人机界面

人机界面（共11篇）

人机界面 篇1

用户使用操控设备时总要依赖图标和说明与产品进行沟通, 而不是产品本身传达出来的信息进行人机互动。将人—机—环境的协调关系作为整个人机界面系统进行设计研究, 避免操作者产生各种不适应进而提高人机界面操作性能。

用户和机器之间存在一个面, 这个界面被称作为人机界面, 引为人与产品的交互关系。也就是说机器的运行状态通过界面操作和显示系统传递给用户, 实现从机器到用户的信息传输。产品的用户界面包括产品外观、可视性操作、产品说明和品牌标识的应用。

人机界面中的“人”是指作为工作主体的人, 包括使用者、决策人员、操作人员等。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称, 包括人操作和使用的一切工具和工程系统。笔者以大型设备单晶炉手持操控器这一典型的工业用生产设备为例展开研究, 生产制造业为了追求经济利益, 往往只注视产品功能性而忽略了产品外观设计的宜人性。

设计改良的对象为原厂提供的T80A手操器, 该手操器用于操控单晶硅锅炉生产, 从外观上将整个手操器界面可以分三大区域 (图1) :上方显示器件、按钮操控区、手柄持握部位。公司为节省成本将设计的内部元件直接安装入通用机壳来使用的。但其界面表意不明确, 不能给使用者一个舒心的使用感受更没能实现优良的用户沟通。

一、操控设备人机界面特性

方便良好的操作界面会降低操使用者的误操作, 简易可视性的操作界面会使人与产品之间的情感体验互动变得更积极, 产品操作变得更直观有趣吸引消费者。界面设计不合理就会导致用户操作事故, 严重影响系统运行的安全与稳定, 同时对操作人员造成心理或生理上的伤害。因此分析研究人机界面设计的合理程度就显得十分必要, 操控设备具有以下几个特性。

1. 高准确性。

作为重工业生产领域的操控设备在执行任务时不允许出现任何小的失误。由于操控设备属于系统元件是整个操作系统的一端, 只有保证了产品的准确性, 才能保证设备系统的准确性。

2. 良好的宜人性。

在重型加工作业环境中长时间工作容易使操作者产生不良情绪, 尤其一些涉及生产安全的加工制造企业, 良好的用户操作体验会简单、明确的传达信息同时减少记忆负荷, 此外舒适的外观形态都会体现良好的宜人性。

3. 适用范围广。

操控设备具有高可靠性、高稳定性和高安全性且应用范围广的显著特点, 它所传递出的信息能否可靠地被使用者接收并且准确的反馈, 直接影响其工作效率和操作的舒适性。该手操器设计是单晶炉的附属设备, 属于低批量操控设备设计, 专业化强并与生产安全紧密相关。设计者在设计操控设备时需要谨记用户界面、用户输入硬件 (如触摸屏、键盘、按钮) 、处理元件、电源系统、模制塑料零件等部件之间的相互作用。

二、操控器人机界面分类及设计原则

界面可以分为软界面和硬界面, 软界面是指软件界面, 就是计算机系统中与用户交流的接口通道, 是显示屏看到的计算机显示屏幕的交互界面设计;硬界面则是指硬件界面, 是客观的操控接触面, 是人机交流的媒介, 体现人与产品的交互关系, 亦称用户界面。在产品设计领域我们重点研究硬件界面应用。硬件界面的设计原则有以下几点。

1. 操控设备外观尺度与比例的设计原则。

操控设备通常分控制区和持握区, 运用“黄金分割”的原则安排各部件, 线条的分割需体现规则和秩序, 同时设备表面忌转折面过多, 一方面防积存污垢另外减免对手掌心的过度施压, 简洁和稳定感的造型更能突显设备的严谨、可靠性。

2. 操控设备控制面板的布置原则。

操控设备控制面板长宽尺度应该按手掌尺寸、视线范围的操作要求进行设计。如显示屏幕和操作按键的设计, 尤其是按钮应按使用中功能不同区域进行划分, 比如单晶炉操控器应根据功能需求不同, 进行大小、形状、类别及位置的设计。例如可以利用三角形本身的形状特征结合功能需求强化了方向指示性 (图2) , 合理的操控面板会提高工人的认知度。

3. 操控设备外观色彩的设计原则。

色彩作为产品设计构成中极为重要的构成因素, 任何产品, 光靠良好的性能、美观的造型是不够的, 其色彩也非常重要。首先, 产品的主色调必须根据产品功能来决定;其次, 应该考虑到改产品使用的环境和气候条件、温度等因素。另外, 还要注意产品的形状、质地与色彩的统一。比如空调一般不太适合用纯暖色, 若选用纯度高的暖色往往给人一种制冷效果特差的感觉。

根据说设计的产品属性来选用合适的色彩系统, 为了使应使操作者在工作时保持平和的情绪和愉悦的心情, 在色彩应用上不宜过沉闷, 也不于刺激与兴奋。一般此类工业产品需注重安全色的应用。多用黑白色配以安全色, 具有适当的对比效果。此外还可以利用色彩来对设备形态进行修正达到视觉上的稳定性, 利用分割错觉调整视觉上的尺寸比例感觉, 达到视觉上的平衡增强产品的重量感。我国标准规定的安全色为红色、黄色、蓝色、绿色四种, 并规定黑、白两种色为对比色。安全色的四种颜色具有以下特性:红色:醒目明显, 能使人产生兴奋感和刺激性。辨认度很高, 所以用其表示危险、禁止和紧急停止的信号。但容易使人神经紧张, 有不安感。黄色:黄色是明度最高的颜色, 比红色更高, 黄色与黑色组成的条纹是视认性最高的色彩, 特常用作警告信号。蓝色:注目性和视认性虽然都不高, 但与白色配合使用会产生较好效果, 因此适合用作指令标志的颜色。绿色:绿色是环保、年轻的代表, 具有舒适、安静、安全等的心理效应, 所以用作提示安全的信息。

4.

另外, 还有很多影响因素, 如工作环境与安排、人体因素的设计、物理空间与安排、照明、环境气氛、噪音和运动影响等。

三、结语

友善的用户界面不但能增加产品使用的方便性, 也能减少使用错误, 使产品发挥最大的功能。在界面设计中强调交互, 一方面是人主动的接受和反馈, 另一方面是来自物的信息传递。在进行界面设计时要顾全局, 设计者要充分考虑到操控设备整个系统中功能、情感、环境的综合性, 提高对用户体验设计的关注。

人机界面 篇2

人机界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。但如果人机界面出现故障，我们改怎么做呢？

一、人机界面无响应，按触摸任何部位都无响应

处理方法：遇到这种情况，首先检查各接线接口是否出现松动，然后检查串口及中断号是否有冲突，如果是由于冲突引起的，那么应调整资源，避开冲突。

其次，检查人机界面表面是否出现裂缝，如发现有裂缝应及时更换。此外，还需要检查人机界面表面是否有尘垢，若有，用软布进行清除。观察检查控制盒上的指示灯是否工作正常，正常时，指示灯为绿色，并且闪烁。

如果上面的部分均正常，可用替换法检查人机界面，先替换控制盒，再替换触摸屏，最后替换主机。

二、人机界面正常但电脑不能操作

一台人机界面，经试验其本身一切正常，但接上主机后，电脑不能操作。

处理方法：对于这种情况，原因有二。其一，可能是人机界面驱动程序版本过低，需要安装最新的驱动程序。其二，可能是在主机启动装载人机界面驱动程序之前，人机界面控制卡接收到操作信号，只需重新断电后，再启动计算机即可。

三、触摸不准

一台表面声波人机界面，用手指触摸显示器屏幕的部位不能正常地完成对应的操作。处理方法：这种现象有2种原因。第一种可能是声波屏的反射条纹受到轻微破坏，如果遇到这种情况则将无法完全修复；第二种可能是声波人机界面在使用一段时间后，屏四周的反射条纹上面被灰尘覆盖，可用一块干的软布擦拭。

人机界面 篇3

摘 要：本文介绍了智能节能家居控制的现实意义，针对目前的智能节能家居现状设计了该款针对智能移动设备的远程控制系统。APP图标简洁，能体现绿色设计的设计理念。该系统能够提供友好的人机交互界面，可以提供直接有效的查询管理等控制功能。

