覺通道反饋給用戶小的注視區(qū)域，同時聽覺通道反饋給用戶周圍的訊息，即使用戶沒有看顯示的正確位置，聽覺通道也能夠通知用戶重要事件的信息。

聽覺界面在動態(tài)雕塑中將會是一種新的嘗試，時間是聲音中的重要影響因素，而時間與靜態(tài)雕塑之間無法產(chǎn)生律動和配合；動態(tài)雕塑其自身就帶有時間的概念，通過技術(shù)處理能夠與聲音相輔相成，譬如，可以通過計算機程序控制方式使動態(tài)雕塑按照某一音樂節(jié)拍運動，猶如雕塑踏著音樂翩翩起舞。采用聲音的強度、頻率、持續(xù)時間等因素做信息代碼時，應(yīng)避免使用極端值。信號強度應(yīng)高于背景噪聲，應(yīng)保持足夠的信噪比。聽覺界面的良好運用能夠有效的吸引觀賞者，并能使觀賞者更好的投入到對動態(tài)雕塑美的欣賞中。

2.3 觸覺界面

對人類獲取信息能力的研究表明，觸覺是除視覺和聽覺之外最重要的感覺。通過觸覺傳遞信息為動態(tài)雕塑提供了無限可能。譬如通過手動操縱或腳動操縱實現(xiàn)動態(tài)裝置的開啟，同樣通過拍打、擠壓、撫摸等接觸方式也可以實現(xiàn)運動速度、音樂音量、燈光明暗等介質(zhì)的變化。在未來，動態(tài)雕塑很可能不僅僅是“只可遠(yuǎn)觀不可褻玩焉”的了，觸覺界面設(shè)計在動態(tài)雕塑領(lǐng)域?qū)⒂袕V闊的發(fā)展空間。

3.個人設(shè)計實踐

首先，通過大量檢索相關(guān)資料，結(jié)合機械原理的基本知識，我們進行了專題研究；隨后運用頭腦風(fēng)暴法展開創(chuàng)意聯(lián)想，尋找所需要的設(shè)計素材；在造型設(shè)計前對所搜集的資料進行分類整理（造型素材和動作素材），對所需的素材進行萃取、提煉、強化，從而完成動態(tài)雕塑的預(yù)方案，最后對方案不斷完善和優(yōu)化，得出設(shè)計結(jié)論。

動態(tài)雕塑設(shè)計方案之一名為《絢爛》，采用螺紋螺母副及滑輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雕塑的動態(tài)效果。

該雕塑（見圖1）主體采用螺紋螺母副結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上下往復(fù)的直線運動，用電機帶動螺桿原地轉(zhuǎn)動，驅(qū)動螺母副作直線往復(fù)運動。同時在螺母副上固結(jié)十根桿，各桿末端設(shè)有滑輪，纜線通過滑輪結(jié)構(gòu)與扇狀槽鋼組中的最小槽鋼體相連。開啟時，螺母副上升，借助重力作用扇狀槽鋼組順次打開；收攏時，螺母副下降，借助纜線的牽力扇狀槽鋼組順次合攏起來，完成一個運動周期，該運動周而復(fù)始，往復(fù)進行。雕塑尺寸隨場地大小而定，可以單個形式或群組形式出現(xiàn)，色彩方案也可以有多種組合形式，用以營造不同的場景視覺效果。

動態(tài)雕塑設(shè)計方案之二名為《傳遞》，采用動力牽引、定時律動、燈光感應(yīng)等原理實現(xiàn)雕塑的動態(tài)效果。該雕塑（見圖2）高位三米，主體采用兩條翻轉(zhuǎn)對稱的漸變型體構(gòu)成，各漸變型體由8段組成，段與段之間可做韻律錯動。漸變型體分別裝有活動燈柱，可實現(xiàn)三種顏色的燈光變換。漸變型體內(nèi)側(cè)開有滑槽，在牽引繩的帶動下，兩活動燈柱自起點沿滑槽相互靠近，當(dāng)兩燈接觸時，兩燈實現(xiàn)顏色的順序變換，之后彼此沿滑槽漸漸遠(yuǎn)離至終點，同理反向運行，即完成一個運動周期。該運動周而復(fù)始，造型流暢。該雕塑具有較強的趣味性，容易引起觀眾期待、聯(lián)想、擁有等心理反映，使人駐足觀賞，回味其中。

參考文獻

[1] 粟多壯. 新動態(tài)藝術(shù)：拉爾方索的動態(tài)雕塑探索. 雕塑，2006（3）： 32-33.

[2] 童茜. 考爾德“動與靜”的藝術(shù)世界期. 中外建筑，2006，（1）：76-77.

[3] 顧丞峰. 藝術(shù)公共性與公共性的誤區(qū). 文藝研究，2004（5）：114-119.

人機界面范文3

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；人機界面；模塊；信息

【中圖分類號】 TP277 【文獻標(biāo)識碼】 B【文章編號】 1671-1297（2012）09-0290-01

引言

人機界面設(shè)計是指通過一定的手段對用戶界面有目標(biāo)和計劃的一種創(chuàng)作活動。大部分為商業(yè)性質(zhì)、少部分為藝術(shù)性質(zhì)，也稱為用戶界面。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)遍及智能交通、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。據(jù)分析，在未來3年內(nèi)中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將在智慧電網(wǎng)、智能家居、數(shù)字城市、智能醫(yī)療、車用傳感器等領(lǐng)域率先普及，五個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)三萬億的總產(chǎn)值。中國與美國、德國、韓國一同成為物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)國，標(biāo)志著我國在未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)舉足輕重的地位。物聯(lián)網(wǎng)與人機界面的聯(lián)系也越快來越緊密。

一 人機界面設(shè)計總體介紹

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面主要由主界面、用戶管理模塊、圖像顯示與檢測模塊、數(shù)據(jù)信息顯示界面組成。

