第3章过程通道与人机接口
●本章的教学目的与要求
掌握各种过程通道的结构、原理、设计及使用方法。
●授课主要内容
●数字量输入输出通道
●模拟量输出通道
●模拟量输入通道
●人机接口内部总线
●外部总线
●主要外语词汇
Digital Input(DI):数字量输入，Digital Output(DO):数字量输出，Analogue Digital Converter(ADC): 模数转换器，Digital Analogue Converter(DAC): 数模转换器
●重点、难点及对学生的要求
说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容
●数字量输入通道的结构***
●数字量输入调理电路***☆
●数字量输出通道的结构***
●数字量输出驱动电路***
●数字量输入输出通道的标准化设计***☆
●D/A转换器的工作原理***
●常用D/A转换芯片的使用方法及性能指标***☆
●模拟量输出通道的设计（隔离和标准化）***☆
●A/D转换器的工作原理***
●常用A/D转换芯片的使用方法及性能指标***☆
●模拟量输入通道的设计（隔离和标准化）***☆
●常用键盘输入电路的设计***
●其他常用的人机接口*
●辅助教学情况
多媒体教学课件（POWERPOINT）
●复习思考题
●数字量输入通道的结构
●数字量输入调理电路
●数字量输出通道的结构
●数字量输出驱动电路
●数字量输入输出通道的标准化设计
●D/A转换器的工作原理
●常用D/A转换芯片的使用方法及性能指标
●模拟量输出通道的设计（隔离和标准化）
●A/D转换器的工作原理
●常用A/D转换芯片的使用方法及性能指标
●模拟量输入通道的设计（隔离和标准化）
●常用键盘输入电路的设计
●参考资料
刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义
过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量（开关量）输入通道、数字量（开关量）输出通道。生产过程的各种参数通过模拟量输入通道或数字量输入通道送到计算机，计算机经过计算和处理之后将所得的结果通过模拟输出通道或数字量输出通道送到生产过程，从而实现对生产过程的控制。
计算机和操作人员之间常常需要互通信息。为此计算机和操作人员之间应设置显示器和操作器，其中一种是CRT 显示器和键盘，另外一种是针对某个生产过程控制的特点而设计的操作控制台等。通常把上述两类设备简称为人机接口。
3.1 数字量输入输出通道
一、数字量的种类
数字量的种类一般分为电平式和触点式，电平是高电平或低电平；触点式为触点闭合或触点断开。其中触点式一般又分为机械触点和电子触点，如按钮、旋钮、行程开关、继电器等触点是机械触点，晶体管输出型的接近开关和光电开关等的输出触点是电子触点。
二、数字量输入通道
数字量输入通道的任务是把外界生产过程的开关状态信号、或数字信号送至计算机或微处理器，简称DI(Digital Input)通道。 1．数字量输入通道的结构
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路等组成，如图3.1所示。
2．输入调理电路
（1）小功率输入调理电路
图3.2所示为从开关、继电器等触点输入信号的电路。它将触点的接通和断开动作转换成TTL 电平与计算机相连。为了消除由于触点的机械抖动而产生的震荡信号，一般都加入有较长时间常数的积分电路来消除这种震荡。图3.2（a ）所示为一种简单的、采用积分电路消除开关抖动的方法。图3.2（b ）所示为R-S 触发器消除开关抖动的方法。
（2）大功率输入调理电路
在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。这种情况下，为了使接点工作可靠，接点两端至少要加
12V 或24V 以上的直流电压，抗干扰能力强，电路简单，因而被广泛采用。
但是这种电路，由于所带电压高，所以低压和高压之间，用光电耦合器进行隔离，如图3.3所示。
图3.2 小功率输入调理电路
图3.1 数字量输入通道结构
3
．常用的几种数字量输入的接线方式
在工业现场中，经常用到的数字量输入有：按钮、接近开关、光电开关、旋转编码器等。其中按钮是无源接点，
晶体管输出型的接近开关、光电开关和旋转编码器等的输出有NPN 和PNP 两种方式。
共阴极输入的数字量输入接线原理框图如图所示。
三、数字量输出通道
开关量输出通道的任务是把计算机或微处理器送出的数字信号（或开关信号）传送给开关器件，如指示灯、继电器，控制它们的通断、闭合或亮灭等，简称DO(Digital Output)通道。 1． 数字量输出通道的结构
如图3.6所示。
输出口地址译码电路等组成，如图3.6所示。
2．输出驱动电路
（1）晶体管输出驱动电路
（2）继电器输出驱动电路
（3）固态继电器(SSR)驱动电路
在设计上，一般都将数字量的输入通道和输出通道作在同一块模板上，这样可以节省硬件成本，充分利用计算机的有限资源，方便用户使用。
图
3.10给出了PC 总线下的数字量输入输出模板的原理图。该系统共有8路数字量输入和
8路数
字量输出，可分为两部分，一部分是地址译码部分，用于选通相应的通道；第二部分就是输入和输出
接口部分。
3.2 模拟量输出通道