关键词：智能；节能；远程；APP；人机界面

1.前言

智能家居是以居住点为平台，利用通讯技术，网络连接技术，自动化控制技术，防火墙技术，网络布线技术，视频音频传输技术等将家庭生活中的相关设备集成，使得家庭事务关系高效化。在智能家居控制技术的支持下，用户可以随时随地控制家居，创造更加舒适化、安全化、人性化、智能化的居住环境。主人可以在下班的路上打开家中的空调，炎热的夏天，回到家便可以感觉清凉；可以远程控制屯饭煲、微波炉、热水器等，回家便可以吃饭洗澡；可以远程监控室内环境，随时了解家中状况，确保了安全舒适的家居环境。现代家居不仅将一些静止的设备转变为具有能动智能的工具，使得家居与外部环境保持信息的交流，实现了信息的全方位交互。

2.智能节能家居远程控制系统设计

随着智能移动设备的日益普及，智能移动设备作为智能家居的控制终端将成为智能家居系统的发展方向。此次项目设计的智能节能家居控制系统以平板电脑或智能手机为控制终端，实现对家居设备的操作和控制，减少室内控制器等硬件设计的复杂度，不必破坏隔墙，不必购买新的电气设备，系统可以简单安装，减少了用户的使用成本；系统可以只与照明设备或常用的电气设备连接，将来也可以与其他设备连接，以适应新的智能生活需要，具有良好的可扩展性；友好的图形交互界面，界面直观美观，所见即所得，具有良好的用户体验效果。系统可以随时随地控制家居设备，实现其相关功能，实现了“出门在外，家在身边”的智能家居控制的理想境界。

该智能家居控制系统通过无线和有线网络、蓝牙等技术手段，实现对赋予“智慧”的用电设备的本地、远程控制和管理。其主要功能是实现室内家居设备的实时监控任务，如照明设备、空调设备等的集中监控和管理，并提供故障诊断，报警功能，保证家居设备安全、高效地运行。系统还包括快捷服务功能，为用户提供天气预报、手机归属地查询等功能，为用户带了便利的生活环境。

该智能节能家居APP是以Android或ios两大智能手机系统为依托的智能家居系统控制软件，通过无线、有线网络，蓝牙技术等。软件提供友好的人机交互界面，是用户直接接触的用于查询、管理、控制各家用电器最有效而直接的工具。软件不仅要实现查询、管理、控制各家用电器的功能，保证功能的全面性、稳定性、便捷性和实用性，还由于人们对视觉方面的需求，要尽量使软件界面做的美观而精练。本系统细化到各种家居家电模块，包括电视、电脑、冰箱等等。程序可以实现的功能主要包括敏感信号的监控、电气设备的开关控制、红外人体监控、紧急报警等，为留守儿童，孤寡老人，上班族提供了非常大的便利。

客户端系统登陆界面如图1所示，输入完账号密码并点击按钮后，从输入框中取得用户名与密码，并与从Web服务器数据库中取得的数据进行对比，密码正确则跳转到主界面，否则跳出提示密码错误。用户登录成功则系统直接跳转到系统主界面，用户可左右滑动屏幕，自由选择。

该智能节能系统分为智能控制系统与远程控制系统两个方面，智能控制中当传感器收到敏感信号例如二氧化碳浓度高于设定值时，将自动打开窗户通风，免于对人体造成伤害，当抽油烟机检测到厨房内的有油烟时自动启动油烟机排烟，开启人们的智慧生活。远程控制模块为用户手动操作控制家庭中的一些电气设备如：电灯、电饭煲、空调等。点击灯控按钮进入灯控界面，通过触发ON/OFF事件，用户所控制的电灯会显示开、关两种状态，也可进行灯光亮度的调节。灯控界面下端有房间选择，可根据用户需要对自己想控制的房间的灯光进行远程设置。点击右上角的“+”按钮，用户可自行添加灯控区域。

智能家居系统是因人们对家居生活的更高要求而产生的，它的发展也会因为人们的要求的变化而发展，把握住消费市场的方向，会跟着人们对家居系统的要求的提高而变得功能更多样化，稳定性和可靠性都大大提高。智能家居是多种技术融合的产物，它的发展速度和发展的方向还会受到这些技术的发展的制约。

3.结语

随着智能家电的发展和成本的降低，智能家居控制系统必然会和家电行业结合，从而使智能家居系统配备家电产品。通过系统的整合，使整个系统的安装和调试更加系统，减少重复投资，降低安装和调试的费用，生产物美价廉的产品，使智能家居得到更好的普及，使智能家居走入一般人家，向“平民化”转变。随着相关技术的发展和人们对家居系统不断提出更高的要求，智能家居控制系统必将成为未来住宅的发展趋势，走进普通居民的家居，进一步提高居民的家居生活品质与品味。

参考文献：

[1]庞怡，许洪光，姜媛.即时通讯工具现状及发展趋势分析[J].科技情报开发与经济，2006（10）：169-170

[2]周洪，胡文山，张立明等.智能家居控制系统[M].北京：清华大学出版社，2000.

[3]鹿曼.基于Android的智能家居控制系统的设计与实现.山东：山东建筑大学，2013

[4]陆阳.基于Android的智能家居控制系统的设计与实现.太原科技大学，2014

人机界面上位机图元设计 篇4

工控软件中图形组态是最重要的组成部分,组态软件和HMI软件上位机部分有很大的相似之处:对页面上图元文件的组态。面向对象的程序设计,让图元的管理维护简单易行,就完成了图元设计的基本功能。此外相似类型的图元,在属性的设计上尽量继承同一个基类,避免重复定义,同时让用户在使用时更加方便。

2 系统实现

2.1 开发环境

整个系统采用面向对象的程序语言Delphi实现,使用Delphi 7 作为开发环境。Delphi是快速开发工具,有一个功能强大的组件库(Component Library)。我们利用Delphi组件库体系结构中灵活的组件和类技术,开发一个具有文件(File)、编辑(Edit)、窗口(Windows)、通讯(Communicate)和帮助(Help)等功能的图形编辑系统。

2.2 窗体的设计

这个系统总体上采用多文档窗体(MDI)设计,新建项目的时候选择MDI Application,用这个作为父窗体。此外系统中需要一个主组态界面fmdesign,在这个界面上编辑图形;需要一个工具窗体fmtool,从这个窗体上选择图元,供fmdesign绘制。需要一个属性窗体fmProperty,用于配置fmdesign页面上的图形的参数,还需要一个项目窗体fmprogect,在这个窗体上选择项目中的其他一些页面。这几个窗体采用fmMDIChild样式,作为子窗体。考虑到在页面设计的时候可能存在一个用户工程中需要多个页面的情况,在页面设计窗体中使用Tpagecontrol控件,用page来管理各个页面的图元对象。图1是系统的几个窗体

2.3 图元类的设计

这里讲的图元是广义的图元,不仅指直线、矩形、圆、椭圆等图形,还包括文本,以及由这些简单图元组合而成的复杂图元。在窗体上绘制图元,需要定义图元的位置、大小等几何属性,还需要定义一些样式属性(画笔颜色,填充颜色,线宽)等。要绘制、修改图元需要得到图元的控制点,根据处理控制点的方式不同分成两种类型,分别处理。

2.3.1 矩形结构的图元(矩形、椭圆、圆、文本、复杂图元等)

绘制这类图元的时候,图元决定了一个矩形区域,图元的高度、宽度属性跟矩形区域的宽度和高度相对应(如图2)。在绘制、修改图元的时候只要捕捉矩形的边界,可以通过修改矩形的边界来达到修改图元属性的目的。TGraphicControl类定义了一个TCanvas对象,还有一个Paint虚函数用于被重载。把Canvas对象的Width和Height属值给图元的Width和Height。为了给图元增加样式属性,在子类中增加Fpen,FBrush两个属性对CANVAS中的pen,Brush赋值。

为了避免重复定义,提高代码的重用性,在TGraphicControl和图元之间增加一个类(TRectXY):处理矩形结构的图元的公共的属性,作为矩形结构图元的父类。

以指定的宽高,绘出矩形。其他的图元类类似。

对这类图元的选中、移动、放大缩小、复制、删除等操作,选中操作是基础,这里主要判断鼠标左键按下时鼠标光标所在的点是否在某个图元对象的canvas对应的矩形区域内,如果在则在canvas的四个角上绘出小正方形以表示这个图元被选中。可以把图元的操作做成一个类,集中管理。

2.3.2 非矩形结构的图元(直线、折线、多边形等)