系統(tǒng)人機界面特點：

（1）系統(tǒng)的功能布局模塊化，使人機界面更加合理，具有邏輯性。

（2）布局清晰，功能類似或安全等級相同的排列在一起，按鈕一目了然，不易失誤。狀態(tài)指示應(yīng)清晰，正確。

（3）操作簡單易學(xué)，操作人員可以輕松掌握系統(tǒng)界面操作方法。

人機界面主要功能是顯示監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能，允許授權(quán)人員實現(xiàn)對監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控，能夠通過人機界面實現(xiàn)對整個系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)信息的瀏覽與修改，管理各個單元的工作。

二 主界面簡介及系統(tǒng)用戶管理模塊介紹

主界面中總體顯示本系統(tǒng)的總體功能，系統(tǒng)采用多文檔界而設(shè)計，在父窗口中放置菜單，其中包括系統(tǒng)用戶管理、系統(tǒng)查詢、數(shù)據(jù)庫管理與查詢、幫助和退出功能。系統(tǒng)用戶管理模塊實現(xiàn)對用戶的管理，添加用戶和瀏覽用戶的功能，不同等級的用戶擁有不同的權(quán)限，從而保證系統(tǒng)安全運行。本模塊實現(xiàn)的功能有：

1.用戶登錄界面。是系統(tǒng)運行后用戶所看到的第一個界面，所有用戶只有登陸后才可以瀏覽整個界面。程序中通過使用adodc控件連接到數(shù)據(jù)庫，只有數(shù)據(jù)庫中存在的用戶，并且在正確輸入用戶密碼的情況下才可以登陸。參數(shù)設(shè)置模塊只有管理員可以看到和操作，從而保證系統(tǒng)運行安全。

2.增加新用戶，瀏覽用戶界面。可以實現(xiàn)的功能有：創(chuàng)建用戶，刪除用戶，修改用戶名稱、等級等。通過與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接，所有數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。

三 系統(tǒng)檢測模塊的設(shè)計

系統(tǒng)檢測模塊是整個人機界面的中心模塊，包括溫度檢測、無線紅外監(jiān)控接點檢測等。各檢測界面主要完成相關(guān)圖像的檢測、顯示、相關(guān)數(shù)值設(shè)定、圖像處理，同時可以自己設(shè)置參數(shù)。該模塊主要包括一些幾個方面的內(nèi)容：

1.MSCOMM控件及串口通訊協(xié)議的研究

本文中主要利用VB來實現(xiàn)串口通訊，VB語言中MSComm控件操作過程簡單，提供了完善的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能，能夠使PC機方便地與外部設(shè)備通過串口進行數(shù)據(jù)交換，還可以通過屬性的方式提供了串口參數(shù)的設(shè)置，增強了系統(tǒng)的通用性和可移植性。在進行通訊之前，首先要正確設(shè)置MSComm控件的各個屬性。為了保證采集到的數(shù)據(jù)真實、可靠的溫度數(shù)據(jù)，我們在進行串口通信時按照指定的串口通信協(xié)議進行連接通訊。本文中采用數(shù)據(jù)體長度包括：地址+幀序列號+指令類型+數(shù)據(jù)的形式保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性。

2.溫度采集系統(tǒng)主控界面

溫度檢測界面的設(shè)計是整個上位機軟件設(shè)計的重點之一，它直接整個系統(tǒng)監(jiān)控效率的高低。硬件部分利用DS18B20溫度傳感器，它具有全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出、先進的單總線數(shù)字通信、最高12位分辨率，精度可達土0.5攝氏度、12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒等特點。對于軟件部分，下位機接收到指令后向本系統(tǒng)中的采集模塊發(fā)送采集命令。若上位機正確接收到合法數(shù)據(jù)，則表示和下位機建立連接成功，可以導(dǎo)入數(shù)據(jù)了。如果上位機沒有正確接收到合法數(shù)據(jù)，則表示下位機未準(zhǔn)備好。與下位機建立連接成功之后，就可以導(dǎo)入數(shù)據(jù)了，但導(dǎo)入的數(shù)據(jù)并不是真實的溫度數(shù)據(jù)，還要經(jīng)過一定的處理，才能得到十進制的溫度數(shù)據(jù)。采集溫度動作順序執(zhí)行兩個過程，一是采集數(shù)據(jù)，二是進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理過程是將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成真實的溫度數(shù)據(jù)，再將這些溫度數(shù)據(jù)通過MSFlexGrid和溫度曲線兩種方式顯示出來，并以文本文檔的形式保存供下一個功能"歷史溫度查詢"查詢、顯示。因此，清晰、人性化的界面設(shè)計是整個軟件開發(fā)的重要前提。該界面可以完成對系統(tǒng)主要設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，包括用不同的顏色來表示溫度的上下限設(shè)定值，用文本框顯示系統(tǒng)溫度的運行當(dāng)前值、最值、接口參數(shù)等。用CommandButton控件的C1ick事件完成通訊命令的發(fā)送。從而實現(xiàn)對系統(tǒng)實時溫度的讀取。同時，添加各種控件，導(dǎo)入圖片。并通過設(shè)置其不同屬性，達到了美觀、實用的效果。

3.無線紅外監(jiān)控節(jié)點的主控界面

無線紅外監(jiān)控節(jié)點檢測，采用的是HC-SR501人體感應(yīng)模塊，HC-SR501 是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊，對是否有人體侵入進行檢測。檢測界面設(shè)計如圖所示。該界面中有四個按鈕，分別為開始、停止、測試、復(fù)位。用文本框顯示系統(tǒng)的返回值。用標(biāo)簽顯示監(jiān)控系統(tǒng)處于的各個狀態(tài)。并通過設(shè)置其不同屬性，達到了美觀、實用的效果。