这部分图元的管理要复杂一些,比如折线在绘出重新修改的时候需要多个控制点,那么以上那种基于矩形图元的概念就不够了。在图元的属性中我们定义一个二维数组(X1,Y1),(X2,Y2)……(Xk,Yk)用于保存各个控制点的坐标,数组的长度k由新建图元的时候控制点的个数确定。只需取max(X1,X2……Xk),min(X1,X2……Xk),max(Y1,Y2……Yk),min(Y1,Y2……Yk),在控制点序列中找到包含这些控制点所在的最小矩形区域,我们把图元绘制在这个区域所决定大小的一个Canvas对象上,在这个控制点我们采用把图元直接绘制在一个canvas对象上。所以这类图元我们可以继承TRectXY类,增加一个控制点数组属性。

为了提高选中操作时的相应速度,首先判断点击点是否在一个矩形区域内,如果在一个非矩形结构图元的矩形区域内,再显示这个图元的控制点。

在设计图元的时候把图元的各个控制点保存在图元的属性之中,根据一定的算法判断出选中图元后,在各个控制点处绘出高亮小正方形,通过擦除重画的方式实现对图元的修改。

这类图元没有width,height这样的属性,控制点数组是这类图元的核心属性,paint函数中根据数组中的点绘出图形。还有就是IsSelected函数的定义,判断这些图元是否被选中。

也可以专门定义一个图元管理类,管理这类图元。

2.4 文件的保存

在程序的运行过程中,图元作为对象保存在内存中,不保存在文件中,只有在用户点击保存的时候,才把图元保存在文件中,这样避免了频繁的读取文件,提高了系统的运行速度。文件的保存需要对每一个图元的属性记录在文件中,本文把属性都保存在行文本文件中。用户保存文件时,程序对整个工程中的页面作一个扫描,对每一个页面上的图元逐一进行扫描,把图元的标志字段、图元的属性作为行文本保存在文本文件中。不同的图元类型,用关键词区分,每个图元单独占一行,一个图元的各个属性之间用分隔符“,”分割开。例如页面上有两个图元分别是矩形和椭圆,在文本文件中为

分别表示矩形,位置在屏幕上的(103,45)处,宽度为80,高度为30,画笔颜色为黑色,填充颜色为白色,画笔宽度为1;椭圆,在屏幕上位置为(279,50)宽度为100,高度为50,画笔宽度为1,颜色为黑色,填充颜色为红色。

2.5 文件的打开

文件的打开跟文件的保存过程相反,需要把文本文件还原为窗体上的图形文件。这样在打开页面文件的时候,根据保存文件时的结构,逐行读取文本,碰到图元标志关键字,系统调用相应的类创建对象,对象的属性来自行文本后面的属性字段。顺序是先创建页面对象,然后再每个页面上创建相应的图元。

3 结束语

本文论述了人机界面软件中上位机创建图元库的一般方法,并用Delphi语言做了实现。通过一定的编码规则,可以把文本文件转换为二进制形式,把二进制文件下载到人机界面下位机,可供下位机解释运行。这个系统满足了人机界面的设计需要,实际运行中效果良好。

参考文献

[1]徐承志,张振东.基于OO技术图形编辑器的设计.电脑学习,第6期,P25-26.2004.12.

[2]王伟,张淋江.基于Delphi组件技术的文本编辑器的实现.郑州牧业工程高等专科学校学报,27卷,第4期P32-332007.11.

人机界面 篇5

关键词：人机交互 功能 隐藏

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）10-0146-02

一 驾驶操控的安全隐患

随着汽车电子技术的迅猛发展，汽车配备的电子设备越来越丰富，为了使汽车满足各种消费者的需求和爱好，适用于各式各样的人群，汽车内部人机交互系统有着越来越宽泛的研究空间和市场需求。但是在功能日益齐全、驾驶日益舒适的同时，操控界面变得按键繁多、操作冗杂，不同程度增加了驾驶者的操作动作，分散了驾驶者的精力。虽然汽车主动安全系统和被动安全系统日益成熟，但是驾驶者的安全驾驶仍然是主要方面。在汽车驾驶舱内部的驾驶操作中，安全隐患主要分为三个方面：驾驶误操作、多媒体干扰、生疏慌乱操作。

首先，驾驶员的误操作是当今诱发交通事故的一大隐患，功能按键的增多就一定程度上增加了误操作的几率，加之复杂路况的不确定性，提高操作准确率是十分必要的。例如组合开关即是不停地开关操作，对于灯光的控制是每一位驾驶者都经常使用的。当需要在高速公路上超车时，或是当鸣笛系统起不到应有的效果时，晃几下大灯是在所难免的。但如果不停地进行手动开关动作，那就是一件误操作了。因为开关触点在打开和关闭的瞬间通过的电流要高出平常状态，交易将开关触点烧毁，甚至造成更大的系统损坏，威胁驾驶安全。

随着车联网、电子信息技术的日益完善，驾驶者需要通过更多的按键、触控来分散注意力去下达指令，这不仅造成了对方向盘把控的懈怠，而且从行车路况中转移了视线。例如行车过程中如果需要手动输入导航信息，繁琐的操作必将分散驾驶者的注意力，且视线无法同时兼顾路面信息和导航输入。空调、导航、娱乐等多元化配置的丰富是种进步，但控制这些功能的方式不该变得繁琐，用更少的按钮涵盖更全面的功能才是理想状态，就像苹果公司一贯秉承的理念一样，用最简洁的按钮涵盖必要的操作，少即是多。

造成駕驶安全隐患的因素有很多，除了客观路况的不确定因素，驾驶者的能力、习惯、心理、品质和情绪状态等，都直接或间接的关系到驾驶安全问题。在增强驾驶员的技能培训和安全意识的同时，不断完善的汽车人机交互操作系统对减少安全隐患、避免交通事故就尤为重要。例如避免驾驶员因经验不足或慌乱的将雨刷器与转向杆混淆，导致转向信息无法传达给其他驾驶者，因而极易引发交通事故。

二 汽车界面设计的历程

1传统面临挑战

传统的汽车界面设计主要是基于方向盘、物理按钮和控制杆等交互形式的。经过了百年的汽车发展历史，汽车界面的物理交互方式已经相当成熟，曾被认为是效能较高的交互模式。但是，随着互联网、智能交通和多媒体等信息系统的逐步发展，汽车不再仅仅是单纯的代步工具，更是方便生活、出行、办公和娱乐的全能选手。新的功能不断涌入汽车，使得按键和旋钮等物理操作器急剧增多，将无法承载繁多功能的需求。

2海量的信息

从以人为中心的角度出发，通过驾驶员主要的交互行为，可以将当下的汽车驾驶舱内人机交互界面（如图1）划分为：主驾驶界面、辅助驾驶界面、车内外信息交互与娱乐界面、移动设备与车的整合交互界面。主驾驶界面主要是驾驶员操纵方向盘、查看前方路况、踩踏油门、制动、离合器等踏板的基本操作：辅助驾驶界面包括查看仪表盘信息、操作雨刷、灯光控制、智能驾驶系统（如自适应定速巡航）、停车辅助，帮助保持车道，保持稳定速度的同时又与前车保持安全距离，警告各种潜在危险等辅助驾驶操作；车内外信息交互与娱乐界面包括收听广播音乐、车内娱乐、电话、GPS导航，以及在线收发邮件和短信等，用户可以获得汽车当前状态的信息，汽车传感器获得的信息以及通过网络整合的信息（如天气和交通状况）。

随着人机交互系统的深入发展，现今可以见到诸如HUD平视显示系统（即抬头显示）、多功能方向盘、方向盘换挡拨片等比较便捷的配置，使得驾驶者尽量减少手掌离开方向盘，减少视线偏离路面状况，这无疑是种进步，而这些装置已经一定程度地应用在汽车市场中。但是增加了这样的配置之后，往往同样一种功能会有两个按键或操控方式可以同时执行，这样就更多增加了驾驶界面的按钮。按键的增多就会在面临选择的时候发生迟疑，分散驾驶者的注意力，甚至下达错误的指令。再如一些仅在特殊情况使用的按钮按键非常影响驾驶者的操作，例如夏天的时候在20℃以上的天气状况时，暖风按钮就没有实际功能意义。

3如何准确选择

那么问题在于，是否可以将按键在不需要的时候不提供给驾驶者以选择的机会。不断发展的智能交通系统以及“车对车”交流技术，使有关汽车所在环境的可用信息增加，但是问题的关键在于驾驶员如何选择信息，如何将大量的信息有序高效地呈现给驾驶员。设想某些功能的操控在激烈行驶或是复杂路况中为了避免分散驾驶者的注意力，可以设定为不建议使用的功能，并且自动对该功能进行隐藏，然后在驾驶路况平顺或驻车的时候自动恢复其功能显示。

三 功能隐藏方式

对于汽车驾驶仓内部的人机交互系统，不同的功能有不同的实现方式，诸如按钮、拨杆、旋钮等。不同的功能操作模块需要根据使用的频率和便捷性合理的布控，既要做到指向清晰、提示准确，又要达到顺畅的交互体验。根据驾驶状态和需求层级，需要将功能按键划分不同的模块，设定隐藏方式和启闭状态。

1色彩的快速识别

目前市场上主流的中控灯光颜色有蓝色、白色、黄色和红色等，也有的车主自行改装为多色调的氛围灯光。对于驾驶仓内部操控系统的灯光设计宜将重要功能按键和提示设置成常亮的冷光色调，如蓝色、白色等，以突出其重要性。对于非必须按键和在特定驾驶状态非必要的功能模块宜采用弱光暖色，如黄色，来降低驾驶者对其的注意力，进而降低误操作的可能性。也可以根据驾驶者的用户体验感受将将重要功能设置为其敏感的灯光颜色，再配以次级醒目的配色来组合，例如某驾驶者喜欢暖色调的黄色卤素灯作为主要色调，且对暖黄色最为敏感，这样就可以提高视觉辨识度和反映速度，减少分散驾驶注意力。

2多功能按键

为了减少中控操作的繁琐和误操作的可能性，可以將一些按钮设置成一键多功能按钮，例如将GPS按钮进行升级，操作过程如下：按一下为调出GPS导航界面，并显示驾驶员所在位置；连按两下，连接SIRI或者语音识别系统，驾驶者通过智能语音系统下达目的地、空调、多媒体娱乐等指令；长按5秒，会通过使用SIM系统和卫星定位系统，自动向救援中心发出一个文字求救讯息，包括本汽车的车型、车牌、车主信息和GSM电话号码以及实时卫星定位数据。

3板块滚动隐藏

目前市场上的中高配车型都装有大屏幕的触摸中控，这样做虽然节省了空间和集成电路，但是把大部分控制都集成到触摸屏上，也有相对较大的安全隐患。出于安全性和操控性的考虑，应当保留部分按键和旋钮，况且有相当一部分驾驶者独爱旋钮的阻尼感。不妨设计出一个多层滚动控制的中控面板，不同功能类型模块继承在不同的面板上，每个面板通过滚动来切换，包括标准驾驶面板、夜间行驶面板、特殊气候行驶面板等。例如在雨天行驶时切换滚动到特殊气候控制面板，这时防滑功能和自动雨刷等功能就一目了然了。这样就可以避免功能按键琳琅满目，众多的信息选择干扰驾驶者的操控。传统汽车上的中控台已经不复存在，为了达到极致的轻量化和便捷化，所有多余的东西都可能被拿掉。必须的仪表显示，用高度集成的方式重新设计，转向控制模块不在局限于圆形的方向盘形式，更多的操控方式应当用于转向控制的设计，这样将有助于进一步智能化驾驶，解放过多的上肢操作，化繁为简。

总结

随着计算机技术和网络技术在交通工具运输领域的广泛应用和车载技术的不断发展，汽车的内部空间、人机界面、操作和交互过程正在发生革命性的变化。当前，汽车内部的信息模型已经从单一的行车和车况信息模型逐步发展成为包括汽车信息、汽车间（Car to Car）信息、汽车和其他信息载体交互的信息在内的复杂信息体系。在这样的复杂信息体系下，驾驶员除了完成控制汽车、保持车道、监控道路状况等主驾驶任务外，还执行这大量和驾驶无关或不直接相关的驾驶次任务，这些次级任务会在不同程度上占用驾驶员的视觉资源、认知资源和动作资源，分散驾驶员的注意力，产生较高的认知负荷。许多研究都已经证明以车内信息交互为代表的次级任务严重影响着驾驶员的驾驶效能和交通安全。尽管如此，追求复杂是人类对产品功能和情感体验需求的体现。因此，问题的关键不是简单地减少复杂，而是通过精心的设计来良好地管理复杂，为用户提供复杂但易用的产品。

软件GUI人机界面测试研究 篇6

目前的应用程序, 主要是用户是通过图形界面 (GUI:Graphic User Interface) 和系统进行交互。系统向用户提供了丰富的图形对象, 如按钮, 列表框, 菜单等。图形对象的存在, 使应用程序使用起来更加容易和简单[1]。

人机界面是用户与系统之间进行信息交流和传递的媒介。最初的软件测试往往是只注重于测试软件的功能和性能, 而忽视了界面的使用者在人机界面中的重要性。随着计算机网络技术的迅猛发展和生产成本的大幅下降, 软件人机界面测试现在也愈发得到了重视。

1 GUI人机界面测试的技术特点

GUI人机界面测试是困难的, 这主要是因为有以下几个方面的原因:

1.1 一个GUI的可能接口空间是非常庞大的

每个GUI活动序列可能会导致系统处在不同的状态上。一般来说, GUI活动的结果在系统不同的状态上是不同的, 这样就必须在一个庞大的状态集上进行GUI测试, 即使借助于自动化测试, 这个工作一般也难以完成[3]。

1.2 GUI的事件驱动特性

由于用户可能会单击屏幕上的任何一个像素, 因此对GUI来说, 可能会产生非常多的用户输入, 模拟这类输入是困难的。

1.3 没有合适的自动化测试工具

GUI测试的覆盖率不同于传统的结构化覆盖率, 理论上不够成熟。目前的自动化测试工具如:QARun、Win Runner等, 均存在一定的不足。比如:大多采用捕获/回放技术获得测试脚本, 缺乏充分性;当被测系统发生改变, 获得的测试脚本不易修改;只能被动捕获被测试系统的执行信息而不能和被测试系统进行交互, 且有选择地捕获被测系统的执行信息[2]。

1.4 界面的美学具有很大的主观性

界面元素的默认大小、元素间的组合及排列次序、界面元素的位置、界面颜色等对不同的用户来说可能会有不同的结果, 因此如何才能代表大部分用户的意见也是界面测试的一个难点。尤其测试人员之间在这些方面的不同意见可能会导致开发人员的抵制。

1.5 有时界面与功能混杂

糟糕的设计使界面与功能混杂在一起, 这使界面的修改会导致更多的错误, 同时也增加了测试的难度和工作量。

2 GUI人机界面测试的一些原则和建议

综上所述, 图形用户界面 (GUI) 由于拥有大量的状态、基于交互和事件驱动的输入以及复杂的图形输出界面, 使得GUI人机界面测试成为当前研究的难点[4]。由于业界尚无统一的标准, 我们不妨从如下角度来进行软件GUI人机界面测试。

2.1 一致性测试

一致性使软件人机界面的一个基本要求。目的是使用户在使用时, 很快熟悉软件的操作环境, 同时避免对相关软件操作发生理解歧义。这要求我们在进行测试时, 需要判断软件的人机界面是否可以作为一个整体而存在。我们可以从下面一些方面进行一致性测试:

(1) 提示、菜单、帮助的格式、术语是否一致; (2) 各个控件之间的对齐方式、输入界面和输出界面在外观、布局、交互方式上是否一致; (3) 功能类似的相关界面是否在在外观、布局、交互方式上是否一致, 存在同一产品族的时候, 是否与其他产品在外观、布局、交互方式上是否一致 (例:Microsoft Office产品族) ; (4) 多个连续界面依次出现的情况下, 界面的外观、操作方式是否一致 (当然可能会有例外, 比如操作结束的界面) 。

2.2 信息反馈测试

假设软件的最终用户是一个初出茅庐的生手, 那么他在操作软件时肯定会出现这样或那样的错误, 比如输入非法数据、做出错误操作, 等等。这要求我们的人机界面有足够的输入检查和错误提示功能。通过信息反馈, 用户得到出错提示或是任务完成的信息。但有些不幸的是, 我们很多系统都在此方面做的不尽人意。

(1) 系统是否接受/拒绝客户的正确输入并做出提示 (例:弹出警告框、声响等) ; (2) 系统是否在用户输入前给出用户具体输入方式的提示; (3) 系统在界面 (主要是菜单、工具条) 上是否提供突显功能 (比如鼠标移动到控件时, 控件图标变大或颜色变化至与背景有较大反差, 当移动开后恢复原状) ; (4) 系统是否在用户完成操作时给出操作成功的提示 (很多系统都缺少这一步, 使用户不清楚操作是否成功) 。

2.3 界面简洁性测试

你的人机界面是否简洁明了, 易于用户使用?用户在填写需要输入的信息时是否感到不知所措?用户填完信息后是否找不到“确定”按钮?实际上, 一个处理该类测试的原则性的东西就是:干掉多余的东西, 尽可能分组。