四 結(jié)束語

本文利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的方法，利用Visual Basic 6.0語言，成功設(shè)計并開發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面。可以實現(xiàn)了溫度采集與數(shù)據(jù)顯示的功能、對溫度數(shù)據(jù)進行記錄并能進行歷史數(shù)據(jù)查詢、曲線繪制及顯示、實現(xiàn)了無線紅外監(jiān)控節(jié)點的監(jiān)控功能與狀態(tài)顯示等功能。

參考文獻

[1] 劉文濤.Visual Basic + Access 數(shù)據(jù)庫開發(fā)與實例. 北京：清華大學(xué)出版社，2006

[2] 周元慶，劉海龍.基于windows的串行通信及單片機采集程序設(shè)計[J]計算機應(yīng)用，2000，20（6）

[3] 臧玉琴，騰躍.Visual Basic界面、多媒體與操作系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2003

人機界面范文4

觸摸屏是一類能夠檢測觸摸存在和位置的顯示設(shè)備，它們可以讓用戶通過設(shè)備屏幕直接與設(shè)備交互。今天，許多微控制器集成了相應(yīng)的嵌入式電路，使其能夠用于觸摸屏控制。微控制器可用于設(shè)定門限，提供最小化誤觸發(fā)的噪聲消除，實現(xiàn)支持多種不同類型觸摸輸入的主機固件。

為了進一步改善人機界面的表現(xiàn)能力，設(shè)計師能夠為其添加接近傳感器。單一接近傳感器可用于檢測物體的存在與否，如手或者用戶身體。這種功能在許多應(yīng)用中非常有用。例如，計算機顯示器能夠使用嵌入式接近檢測器感應(yīng)用戶的存在，當(dāng)檢測到用戶不在時，它可以關(guān)閉屏幕，以節(jié)省電力；當(dāng)感應(yīng)到用戶返回時，它又重新點亮屏幕。

另一種迅速流行的人機界面技術(shù)是運動檢測，這種運動感知能力是指系統(tǒng)有識別物體移動以便執(zhí)行特定功能的能力。例如，手機應(yīng)用程序可能會允許用戶通過晃動一下手機來進行文件翻頁。可以添加另一個接近傳感器到設(shè)計中，使得設(shè)備具有一維空間運動檢測的能力。通過定制固件，兩個接近傳感器與微處理器緊密配合，不僅能提供運動檢測能力，還能檢測出運動的方向。

要理解動作感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)，需要了解紅外線(IR)與可見光的差異，探討接近和運動感應(yīng)系統(tǒng)如何在單一LED下運行，以及系統(tǒng)在使用多個LED進行多接近測量時如何工作。

當(dāng)我們談及“光”時，通常指的是來自太陽或燈具的可見光，然而，可見光僅占光譜范圍中的一小部分。我們把可見光定義為人眼可以識別的所有光線，通常人眼可以識別的光線波長為380―750nm。那么，人眼無法識別的非可見光(如波長為850nm光)又如何呢?

紅外(IR)輻射光的波長為750nm～0.1m。其與可見光有著相同的特性，如反射率，而且它可以通過特殊燈泡或發(fā)光二極管生成。因為人眼無法看到IR光，所以我們可以用它來完成一些特殊的人機界面任務(wù)，如接近檢測，這樣就無須用戶與系統(tǒng)進行任何直接接觸。

IR接近傳感系統(tǒng)能夠檢測附近物體的存在，并根據(jù)檢測結(jié)果做出反應(yīng)，其應(yīng)用無處不在。例如，手機可以使用接近傳感技術(shù)檢測通話時手機是否接近面部。當(dāng)你把手機靠近耳邊時，手機將檢測到頭的存在，從而自動關(guān)閉屏幕以節(jié)省電能。其他接近感應(yīng)系統(tǒng)的例子還包括皂液器和飲水機，你可以把手放在傳感器附近(通常在皂液管或水龍頭附近)，以“非接觸”而又衛(wèi)生的方式獲取皂液或水。在高級汽車上，外部防碰撞系統(tǒng)也使用接近檢測，當(dāng)汽車與其他汽車或者物體太靠近時，接近檢測會提醒司機注意。有些車輛還可以使用車內(nèi)接近感應(yīng)系統(tǒng)檢測乘客的存在，從而調(diào)整安全裝置(如安全氣囊)。

接近檢測通過專門設(shè)計的IR LED實現(xiàn)。與IR LED相對應(yīng)的是光電二極管，它一般用來檢測LED發(fā)出的IR光。當(dāng)IR LED和光電二極管同方向放置時，光電二極管將不會檢測到任何IR光，除非有物體在LED的前面，將光反射回光電二極管。反射回光電二極管的光強與物體到光電二極管的距離成反比關(guān)系。

單一LED和光電二極管相結(jié)合可以檢測一些動作，例如，可以檢測物體是否靠近或遠(yuǎn)離光電二極管，但這僅僅是一維空間檢測。假設(shè)一個系統(tǒng)，其布局如圖1所示，單一LED系統(tǒng)僅使用LEDl與IR傳感器。現(xiàn)在，做三個不同方向的運動來進行檢測。三個方向的運動包括沿圖1X軸從左到右的滑動，沿Y軸從底部到頂部的滑動，以及垂直于圖1由遠(yuǎn)及近，然后由近及遠(yuǎn)的往復(fù)運動。

圖2是三個動作過程中，Silicon Labs Sil120傳感器感應(yīng)IR LED后的輸出值。其中，Y軸是反射的IR光強，x軸是時間。圖2表明，單一LED系統(tǒng)不能區(qū)分這些手勢，其只能檢測到物體正在接近或遠(yuǎn)離傳感器，而不能判別方向。

二維空間檢測由位于不同位置的兩個LED和單個光電二極管組成。從LEDl得到一個測量值，然后快速從LED2獲得另一個測量值，兩個測量值被用于計算二維空間上的物置。其中，一維空間是接近LEDl(左)或接近LED2(右)，而另一維空間是接近或遠(yuǎn)離光電二極管。圖3是與圖2相同的三個方向運動檢測結(jié)果。其中，白線代表從LEDl中讀出的數(shù)據(jù)，紅線代表從LED2讀出的數(shù)據(jù)。從左到右滑動過程中，白線上升，然后是紅線。當(dāng)手從左到右滑動時，LEDl反射IR光到傳感器，然后是LED2。

三維空間運動檢測由三個LED和單個光電二極管組成，LED3與LED1、LED2不在同一直線上，可以把LED1和LED2之間的連線看作x軸，LED1和LED3之間的連線看作Y軸，從光電二極管和LED到被測物體之間的連線看作z軸。圖4顯示了與圖2和圖3相同的測量過程，其中，藍線代表LED3的測量數(shù)據(jù)。當(dāng)手從左向右滑動時，因為手在LED1和LED3上同時通過，LED1和LED3數(shù)據(jù)線同時上升，然后是LED2數(shù)據(jù)線。當(dāng)手從底部向頂部滑動時，因為手先遇到來自LED3的IR光，LED3數(shù)據(jù)線上升，然后是LED1和LED2。當(dāng)往復(fù)運動時，因為手在整個過程中都反射等量的LED光，三個LED測量值是相同的。

當(dāng)IR LED和IR傳感器應(yīng)用于產(chǎn)品時，這些組件通常不會用作裝飾目的而放在外面，終端產(chǎn)品至少需要一個開口或透明窗口，讓IR光透過。

IR LED從窗口中照射出，被外部物體反射后，通過窗口進入sill20傳感器。單一窗口配置的主要缺點是：窗口將導(dǎo)致一些光線被內(nèi)反射到Siil20，即使在檢測范圍內(nèi)沒有外部物體時，大量反射光也可能導(dǎo)致傳感器輸出。

雙窗口設(shè)計使用其中一個窗口用于IR LED，另一個窗口用于傳感器。通過在LED和傳感器之間進行適當(dāng)?shù)母綦x，設(shè)計消除了內(nèi)部反射的問題，為系統(tǒng)提供更好的敏感性和檢測范圍。

對于IR接近感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計而言，選擇何種IR LED是一項非常重要的決定。IR LED視角對最大檢測距離和范圍有很大影響。從LED射出的IR光形成一個圓錐狀，圓錐頂角(大多數(shù)LED能量從這里輸出)被稱為LED視角。

人機界面范文5

通過HMI系統(tǒng)延長設(shè)備無故障運行時間地關(guān)鍵在于生產(chǎn)過程進行優(yōu)化。行之有效地開展維護工作并對故障進行準(zhǔn)確地判斷將有利于共產(chǎn)隔得正常生產(chǎn)。回顧HMI系統(tǒng)發(fā)展地歷程將有助于我們了解HMI系統(tǒng)未來發(fā)展地方向以及如何更好地實現(xiàn)工廠運營地目標(biāo)－提高效率，增加無故障運行時間。

早期設(shè)備

最初地HMI應(yīng)用項目中包含有大量地按鈕開關(guān)、指示燈、選擇開關(guān)和其它簡單地控制設(shè)備，功能僅限于啟動、停止某個設(shè)備，并顯示該設(shè)備地狀況。從某種意義上來說，這也是一種控制系統(tǒng)。這樣地控制系統(tǒng)非常簡單，通常由許多繼電器組合在一起來實現(xiàn)。在當(dāng)時，設(shè)計者地重要設(shè)計思想就是讓控制電路越簡單越好，人機界面地雛形也受到這種思想地影響。

按鈕、開關(guān)以及指示燈在控制系統(tǒng)中地應(yīng)用是一個不小地進步，早期地HMI系統(tǒng)常常不能有效地進行故障診斷，因為他們畢竟太簡陋了。在通用汽車公司，如果一個設(shè)備停止了工作，我們不許通過查看、測試控制系統(tǒng)地電路來找出故障。唯一地檢測技術(shù)就是用探針一一檢查測試點到設(shè)備控制電路、操作臺的導(dǎo)通情況。現(xiàn)在，即便沒有專門的故障診斷功能，HMI和自動化控制系統(tǒng)也能較以前的系統(tǒng)能夠更快地診斷出故障原因。

PLC的引入

可編程控制器的問世給HMI監(jiān)控系統(tǒng)帶來了第一次飛躍。這是，可以通過將所需的設(shè)備連接到PLC上來增加HMI系統(tǒng)的功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，HMI系統(tǒng)不僅能夠與停機的設(shè)備通信，還能夠知道設(shè)備為何停機。

用戶可以通過編程終端發(fā)現(xiàn)程序中出現(xiàn)錯誤的字節(jié)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，PLC甚至可以通過編程來實現(xiàn)自動撥打救助電話。

與此同時，HMI系統(tǒng)的監(jiān)控范圍開始擴大，它能夠與設(shè)備進行通訊并獲取其狀態(tài)信息，同時還能計算某個車間的產(chǎn)量，并通過大量的指示燈來顯示這些信息，這成為當(dāng)時車間中最為普遍的景象。HMI系統(tǒng)獲取了大量的信息，這意味著操作員要觀察比以往更多的指示燈，有時候因為信息太多卻不能進行快速、有效的處理。除非操作員非常熟悉這些機器，否則他將被淹沒在大量的信息中而不知所從。

顯示設(shè)備的引入

從簡單的指示燈到七段數(shù)碼管，再到字母顯示管，通過這些顯示設(shè)備，使得HMI監(jiān)控系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地向操作員反映系統(tǒng)的狀態(tài)，從而減少故障診斷時間。通過我們經(jīng)常在老式計算器上看到的七段式LED顯示屏，用戶能夠更加準(zhǔn)確地獲取設(shè)備地狀態(tài)信息。早期地準(zhǔn)斷系統(tǒng)能在屏幕上顯示一個故障地I/O編號或者某些數(shù)字，用戶需要在手冊上查找這些數(shù)字，從而得到到底發(fā)生了什么故障。