(1) 用户界面是否存在空白空间 (没有空白空间的界面是杂乱无章的, 易用性极差) ; (2) 菜单深度是否在三层以内, 建议不要超出三层; (3) 界面控件分布是否按照功能分组 (菜单、工具栏、单选框组、复选框组、Frame等) 。

2.4 用户动作性测试

用户在使用软件时, 自然希望动作越少越好。我们的系统能应该让用户尽可能地“偷懒” (少点击鼠标, 少记命令等) 。从这个角度出发, 测试人员应当站在最终用户的角度来进行此项测试。

(1) 是否存在用户频繁操作的快捷键, 是否允许动作的可逆性 (Undo, Redo) ; (2) 系统是否提供模糊查询机制和关键字提示机制减少用户的记忆负担 (比如搜狗拼音输入法的模糊音设定) ; (3) 系统出错是否存在恢复机制使用户返回出错前状态 (如:Office产品的文件恢复) ; (4) 在用户输入数据之前, 用户输入数据后才能执行的操作是否被禁止 (如特定的按钮变灰) 。

2.5 行业标准测试

每个行业都有自己的一套标识体系。请尽可能不要与其“撞车”。这就需要我们的人机界面测试人员对软件行业的符号体系有所了解, 否则将很难担此大任。

(1) 界面使用的图符、声音是否符合软件所面向领域的行业符号体系标准; (2) 界面使用的术语是否符合软件所面向领域的行业命名标准; (3) 界面的颜色、背景是否与行业特征相近。

2.6 软件个性界面测试

每一个软件也应当具有自己的一些个性, 这些个性是体现软件开发商和所面向的用户领域的特定需要。我们对于软件个性界面的测试原则就是既要突出制作商, 又不能喧宾夺主。

(1) 软件的安装界面是否有单位介绍或产品介绍, 并拥有自己的图标; (2) 系统启动需要长时间等待时, 是否存在Splash界面, 它是否包含或反映制作者信息; (3) 软件是否有版本查看机制, 版本说明上是否有制作者或是用户的标识。

小结

总而言之, 软件人机界面的测试需要一个立足“共性”但又要强调“个性”的测试思路, 软件人机界面的测试与其他类型测试不同, 更加强调从用户的角度、审美观去看待待测软件。在这些方面进行测试, 自动化测试工具就无能为力了。很多时候, 需要在强调规整和强调个性间进行权衡。这迫切需要我们的界面测试人员用大脑去思考, 用心去体会。这对人机界面测试人员在审美观上也是一个极大的挑战。

参考文献

[1]刘一帆, 古乐野.Windows应用程序界面测试技巧[J].计算机应用, 1001-9081 (2001) 08-0081-03.

[2]姜卫, 汪厚祥.图形用户界面的测试自动化[J].舰船电子工程, 2004 (04-141-50) .

[3]李庆义, 岳俊梅, 王爱乐等.软件测试技术[M].北京.中国铁道出版社, 2006.

感情化的人机界面设计 篇7

在人们进入信息社会之后, 各种产品包括各式各样的机器、计算机的出现, 使得人与机器的关系达到一个前所未有的紧绷状态, 人与机器应当以怎么样的一种关系存在?人与机器之间是否应当有一种和谐有序的交流和互动。

人与人之间, 通过交流和互动促进相互间的关系、增进相互间的感情。在生活日益紧张、竞争愈激烈的时代, 人们追求更多的是“情感和体验”, 设计师要突破已有的观念的桎梏, 来解决不同社会文化下的射击时间问题。本文将以情感化设计为依托进一步阐述如何更好的设计人机界面。

1 情感化设计

唐纳德·诺曼先生在《情感化设计》一书中强调了产品的情感力量。随着机器变得越来越有能力, 并越来越多的承担人类的工作, 设计者面临的一个复杂任务是决定怎样构建他们, 究竟怎样使他们之间进行交互, 以及使他们和人类进行交互。与动物和人类拥有情感的理由一样, 机器也是需要情感的。请注意, 这不是人类的情感而是适合机器人自身需要的情感。

一个让人心情愉悦的产品, 人们在使用过程中会忽略掉它的不好, 我们心里会认为这是一个美丽的东西, 光看着就让我高兴, 我还有什么理由抱怨它不好用呢?当然, 作为一个设计师, 设计的产品不仅好看还要好用。

人们越来越多的接触、面对各种产品尤其电子产品, 情感化设计将会是今后设计的一个方向, 它以人们的情感需求为出发将会极大的改善人们的生活, 生活可以是更好的。

2 人机界面设计

在设计人机界面中我么所面临的最昆纳德问题便是缺乏对用户的了解, 缺乏对用户使用动机的认识和认知心理学方面的知识。设计者往往被现有的产品和界面禁锢住思维, 往往很难有新的突破点。无论未来或者说是今后的人机界面的发展方向是什么, 无可厚非的是我们一定要深入地了解我们的用户。

用户在不同的环境下使用产品, 他的期望会不同。在考虑到用户的不同年龄、生活背景、教育以及不同的职业对某一种产品的期望会有很大的不同。

在针对幼儿的界面设计时, 要根据幼儿的特点。面向幼儿的人机界面必须要满足儿童的表情、语言、手势等多种形式交流的需要, 界面的设计要活泼、可爱、容易懂, 操作简单 (这是所有人机界面设计的重点) 。面向儿童的操作方式应当多样化, 融合生活中的其他操作方式。比如增加模拟操作的部分, 模拟开车、模拟驾驶飞机等等, 让儿童会觉得很有趣, 提升儿童操作的乐趣。最主要的是要让儿童感受到他所操作不仅仅是一个及其或者说是玩具, 而是一个能和他一起玩的伙伴。

在针对老年人的界面设计中, 我们所面的是不同于儿童和年轻人的, 老年固有的特征使得我们不得不慎重考虑。操作要更简便化、显示更加直接化、反馈更加明白和迅速。基于老年人行动与反映上的一定迟缓, 我们设计界面的时候要加强反馈的部分。设计的出发点是扩大老年人日常生活范围的一种手段, 帮助老年人自立生活, 排除参加社会活动的所有障碍, 使他们感受到平等和自尊, 情感元素的添加将极大的改善老年人的生活状况, 同时, 也要创造一个与各种不同市民生活方式、年龄相适应的、对任何人都没有障碍的空间, 开发全社会共同需求的产品, 使所有人都能安心生活。在界面设计中要注重考虑文字的大小、颜色的识别与对比;同时设置视觉信息与音响信息;信号采用易懂、明亮的照明设施等。

在针对有障碍的人的界面设计所遵循的是更不一样的操作方式, 我们必须考虑到他们的不便和难处。

3 无障碍设计

无障碍设计要消除人们在生活中面对的各种障碍, 包括物理环境方面的障碍、心理上的障碍、媒体方面的障碍等, 使人门能按照自己的意愿参加社会活动, 减少心理和生理方面的疾病, 提高生活质量。无障碍设计的理想目标是“无障碍”。然而从某种意义上说, 无障碍设计是一种通用设计, 所有用户在使用中均无障碍, 那么这就是一个成功的设计。

4 结语

从英国工业革命以来, 各种设计思想经历了许多的探索、变化和斗争。从以艺术为中心的设计到面向机械和技术的设计到刺激消费的设计, 到以人为中心的设计和现在绿色设计、回归自然的设计, 无论哪一种设计都体现当时代的特点, 而现在我们需要的是回归人的本性、回归自然的本性, 促进人类和自然和谐发展。基于情感化的设计, 从人们心底最深处的需求出发, 满足人们的自然的操作方式和模式。在物质极大丰富的现时代, 我们缺少的是情感的关怀。作为设计师, 了解人们的需求, 满足人们的需求是我们的责任。产品、机器和人之间应当有更多的交流、有交流就有理解相互理解才能产生感情。情感化的人机界面设计并不是说这个产品具有了与人交流感情、互诉衷情或者感知使用者的情绪, 而是从某种程度上讲就满足人们操作的一种愉悦感。

参考文献

[1] (美) DONALD A.NORMAN.情感化设计[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[2]李乐山.工业设计思想基础 (第2版[) M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[3]黄艳群.设计.人机界面[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.

[4] (美) DONALD A.NORMAN.设计心理学[M].北京:中信出版社, 2003.