字母顯示管的到來使得HMI系統(tǒng)能夠顯示文本信息。用戶還可以用不同的顏色顯示文本，在文本信息中加入變量，如不同車間的產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。這時的操作員可以輕而易舉地了解更大范圍內(nèi)設(shè)備的信息。但是，隨著被監(jiān)控設(shè)備復(fù)雜程度的增加需要花費大量的時間用于編寫顯示屏的程序。

完全可編程HMI系統(tǒng)

HMI發(fā)展歷程中最為重要的突破在于完全可編程HMI設(shè)備的出現(xiàn)，從此它代替了傳統(tǒng)的按鈕和指示燈。在CRT顯示器上繪制出可編程的按鈕、指示燈燈虛擬對象，工程師再對這些虛擬的按鈕和指示燈進行編程，讓它們按要求顯示出來。

很快，CRT顯示器的局限性顯露出來－每次只能在一個畫面中顯示為數(shù)不多的按鈕。因此工程師必須花大量的時間進行編程，將多個按鈕和指示燈安放在不同的畫面中。這樣，顯著增加了設(shè)計成本。

對于順序機械加工，其加工步驟表很快成為首選的現(xiàn)場用戶指南。工人能夠看到準(zhǔn)確的加工步驟并按照這個步驟執(zhí)行相應(yīng)的操作，加工步驟包括何時加入工件等內(nèi)容。公車果農(nóng)是可以很快地調(diào)整、修改工序。同時，這個加工步驟為小型和大型的應(yīng)用都提供了統(tǒng)一的界面，所以就不再需要多個畫面來顯示整個加工步驟，只需根據(jù)工件的加工情況動態(tài)更新一個的列表即可。

現(xiàn)在，可視化的顯示畫面能夠更為生動地反應(yīng)被控設(shè)備的情況。操作員不僅可以通過文本信息得知哪個設(shè)備造成了停機，而且還能夠在畫面上觀察到機器的情況，并指示出故障設(shè)備的位置。這一功能減少了修復(fù)故障所需的時間，但是為了開發(fā)每個設(shè)備的可視化畫面需要花費不少的精力。設(shè)計的費用將隨著設(shè)備大小和復(fù)雜程度的增加而增加。

當(dāng)前以及未來的HMI

當(dāng)前的HMI系統(tǒng)取得了長足的發(fā)展，實現(xiàn)了過去難以想象的功能，同事其價格也更利于人們的接受。開發(fā)及編程人員使用專門的程序來進行系統(tǒng)開發(fā)，這樣便可以勝任HMI日益增加的功能同時又保持低廉的開發(fā)承辦。現(xiàn)在的HIM系統(tǒng)能夠提供多路按鈕和顯示畫面，從而用意個畫面對工廠中所有相同的設(shè)備進行控制。這樣，開發(fā)人員僅需設(shè)定從哪個設(shè)備采集數(shù)據(jù)用于HMI顯示目的，所示用的功能將通過文字列表顯示出來。因此，在系統(tǒng)中增加新的功能只需要增加一航新的文字即可，從而節(jié)省了屏幕空間。

硬件方面

基于PC的HMI系統(tǒng)在過去十年內(nèi)得到了充分的發(fā)展，但是目前大多數(shù)HMI系統(tǒng)仍然使用為工業(yè)環(huán)境所設(shè)計的專用設(shè)備。基于PC的HMI系統(tǒng)（包括控制系統(tǒng)）存在一系列的關(guān)鍵性問題，因而阻礙了它的進一步推廣。

工業(yè)計算機的成本通常較商用計算機高很多，而且所采用的技術(shù)不如商用計算機先進；

個人計算機通常被用作編程終端，因而不會因它的故障造成整個生產(chǎn)線的停機，但在惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中很少直接采用；

個人計算機的硬盤通常被認(rèn)為最薄弱的環(huán)節(jié)，由它所造成的故障足使其喪失在惡劣環(huán)境，特別是震動環(huán)境中應(yīng)用的機會，因此在某些重要的應(yīng)用中將個人計算機排除在外；

在計算機上添加監(jiān)控軟件和通訊板卡的成本較高，甚至超出了某些專門的工業(yè)控制設(shè)備；

廠商對消費類計算機的產(chǎn)品備件支持年限較短，購買多年前計算機所使用的配件并不是一件容易的事情。但是，工業(yè)控制設(shè)備廠商非常了解用戶在長期使用過程中面臨的問題，因此對其產(chǎn)品的支持年限都比較長；

基于PC的HMI系統(tǒng)憑借技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)顯著改進了上述缺點，特別是在價格上更是有較大的吸引力。隨著觸摸顯示屏和基于WindowsCE操作系統(tǒng)的HMI監(jiān)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，基于PC的HMI系統(tǒng)將是未來發(fā)展的方向。

隨著基于PC的HMI產(chǎn)品的普及，工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用的鍵盤和鼠標(biāo)也會隨之而來。用戶在車間與機器之間的交互式控制也變得如同操作家用計算機一樣簡單。

彩色觸摸顯示屏已經(jīng)開始在商業(yè)領(lǐng)域的HMI系統(tǒng)中應(yīng)用。在雜貨店、電影院、銀行、甚至購物中心都能看到他們。應(yīng)用市場的增長將有助于降低不同尺寸平板顯示器的價格，從而消除價格上的障礙，為更廣泛的工業(yè)應(yīng)用提供可能。隨著小型平板彩色觸摸顯示屏的出現(xiàn)，便攜式人機界面越來越受到人們的歡迎。用戶可以直接拿著這些設(shè)備走到機器跟前進行控制。

軟件方面

越來越多的通用控件能夠在基于PC的HMI系統(tǒng)中使用，例如通過單選按鈕就可以替代原來的選擇開關(guān)，通過復(fù)選框來替代原來的按鈕。這些改變將有助于用戶更加熟悉操作界面，從而減少在培訓(xùn)方面的花費。

HMI軟件的發(fā)展使其能夠在一個應(yīng)用系統(tǒng)中支持多國語言文字，這種功能在當(dāng)前全球一體化的市場環(huán)境中變得更為有用。目前，大多數(shù)的應(yīng)用項目在支持多國語言時需要重新調(diào)整整個項目中每個畫面的文字，但是如果采用文本與應(yīng)用項目分離的方式，在改變語言時僅需要提供相應(yīng)的語言文件包即可。

在HMI軟件的開發(fā)過程中也引入了自動化設(shè)計，在為大量相似的機器設(shè)計HMI系統(tǒng)時，可以通過一系列的向?qū)硗瓿伞ｋS著系統(tǒng)的增加，這樣的自動化設(shè)計能夠明顯降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，特別是對于那些每年都新安裝數(shù)百臺機器的大企業(yè)。

HMI軟件同時提供各種開放功能，它能夠與用戶自定義程序、第三方徹骨女婿以及其他格式的文件緊密集成在一起，從而為用戶的應(yīng)用項目提供更好的支持。例如工業(yè)控制公司能夠提供輔助設(shè)計支持軟件，同時控制系統(tǒng)公司出售更具附加值的產(chǎn)品，這樣便可節(jié)省最終用戶總體投入成本。

相信在不遠(yuǎn)的將來，HMI系統(tǒng)都將運行于MicrosoftWindows操作系統(tǒng)上，專用設(shè)備的HMI系統(tǒng)將逐步退出市場.這樣有助于制造商盡全力研制運行于該平臺的軟件，創(chuàng)建統(tǒng)一的信息交換標(biāo)準(zhǔn)。到那時，獲取診斷數(shù)據(jù)和開發(fā)維護工作將變得更為簡單，從而不再需要用設(shè)備上的HMI設(shè)備獲取診斷數(shù)據(jù)，再用其它的HMi設(shè)備對其展開維護工作。操作員只需要一臺HMI設(shè)備就能對故障設(shè)備進行診斷和維護。設(shè)備上的HMI更能夠和整個車間或廠區(qū)的應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同工作。通過基于PC的HMI系統(tǒng)連接到上層的監(jiān)控系統(tǒng)，將有助于工廠信息系統(tǒng)了解到現(xiàn)場的情況。

未來HMI可能的發(fā)展方向

HMI系統(tǒng)在發(fā)展過程中將不斷增強其功能，同時壓縮總體成本，隨著PC市場的發(fā)展，可能會有如下幾個發(fā)展方向：

三維可視化

為了克服機器可視化圖形設(shè)計所需的高昂費用，今后的HMI系統(tǒng)可能會直接共享機器設(shè)備在設(shè)計階段的參數(shù)數(shù)據(jù)。不再需要花費大量的時間去制作二維的視圖，可以將機器設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，從而在HMI系統(tǒng)中生成更為直接的三維畫面。

邏輯控制與HMI系統(tǒng)的集成

目前，自動化設(shè)計過程只關(guān)注于最初的設(shè)計，在HMI發(fā)展的下一個階段將會提供貫穿于整個系統(tǒng)生命周期的自動化設(shè)計工具。當(dāng)前，在HMI系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)之間存在著密不可分的聯(lián)系，因此今后很有可能將兩者集成在一起。

使用Web集成技術(shù)

HMI系統(tǒng)不斷的革新以來于與其它設(shè)備連接性的增強。有一天，HMI用戶可以通過瀏覽器來觀看其它設(shè)備狀態(tài)，甚至能夠進行控制。車間主管也能夠使用嵌入Web技術(shù)的HMI系統(tǒng)獲取整個車間設(shè)備的信息，以便集中進行管理。

NET－應(yīng)用項目動態(tài)傳輸

人機界面范文6

【關(guān)鍵詞】人機交互；人機界面；評價指標(biāo)；適配性

0 引言

人機界面評價是依據(jù)相關(guān)的設(shè)計準(zhǔn)則以及操作人員自身的體會，判斷人機界面中操作人員與相關(guān)的顯示器、控制器以及輔助部件的匹配關(guān)系設(shè)計是否符合人機工程學(xué)的要求[1]。飛機駕駛員在執(zhí)行飛行任務(wù)時，處于一種信息高度密集的空間環(huán)境中，如果忽略人機界面適配性，將直接影響駕駛員的有效操作，降低完成任務(wù)和安全返回基地的可能性。目前，國內(nèi)雖有一些零散標(biāo)準(zhǔn)可用于評價人機界面適配性工效，但無法系統(tǒng)、綜合地評價方案的優(yōu)劣。本文針對現(xiàn)役第三代戰(zhàn)斗機中人機界面適配性評價指標(biāo)體系進行研究，提出評價意見與建議，為我國戰(zhàn)斗機設(shè)計中人機界面適配性評估提供依據(jù)。

1 人機界面適配性評價指標(biāo)體系構(gòu)建方法

人機界面適配性評價指標(biāo)體系建立是為指導(dǎo)人機界面的設(shè)計，既要保證“機適人”，也要保證“人適機”。因此，在進行人機界面設(shè)計時，以人機界面適配性最大化為原則，對影響人機界面的人機環(huán)三大要素進行分析研究，解決好人控制機器和人接受信息兩大問題[2]。