人机界面 篇8

人机界面 (Human-Machine Interface, 简称HMI) 是电子系统中实现人机交互的数字终端设备, 其基本功能是通过LCD屏幕显示系统运行状态或参数变化, 通过控制按钮设置工作参数或输入操作指令。HMI以8位、16位或32位微控制器为核心, 并配有外部通信接口, 利用RS485/422、CAN等标准总线还可实现多台HMI与现场控制器的网络互连[1~3]。

现实中有一些应用系统, 如行走机器人监控系统、无线抄表系统、手持遥控系统等, 由于被控设备或操作人员处于移动状态, 不能使用存在线缆约束的有线HMI, 必须在现场控制器与HMI之间建立某种形式的无线连接[4,5]。可供选用的无线技术有Ir DA、Bluetooth、WUSB、Zig Bee、GPRS、Wi-Fi等, 其中, Zig Bee作为低速无线个域网 (LR-WPAN) 规范, 具有协议简单、终端功耗小、成本低、可靠性高、组网能力强等优点, 是实现设备间短距离、低速率无线互连的较好选择。

1 无线HMI的结构

无线HMI由JN5139微控制器、液晶触摸屏、导航按键、蜂鸣器、有线通信接口、字库存储器、实时钟等单元组成, 如图1所示。JN5139作为HMI控制器, 除用于各输入/输出设备和功能芯片的驱动和控制外, 还通过所建立的Zig Bee网络, 实现与现场控制器的无线连接, 接收并执行其发送的输出控制命令, 并向其传送设备输入信息。

JN5139为Jennic公司推出的第二代单片无线微控制器, 内部集成了32位RISC CPU、2.4GHz IEEE802.15.4射频收发器、192KB ROM、96KB RAM以及多种接口部件。方便起见, 直接选用已通过FCC、ETSI等认证的JN5139模块, 该模块将微控制器芯片及其外围晶振、串行FLASH存储器、陶瓷天线等部件整合在30mm×18mm的4层PCB板上, 具有优良的电磁兼容性。

2 无线HMI的硬件实现

图2为无线HMI的具体硬件电路。根据不同外设和功能芯片的接口要求, 充分利用JN5139片上资源, 实现同类型接口对应信号线的匹配连接, 简化了系统硬件结构。图中JN5139异步串口0经MAX232电平转换后成为RS232接口, 既可用于程序的调试以及代码或字库文件的下载, 也可作为与现场控制器近距离有线连接的标准接口。

2.1 液晶触摸屏及导航按键

液晶显示选用分辨率为240×320, 尺寸为3.2in的16位色TFT LCD模块, 该模块内置ILI9320驱动器, 采用8位并行传输模式, 8条数据线和5条控制线由JN5139的13根I/O口线直接驱动。图3为LCD模块典型工作时序。显示控制通过对ILI9320内部寄存器进行读写实现, 先利用控制通道写入要访问的寄存器地址索引, 再利用数据通道写入或读出相应的数据。大部分寄存器与显示参数设置有关, 多数是在显示器上电时进行初始化。对显存 (GRAM) 的访问通过地址计数器 (AC) 间接实现, 首先向R20h、R21h寄存器写入水平及垂直显示方向的GRAM地址分量, 作为地址计数器AC的初始值, 接下来对R22h寄存器进行的数据读写将自动映射到AC对应的GRAM单元, 且AC会在每次GRAM写操作后根据R03h中AM、I/D1、I/D0的设置自动进行地址调整, 提高了GRAM连续写入的效率[6,7]。

4线电阻式触摸屏由ADS7846芯片控制, JN5139通过DIO20接收笔中断信号, 通过1#SPI口向ADS7846发送控制字并读取A/D转换结果, 进而利用线性标度变换解算出触点位置坐标。LCD背光采用5只白光LED, 其亮度由JN5139 T0_OUT端输出的PWM波控制。

导航按键包括上、下、左、右4个方向键和1个确认键, 主要用于菜单的便捷操作。为减少JN5139 I/O口开销, 利用1路A/D转换器实现按键的检测。每个按键对应不同范围的分压值, 根据A/D转换结果的数字量范围即可确定是否有键按下以及哪个键按下。

2.2 字库存储器

字库存储器选用32Mbits串行Flash芯片SST25VF032B, 该芯片采用SPI接口, 由JN5139的2#SPI口直接驱动。采用自动地址增量字编程模式在SST25VF032B中预先存入多套ASCII西文字库及GB2312一二级汉字库, 0#扇区 (最低4KB空间) 为字库索引表, 可通过字库编号检索出每套字库的点阵宽度、高度以及在SST25VF032B中的偏移地址。

2.3 实时钟

PCF8563为I2C接口低功耗时钟芯片, 除正常的时钟/日历功能外, 还具有可编程频率输出、定时器、闹钟报警、低压监视等功能。工作电压为3V时, 休眠电流仅为0.25μA。

JN5139内置硬件I2C接口, 其SIF_CLK、SIF_D引脚分别与PCF8563串行时钟线SCL和串行数据线SDA相连。PCF8563的器件地址为A2H (写操作) 和A3H (读操作) , 片内16个可寻址寄存器的地址为00H~0FH。

3 无线HMI软件结构

Jennic SDK集成了开发Zig Bee应用所需的Code Blocks IDE、C语言工具链、IEEE 802.15.4/Zig Bee协议栈、JN5139外设驱动库和BOS操作系统, 可利用Code Blocks的工程向导创建无线HMI程序框架, 程序中通过调用不同的API函数或自定义函数, 实现对外设中断、协议栈事件和传输帧的处理。

无线HMI系统软件以非抢占式任务调度器BOS为核心, 由BOS控制Zig Bee协议栈任务 (包括网络层NWK、应用子层APS和Zig Bee设备对象ZDO) 和用户任务的执行, 不同任务之间利用事件进行通信, 通过消息传递实现数据交换。

系统复位入口为App Cold Start函数, 主要负责网络参数设置、系统初始化并启动BOS, BOS获得控制权后, 通过调用JZA_bo App Start函数启动Zig Bee协议栈, 并以协调器 (Coordinator) 身份自动完成网络的创建。接下来, BOS周期性地调用JZA_v App Event Handler函数, 执行时间读取、屏幕刷新等用户任务, 发生协议栈事件 (如数据发送确认) 或外设中断 (如定时器中断、串口中断、触摸屏笔中断等) 时, 自动执行JZA_v Stack Event或JZA_v Peripheral Event函数中的事件处理代码, 显示控制指令的接收处理通过JZA_b Af Msg Object函数实现, 按键键值和触摸屏触点坐标的发送通过afde Data Request函数实现。

4 应用设计

无线HMI应用系统的结构如图4所示, 图中主控器配接Zig Bee无线接口模块, 并且该模块以路由器 (Router) 身份加入无线HMI建立的Zig Bee网络。主控器与HMI应用层之间通过命令帧和状态帧进行信息交换。命令帧和状态帧均是相对于主控器而言, 通过发送命令帧实现其对HMI的显示控制、背光调整、实时钟设置以及蜂鸣器驱动, 通过接收状态帧获知HMI发送的命令执行结果、按键键值或触摸屏触点坐标。

Zig Bee接口模块的结构比较简单, 硬件方面仅为一块JN5139模块组成的最小系统, 通过串口连接主控器。软件方面, 以Router身份加入网络后, 一方面通过JZA_v Peripheral Event函数监视串口状态, 收到主控器发送的命令帧后, 将其拼装为MSG帧, 通过afde Data Request函数传送给HMI;另一方面, 通过JZA_b Af Msg Object函数检测是否收到HMI发送的MSG帧, 是则将其拆解为状态帧并通过串口传送给主控器。

5 结束语

本文研制的无线HMI利用Zig Bee网络实现主控器与HMI之间的信息交换, 数据传输率可达250Kbps, 开阔地通信距离为50-100m, 通过增加网络节点还可实现更大范围多个主控器与多个HMI之间的互连。笔者通过二次开发, 先后设计出LED大屏幕现场调试器以及空调集控系统无线遥控面板, 使用效果理想。随着相关技术的不断成熟, 基于无线连接的HMI将获得更加广泛的应用。

摘要：针对特殊应用系统中进行信息交互的需要, 提出一种基于ZigBee的无线人机界面设计。采用支持IEEE802.15.4/ZigBee协议的JN5139无线微控制器, 配置带触摸屏的TFT-LCD显示器、导航按键、实时钟、蜂鸣器和字库存储器, 利用所建立的ZigBee网络, 实现与现场控制器的无线连接及数据交换。与有线人机界面相比, 具有节省线材、安装灵活、使用方便等优点, 应用前景广阔。

关键词：ZigBee,人机界面,HMI,LCD,触摸屏

参考文献

[1]王有庆, 田涌涛, 李从心.工控机与触摸显示屏的主从式通信研究[J].计算机工程, 2003, 29 (14) :161-162.