人機界面適配性評價指標(biāo)體系的建立，首先需明確人機界面中的人機環(huán)因素與相應(yīng)作業(yè)，通過對人機交互作業(yè)進行分析，可使人機環(huán)因素相互作用的過程清晰明了，體現(xiàn)人機界面性質(zhì)的過程符合人的認(rèn)知習(xí)慣；其次分析交互過程中所涉及到的作業(yè)，研究人機環(huán)因素各自特性在交互過程中的體現(xiàn)，選定評價因素；最后分析評價因素，確定評價指標(biāo)，建立人機界面適配性評價指標(biāo)體系，如圖1所示。

可以看出，人機界面適配性評價指標(biāo)體系建立的具體步驟為：（1）分析人機交互過程。以典型任務(wù)為過程分析對象，研究任務(wù)內(nèi)容，列出交互過程中所有相關(guān)的人機環(huán)因素和相應(yīng)的作業(yè)并進行統(tǒng)計與分類。（2）分析人機交互作業(yè)。以步驟（1）得到的作業(yè)為分析對象，用三維矩陣分析人的特性、設(shè)備屬性和環(huán)境條件三者之間的交互過程，交互點上所體現(xiàn)的所有因素就是人機交互過程中需要分析的評價因素。同時這些因素能夠反映人機環(huán)因素之間的相互作用和各自的特性。（3）應(yīng)用取消、合并、重排和簡化四大技巧，分析比較評價因素間的關(guān)系，確定評價因素和評價指標(biāo)。（4）確定指標(biāo)間的層次和結(jié)構(gòu)，構(gòu)建評價指標(biāo)體系[3]。

2 人機界面適配性評價指標(biāo)

在人機界面適配性評價指標(biāo)選取過程中應(yīng)遵循以下三個原則：（1）系統(tǒng)性原則。全面反映評價對象的本質(zhì)特性和整體性能。（2）可行性原則。評價指標(biāo)體系所選取的因素既要考慮因素自身的特點，又要考慮所需的資料是否易于調(diào)查和收集。（3）獨立性原則。所選取的因素要求具有相對獨立性，即同層次上的因素不具有包含關(guān)系或者是因素之間的關(guān)聯(lián)性較小，也是說所選擇的因素，一方面是構(gòu)成評價指標(biāo)體系必不可少的，另一方面彼此要相對獨立[4]。

2.1 飛行員負(fù)荷來源

在實際飛行任務(wù)過程中，飛行員負(fù)荷主要來源于：物理特性、生理特性和心理特性。物理特性從幾何、力學(xué)和熱力學(xué)三方面進行研究；生理特性從感覺特性和生理適應(yīng)性兩方面進行研究；心理特性從人的心理過程進行研究，如表1所示。

表1 戰(zhàn)斗機駕駛艙飛行員負(fù)荷來源

2.2 飛行員負(fù)荷工效評價

2.2.1 操作域/視域/注意域測量

在實際工作過程中，對操作域/視域的測量必須結(jié)合具體的任務(wù)要求而進行動態(tài)測量，并且隨著研究的進一步深入，對注意域的關(guān)注越來越強烈；對動態(tài)操作域的測量可根據(jù)駕駛員在各種任務(wù)背景下的反應(yīng)時間/準(zhǔn)確率來進行；動態(tài)視域/注意域的測量可依據(jù)駕駛員操作時視野區(qū)域的注視空間頻率分布、注視持續(xù)時間、注視分配序列、水平與垂直掃視軌跡幅度及次數(shù)等指標(biāo)來檢測評價。具體序列如下：

①明確信息來源；

②了解信息接受順序；

③確定接受信息中最關(guān)心的信息；

④接受信息的關(guān)心程度；

⑤從接受一個信息轉(zhuǎn)化到另一個信息的切換速度。

2.2.2 三維目標(biāo)拾取

目標(biāo)拾取運動作為人機環(huán)境系統(tǒng)中人機界面作業(yè)的一種基本操作，對于系統(tǒng)的設(shè)計有著重要的影響。可通過設(shè)計進行三維目標(biāo)拾取運動實驗，獲得了大量的實驗數(shù)據(jù)，在實驗中采用計算機測控技術(shù)，并根據(jù)理論研究和實驗分析，建立三維目標(biāo)拾取運動特性的理論模型；最后，采用所獲得的實驗數(shù)據(jù)對理論模型的實驗系數(shù)進行了確定。主要測量指標(biāo)為各種任務(wù)下操作的反應(yīng)時和準(zhǔn)確率。

2.2.3 視覺反應(yīng)適配性

在眾多的視覺信息內(nèi)容輸入（觀察）和輸出（控制）時，必然存在著競爭與優(yōu)先權(quán)的問題。因此，必須研究手眼反應(yīng)適配性問題，通過對觀察識別區(qū)與運動控制區(qū)的實驗測試，根據(jù)二者在空間及時間尺度的單元特征序列數(shù)據(jù)計算并結(jié)合相應(yīng)的任務(wù)要求進行靈活性、協(xié)調(diào)性評價。

2.2.4 作業(yè)效率與視覺功能時間變化特性

有關(guān)實驗表明，隨著作業(yè)時間的延長，飛行員視覺功能會有不同程度的降低，并導(dǎo)致中樞神經(jīng)處理能力下降，即作業(yè)效率下降。其主要原因是視覺感受器所傳遞的信息強度不足，使中樞不能有效響應(yīng)所致，主要表現(xiàn)為飛行員反應(yīng)時間延長。

2.2.5 飛行員生理信息與顯示器布局工效

飛行員的生理信息，如心血管功能、心肺功能、腦功能等，與顯示器布局工效存在一定的關(guān)系，但目前國內(nèi)外研究較少。目前航空醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)人員把生理信息測量內(nèi)容集中頭部水平的動脈搏動、腦電譜及心率等，利用這些參數(shù)來評估駕駛員生理負(fù)荷、認(rèn)知負(fù)荷等。