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[3]朱清.基于单片机控制的人机界面应用研究[J].工业控制计算机, 2009, 22 (12) :5, 7.

[4]周游, 方滨, 王普.基于WirelessUSB LS技术的低成本无线人机接口设备设计及应用[J].世界电子元器件, 2004 (4) :65-68.

[5]刘宇, 李建黎.基于蓝牙技术的无线显示屏系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2010 (1) :61-63, 66.

[6]怯肇乾.人机界面中的LCD控制驱动与接口设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2004 (11) :9-12.

自助终端类产品的人机界面研究 篇9

自助终端类产品是一种输入设备, 用户可以直接用手在触摸屏向计算机输入信息, 该类产品人机交互直观、简单, 极大方便了不同用户的使用, 广泛应用于银行、证券、电信、车站、医疗、展览馆、图书馆等公共场所。在日常生活中, 校园网络自助终端机、ATM机、排队取号机、自助缴费终端、自助查询打印终端、火车票自动取票机等自助终端类产品随处可见。

自助终端类产品广泛服务于不同的用户, 其完成服务过程的时间较短, 操作相对简单, 不会让用户产生疲劳, 同时丰富了服务渠道, 增加了用户服务的灵活性和方便性, 有助于提升服务质量, 受到了各行各业的青睐。

2 人机界面

人与机存在一个相互作用的“面”, 称为“人—机界面”, 人机之间的信息交流和控制都发生在人机界面上。人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介, 实现了信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

自助终端类产品就是通过“人—机界面”直接交流来完成使用过程的。人机界面是自助终端类产品与用户沟通的桥梁, 优良的界面设计决定着用户对产品的印象。

3 自助终端类产品的人机界面研究

3.1 使用过程分析

自助终端类产品的人机界面是一个封闭结构, 使用过程从信息传递开始, 通过人机交互和信息反馈所获得的有效信息来判断和完成操作。

现在, 大部分人机界面的主要操作方式是触摸屏, 触摸屏要具备“一看就会”和“一学就会”的直观性[1], “所触即所得”特点体现在在人机界面使用过程中。信息传递主要通过视觉通道获得界面提供的信息。在这个过程中, 单一的信息显示通道需要在有限的屏幕范围内提供简洁、清晰的信息, 减少不必要的信息干扰, 简化操作步骤。人机交互主要是指用户和系统之间的信息交互, 用户能够明白产品提供出的信息, 以及如何处理信息, 使用户方便有效地去操作系统达成双向交互。信息反馈是指产品对用户的操作做出的反馈, 有助于用户确认已完成或者正在进行的操作。

3.2 存在的问题

纵观日常的人机界面, 用户在操作过程中也暴露出了不少问题, 给用户带来一定的不便。这些问题有以下几种:

⑴不易理解的界面。据调查, 许多用户在初次使用自助服务终端产品时存在使用障碍, 不能顺利完成操作过程, 需要在求助于他人来完成, 主要是因为人机界面设计忽略了用户的能力差异和认知能力, 设计出的界面与用户的认知水平不匹配。使用自助服务终端的用户群体广泛, 经验和知识积累也层次不齐。不易理解的界面需要用户使用一定的时间去认知和学习, 并会消耗用户和其他排队等待用户的时间。

⑵系统响应时间过长或过短。响应时间过长会增加用户的不安感, 让用户产生紧张、沮丧和不耐烦情绪, 也暗示着系统内部出现异常;响应时间过短, 会打乱用户操作节奏, 忽略一些重要信息而导致操作失误。因此, 响应时间要考虑用户的认知能力和思考时间, 稳定在1s左右较为合适。

⑶不灵活的交互方式。对于使用较多的触摸式人机界面, 其交互方式不同于Windows系统, 简单地移植鼠标操作的交互方式对用户而言并不合适。

3.3 自助终端类产品的人机界面设计原则

设计的核心是人, 产品的最终使用者也是人, 一次在人机界面设计过程中, 始终坚持“以人为本”的设计思想, 在自助终端类产品中尤为关键, 时刻以“用户”为中心, 满足用户的需求, 在设计过程中药考虑以下几个原则:⑴功能性原则。是界面设计基本的原则。⑵减少用户记忆。在操作流程中, 要设定有意义的缺省, 简化操作流程和信息的认知量, 提高用户的认知效率, 符合用户的直觉性习惯, 减少操作失误给用户的挫败感。⑶一致性原则。产品界面从信息传递、界面布局、交互方式等方面都要与用户熟悉的模式和习惯尽量保持一致。⑷用户友好性原则。⑸简洁性原则。界面的信息内容应该准确、简洁, 并突出需强调的信息。准确, 就是要求表达意思明确, 不使用意义含混、模棱两可的词汇或语句;简洁, 就是使用用户熟悉的词汇, 并用尽可能少的文字表达必需的信息, 必要时可以使用意义明确的缩写形式。界面中需要强调的信息可以在界面中使用黑体字、加下划线、加大亮度、闪烁、反白等手段来引起用户的注意, 同时, 图标设计也要简洁、明确, 减少歧义。

4 结语

高速发展的信息业和日益强大的服务业结合, 促进了自助服务终端的广泛应用, 以“人-人”交流为主的柜台是服务将会被“人-机”交互的自助服务所超越, 自助服务终端也将广泛存在于我们生活的方方面面。研究人机界面, 设计良好的人机交互, 有助于促进自助服务终端的完善, 建立良好的用户体验, 使产品更加易用、高效, 将自助服务终端的优势发挥得更好, 给人们的生活带来更大的便利。

摘要：在日常生活中, 自助终端类产品被广泛应用, 消费者通过人机界面来操作整个使用过程, 因此人机界面研究对自助终端类产品尤为关键, 直接决定着产品整个使用过程和消费者的用户体验。

关键词：自助终端类产品,人机界面,人机交互

参考文献

人机界面 篇10

关键词：人机交互；界面；实现过程

现代计算机软件设计是由多方面学科知识相互构成的一个综合性设计体.它所涉及到的知识一般涵盖信息科学、计算机程序设计、人机工程学、设计美学、以及多媒体制作等。这些知识通过软件设计师、视觉设计美工和多媒体制作三类人员共同协作完成。设计软件的好坏已不只是软件程序的稳定性和页面图示的赏心悦目所决定的，更多的则是取决于这个软件是否方便操作者适用、人机交互是否顺畅。

一、计算机软件界面的交互性

广义上的界面指的是人与物之间相互之间产生影响的地区。“界面”是硬件世界与软件世界综合在一起的产物。随着人类社会的发展和计算机技术的不断进步，两者之间相互交融，逐渐形成一种便于信息传达的界面交互概念。在计算机软件交互界面中一般包括三个方面的交互表现形式，即图示交互表现形式、实体交互表现形式和声音交互表现形式。这三方面的界面交互正是人类了解外界感知外界的重要途径，即视觉、触觉与听觉。

优秀的计算机软件不仅是用户在使用上取得一定的便利性，乐于接触。更多的则是使用者在使用过程中享受了人性化操作所带来的愉悦。人机交互设计在计算机软件设计领域，实际就是计算机软件与人之间的信息释放及信息获取的过程。

二、人机交互设计在计算机软件界面设计中的基本原则

在计算机软件界面设计中交互设计应遵循基本意义上的通用原则，也就是说使用计算机软件的人能够在使用过程中得到最大的应用便利。例如：告知用户在使用软件时所处的位置；用户当下如何进入操作，如何撤离操作；用户目前操作进程所处的位置；用户在使用过程中出现的等待实效等。人机交互设计在计算机软件界面设计应本着如下几点原则进行相应设计。

（一）简易化原则

一个好的应用软件除了有强大的专业解决功能外，在应用时的简易化也是评价其优劣的主要标准。一个软件在用户接触使用界面的第一时间内，应该带给用户一个又快又容易使用的好感。因为对于计算机软件的使用者来说过于复杂的软件使用，会使他们在使用时耽误较多的时间，降低工作效率，产生厌恶感。所以说应用软件的界面应本着简易化为交互设计原则。在这一原则的指导下计算机软件界面设计应该尽量简便，符合常规使用原则。

（二）一致性原则

这里所提出的一致性原则实际上是指整个软件在使用过程中风格统一。这种风格上的统一并不要求界面布局的一致，而是要求整个软件的图形、色彩、文字、人机交互感应上的一致性。软件界面在统一的大前提下，适当调整子页面的合理布局，用以调节观者的视觉意象。软件的使用命令自始至终以统一化原则执行运行计算。

（三）明确的导向性原则

在计算机软件设计中，使用界面上的各种操作信息提示应该做到具有明确的导向性。让软件使用者在具体使用过程中明确自己所处的位置及操作的步骤。例如：“下一步”、“上一页”、“撤销”等提醒操作。允许使用者在相关联的界面间随意挑转。这样可以加强软件的交互性。

三、人机交互设计在计算机软件界面设计中的实现过程：

（一）调查分析

计算机软件界面设计的首要任务就是对于使用客户的调查分析。这类调查与分析主要内容就是了解软件潜在使用者的用户特征、技能与经验及其对不同交互方案的使用反馈。只有进行这样的调查分析，才能确保软件交互活动的顺利有效进行。对于一个应用软件的合理评价，很大程度上取决于软件潜在使用者的意见。

（二）原形设计

计算机软件界面设计中的原形设计应包括交互界面模型的确立、应用任务的交互程序设计、交互界面的环境设计以及软件交互类型的设计等。在应用软件的设计研发中，依据客户的使用特征和任务类型来分析软件应使用的交互类型，详细分解任务进程及使用动作。

（三）设计方案的制定

通过对软件使用市场的具体情况调查以及软件原形模式的制定，依据交互规格类型的设定来进行交互结构模型的整体设计，形成交互功能结构图。在设定交互结构模型时，必须考虑软件界面的模块结构、存取机制及内容层次。然后进行软件界面的总体布局和交互元素的结构分配。

计算机软件交互性设计的优劣将直接影响到软件使用者的使用效率。一款优秀的软件界面的交互设计，应该最大化的减少使用障碍、提高使用效率。让使用者以最快的时间适应软件操作，掌握使用技术，从而在最有实效性的情况下积极稳妥地进行相应活动。人机交互设计在计算机软件设计中的应用，能够使使用者以最佳状态的感官刺激，积极主动地进入适用状态，从而获得最佳的软件使用效果。

【参考文献】

[1]Ben Shneiderman.用户界面设计——有效的人机交互策略[M].北京：北京电子工业出版社，2004.

[2]彭泉.基于人类认知规律的应用系统人机界面设计[J].计算机工程与应用， 2001，（19）

人机界面 篇11

关键词：虚拟仪表,Android,人机界面,架构,APK

车载虚拟仪表人机界面,是驾驶员获取汽车工况数据的主要界面,便于驾驶员实时全面地掌握汽车工作状态,有效地与汽车进行人机交互,对保障汽车安全稳定的行驶有着重要意义[1],目前普遍使用的是Windows CE 和 Linux 操作系统。Windows CE 操作系统功能稳定,有完善的技术支持,但价格昂贵、源代码封闭、网络可利用资源较少;Linux 操作系统的最大优势在于免费和开源,是车载信息显示系统的主流操作系统,但其并不是基于移动设备开发的,不能完全满足移动设备的需求[2]。

Android是Google 开发的一款基于开源操作系统Linux的开放、开源移动平台,对于目前主流的嵌入式平台支持良好,Android系统的优越性能己在多款移动设备上得到验证。它包括操作系统 用户界面和应用程序 而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍[3]。文中提出利用 Android 作为车载虚拟仪表软件开发平台,在 Android 提供的应用程序框架上来实现虚拟仪表的人机界面。

1 系统硬件体系

虽然 Android 是作为一款手机软件平台进行开发的应用程序框架和应用程序 但其本质是一个嵌入式软件开发平台[4]。若将 Android用于车载虚拟仪表系统的开发,需要对仪表系统应用的特点进行调整,系统采用的硬件平台是REAL210,CPU 处理速度600 MHz ~1 GHz,基于Cortex-A8架构。系统中主要的硬件模块有音频模块、CAN 模块、液晶显示模块、串口和以太网通信模块,如图 1所示。

2 Android软件系统的定制

由于 Android 最初是基于手机软件开发平台进行设计的,而且其中大部分模块都是为手机通信所设计,为节约开发板资源,需要将Android系统中不必要的组件剪裁掉,保留必要的最小系统。因此必须对框架进行修改,将与电话、短信等相关的模块移除。仅留下必需的 Android的核心模块,包括 Package Manager、System Service、Input Service、Hardware Service和System Server等。通过修改 System Server 的加载过程可以去掉不需要的服务和模块,另外还要实现底层硬件的驱动程序,重新交叉编译 Linux 2.6 内核,并在驱动程序实现的基础上封装函数库[5],以便Android 的应用程序通过 JNI 的方式访问底层驱动。经过定制和修改过的Android系统架构如图2所示。

车载虚拟仪表人机界面的应用程序需要进行重新开发,主要是界面模块、CAN模块、数据访问模块和告警模块。其中CAN模块设计成Service的方式。数据访问模块设计为Content Provider。告警模块采用的通知方式为Broadcast Receiver和Notifica。系统通电后,在Android的System Server中首先启动CAN模块,然后启动主界面的程序。

3 应用程序的设计与实现

应用程序的系统架构。通过 PackageManager 提供的各个 APK 的信息以菜单方式对各个功能模块进行调用[6]。

3.1 CAN 模块

CAN 模块用于数据的采集和处理,CAN 模块接到数据后,要对数据进行解析,判断出接收到的数据类型。最终得到所需要的值。计算方法为根据参数所在数据域的字节位置提取其对应的原始数,再根据该参数对应的分辨率和偏移量得到参数值,其参数值的计算方法为:参数值=参数原始数×分辨率+偏移量。通过编程计算出数据代表的实际发动机状态值,即可准确地在车辆实时功能模块中显示当前的车辆状态。

3.2 数据访问模块

程序的数据访问模块,采用Android系统内置的SQLite数据库,对一些重要车况信息自动记忆存储,便于分析和维修,起到汽车“ 黑匣子”的作用。存储的车况信息可以通过点击回放按钮直接在仪表界面上回放,真实再现汽车行进过程中的状况。

首先调用.openOrCreateDatabase()创建vehicle_database.db数据库,然后配置SQLite数据库属性通过。创建一个数据表分别定义:行驶日期、出厂信息、车速、转速信号、启动、停止时刻、行使里程、报警信息等。将黑匣子接收到的数据对应数据表定义的格式通过.insert()向数据表中插入数据,通过.delete()指定日期来删除过期的数据。显示历史数据需要先通过DatePicker获取用户输入的年、月、日,并将具体日期数值提取出来,将条件放入SQL查询语句.query()中来查询,定义一个Cursor返回结果,然后创建一个数据适配器将Cursor的结果直接映射到ListView中的对应的TextView上。

3.3 功能模块

功能模块用于测控车辆的速度、发动机转速、水温和燃油、告警事件的显示。系统设计的功能模块界面显示如图3所示。

3.4 告警模块

告警模块本身是一个 Broadcast Receiver,它负责接收其他模块的告警事件,超速、油量、水温、油压等,并将这些信息写入数据库,同时调用告警显示界面显示对应的信息或以 Notification 的方式在状态栏进行提示。在 Android 系统中,所有的应用程序之间都通过Binder 进行通信,这种 IPC 机制是基于 Linux 底层驱动实现的,与传统的进程间通信机制相比,它的执行具有更高的效率和更好的扩展性[7]。

4 结束语

利用 Android 作为人机界面所开发的框架 通过对各个功能模块的细化,可以使系统设计更合理,模块结构更独立,容易进行软件维护和代码二次开发,基于 Android 应用程序框架设计的各个模块,可以进行自由修改和替换,提高了系统的可定制性,虽然Android 是手机软件开发平台,但凭借其优秀的系统架构设计和理念,会有越来越多的车载虚拟仪表采用 Android 作为开发平台。

参考文献

[1]普措才仁,冯旭.基于Linux的ARM9嵌入式车载信息系统的设计与实现[J].自动化与仪器仪表,2010(4):39-42.

[2]岳传真.Android系统移植和应用程序开发[D].上海:复旦大学,2010.

[3]陈璟,陈平华,李文亮.Android内核分析[J].现代计算,2009(11):112-115.

[4]Code Home Conpration.Android-an open handset allianceproject[EB/OL].(2008-01-01)[2012-03-06]ht-tp://code.google.com.android what is android.html.

[5]姚昱旻,刘卫国.Android与J2ME平台间即时通信的研究与实现[J].计算机系统应用2008,17(12):118-120.

[6]刘向辉.基于Java的移动终端中间件的研究与设计[D].上海:华东师范大学,2005.