2.3 人機界面設(shè)計評價

人機界面設(shè)計過程中應(yīng)把握控制器及與之相關(guān)的顯示器關(guān)系明顯的原則，即控制器應(yīng)設(shè)計在鄰近顯示器的下方或右方，以保證飛行員操作控制器時不會擋住顯示器[5]：

①人機界面中儀表、控制器的位置可按功能、順序、一致性、可達性等指標(biāo)分組布置；

②人機界面中儀表、控制器的時空轉(zhuǎn)換分配可通過時滯、使用匹配性、指針標(biāo)度、部件的運動方向等指標(biāo)來衡量；

③人機界面中儀表、控制器的顏色可根據(jù)概念兼容性、視敏度、對比度等指標(biāo)來進行設(shè)計；

④人機界面中儀表、控制器的形狀可依據(jù)用途、空間間距、顏色、視距、操作生理要求等指標(biāo)來確定；

⑤人機界面中的照明評價可采用燈光分布、對比度、亮度、夜視裝置相容性、完全暗適應(yīng)/不完全暗適應(yīng)性等指標(biāo)來反映。

為提高顯示/控制器的信息綜合顯示性能，降低飛行員的誤操作率，就必須從飛行員使用角度出發(fā)充分考慮人對信息感知、分析、評價、決策和操作等各個環(huán)節(jié)生理和心理需求來設(shè)計評價顯示/控制器面板。設(shè)計及評價原則如下：

（1）顯示元件形式的設(shè)計。對于需要定量顯示的信息，可采用數(shù)字顯示方式；對于需要定性顯示的信息，可采用模擬顯示方式，如指針式表頭顯示、圖表顯示和曲線顯示等。

（2）操作單元形式的設(shè)計。對于開關(guān)量信息的輸入，可采用按鍵或按鈕的形式；對于多項選擇信息的輸入，可采用一排按鍵的形式；對于連續(xù)信息的輸入.可采用滑塊形式等。

（3）直接操作形式的設(shè)計。在顯示元件部分，對顯示信息的載體，如曲線、指針等，應(yīng)設(shè)計直接操作形式，使其達到預(yù)定的位置，實現(xiàn)操作方式中顯示元件與操作元件合二為一，操作簡單，增加顯示/控制器面板的“透明性”。

（4）面板的布局設(shè)計應(yīng)符合重要性原則、分組原則及相關(guān)性原則，即：顯示元件按重要性的大小，應(yīng)依布置在面板的第1，2，3，4象限；操作元件應(yīng)按使用頻率的高低依次布置在第4，3，2，1象限。

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分組原則：顯示元件和操作元件應(yīng)按功能分組，分組方法有線框圍合法、顏色區(qū)分法、形狀區(qū)分法和距離區(qū)分法等。

相關(guān)性原則：功能相關(guān)的顯示元件和操作元件，在布置時應(yīng)顯示出它們的內(nèi)在邏輯關(guān)系。

（5）面板分頁設(shè)計，功能較復(fù)雜的顯示/控制器面板可采用幾個分面板形式，分配到每個子面板上的功能應(yīng)簡潔明了，易行員理解，但面板數(shù)也不宜過多，以免造成飛行員學(xué)習(xí)和使用困難。

（6）面板色彩設(shè)計，應(yīng)增加視覺敏感度開減小視覺疲勞。

（7）顯示/操作菜單結(jié)構(gòu)設(shè)計，便行員記憶及使用，最好能做成柔性形式，讓飛行員建立自己的顯示/操作菜單。

（8）圖符設(shè)計，應(yīng)與所要表達的含義有很強且很直接的聯(lián)系，有利行員敏捷操作、記憶與迅速再識別。

（9）“幫助”菜單設(shè)計，應(yīng)符合人的信息處理規(guī)律。應(yīng)提供儀器的功能結(jié)構(gòu)框圖和面向功能的操作順序圖。

3 評價框架

如何對復(fù)雜的人機界面適配性系統(tǒng)進行評價，最簡單、最實用的方法是使其評價單元化。劃分單元的方法有許多種，要依據(jù)具體的評價目的要求來進行劃分。

針對人機界面適配性系統(tǒng)評價特點，劃分單元的一般方法有以下幾種方法：

（1）根據(jù)評價系統(tǒng)中作用的突出性進行劃分；

（2）根據(jù)評價系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的先后順序進行劃分；

（3）根據(jù)評價系統(tǒng)中的不同區(qū)域進行劃分；

（4）根據(jù)評價系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)關(guān)系相對嚴(yán)密程度進行劃分。

劃分評價單元的目的是為了使評價系統(tǒng)的評價過程簡單化，提高評價過程的易操作性，同時也體現(xiàn)了評價單元之間的結(jié)構(gòu)邏輯關(guān)系。評價框架如圖2所示。

圖2 戰(zhàn)斗機駕駛艙人機界面適配性評價基本框架模型

4 結(jié)束語

隨著戰(zhàn)斗機發(fā)展的日新月異，要求飛行員在特定環(huán)境中既能觀察環(huán)境，又能操作和管理復(fù)雜系統(tǒng)和機械設(shè)備。人機界面適配性研究，是飛機駕駛艙面板優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)和根據(jù)，是保障安全飛行和提高作戰(zhàn)能力和效率的重要手段，是研究新一代高性能軍用、民用飛機函待解決的重大安全技術(shù)問題。本文從系統(tǒng)學(xué)角度，全面、綜合地建立了人機界面適配性評價體系，但主要局限于定性分析，有關(guān)人機界面適配性評價體系構(gòu)建精確化、科學(xué)化，還需進一步深入研究。

【參考文獻】

[1]蔣濤.火力發(fā)電廠DCS系統(tǒng)人機界面綜合評價研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2006：5-6.

[2]孫林巖.人因工程[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001：52.

[3]趙君，郝建平，李星新.裝甲車駕駛艙人機界面評價指標(biāo)體系研究[J].人類工程學(xué)，2008，14（4）：53-56.