一、 D/A 转换器原理
1．D/A 转换器的工作原理
D/A 转换器输入的数字量是由二进制代码按数位组合起来表示的，任何一个n 位的二进制数，均可用表达式
DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1
来表示。其中Di=0或1(i=0,1…n-1)；20，21，…2n-1分别为对应数位的权。在D/A 转换中，要将数字量转换成模拟量，必须先把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应的模拟量，这就是D/A 转换的基本原理。
D/A VREF 、T 型（R-2R ）电阻网络、位切换开关BSi 和运算放大器A 。D/A 转换器输入的二进制数从低位到高位（D0～Dn-1）分别控制对应的位切换开关（BS0～BSn-1）,它们通过R-2R 型电阻网络，在各2R 支路上产生与二进制数各位的权成比例的电流，再经运算放大器A 相加，并按比例转换成模拟电压VOUT 输出。D/A 转换器的输出电压VOUT 与输入的二进制数D0～Dn-1的关系式为
VOUT=-VREF （D02+D12+ D22+…… +Dn-12）/2 其中Di=0或1(i=0,1…n-1)，n 表示D/A 转换器的位数。 2．D/A 转换器的主要性能参数
(1) 分辨率
（2）稳定时间（又称转换时间） （3）绝对精度 （4）相对精度 （5）线性误差
二、 D/A 转换器芯片及接口电路
1．8位D/A 转换器芯片DAC0832
DAC0832是8位数/模转换芯片，DAC0832具有以下主要特点： ● 与TTL 电平兼容； ● 分辨率为8位； ● 建立时间为1μs ； ● 功耗为20mW ；
●电流输出型D/A 转换器。
（1）DAC0832结构框图及引脚说明
DAC0832的结构框图和引脚如图3.12所示。
8位输入寄存器，数据输入端可直接连接到数据总线上，第二个寄存器为8位
DAC 寄存器。
（2）DAC0832的工作过程 DAC0832的工作过程是：
① CPU 执行输出指令，输出8位数据给DAC0832； ② 在CPU 执行输出指令的同时，使ILE 、WR1、CS 三个控制信号端都有效，8位数据锁存在8位输入寄存器中；
③ 当WR2、XFER 两个控制信号端都有效时，8位数据再次被锁存到8位DAC 寄存器，这时8位D/A 转换器开始工作，8位数据转换为相对应的模拟电流，从Iout1和Iout2输出。
（3）DAC0832的工作方式
针对使用两个寄存器的方法，形成了DAC0832的三种工作方式，分别为双缓冲方式、单缓冲方式和直通方式。
（4）DAC0832接口电路
DAC0832是8位的D/A 转换器，可以连接数据总线为8位、16位或更多位的CPU 。
当连接8位CPU 时，DAC0832的数据线DI0～DI7可以直接接到CPU 的数据总线D0～D7, 当连接16位或更多位的CPU 时，DAC0832的数据线DI0～DI7接到CPU 数据总线的低8位（D0～D7），为了提高数据总线的驱动能力，D0～D7可经过数据总线驱动器(如74LS244)，再接到DAC0832的数据输入端（DI0～DI7）。
的接口电路，CPU 数据总线(D0～D7)经总线驱动器接至DAC0832的数据端，CPU 的地址总线经地址译码电路产生DAC0832芯片的片选信号；图中DAC0832工作在单缓冲方式，当进行D/A 转换时，CPU 只需执行一条输出指令，就可以将被转换的8位数据通过D0～D7经过总线驱动器传给DAC0832的数据输入端，并立即启动D/A 转换，在运放输出端V out 输出对应的模拟电压。
2．12位D/A 转换器DAC1210芯片
DAC1210是12位D/A 转换器芯片，内部
原理框图如图3.14所示.
其原理和控制信号的功能基本上同
DAC0832，有两点区别：一是它是12位的，有12条数据输入线（DI0～DI11），其中DI0为最低位，
DI11位最高位，它比DAC0832多了4条数据输入线。二是可以用字节控制信号2/1BYTE
控制数据的输入，该信号为高电平时，12位数据同时存入第一级的两个输入寄存器；当该信号为低电平时，只将低四位数据（DI0～DI3）存入低四位输入寄存器。
图3.15所示为12位D/A 转换器DAC1210与8位CPU 的接口电路。
），CPU 须分两次传送被转换
数据。首先使2/1BYTE
为高电平，将被转换的高8位（DI4～DI11）传送给高8位输入寄存器；再使2/1BYTE
为低电平，将低4位（DI0～DI3）传送给低4位输入寄存器；最后使XFER 有效，将12位输入寄存器的状态传给12位DAC 寄存器，并启动D/A 转换。 三、 D/A 转换器的输出
1．电压输出
常用的D/A 转换芯片大多属于电流DAC ，然而在实际应用中，多数情况需要电压输出，这就需要把电流输出转换为电压输出，采取的措施是用电流DAC 电路外加运算放大器。
输出的电压可以是单极性电压，也可以是双极性电压。
2．电流输出
当电流输出时，经常采用的
0～10mA DC 或4～20mA DC 电流输出，如图3.18所示。
四、1．模拟信号隔离方法
利用光电耦合器的线性区，可使D/A 转换器的输出电压经光电耦合器变换成输出电流(如0～10mA DC 或4～20mA DC)，这样就实现了模拟信号的隔离，如图3.19所示。
挑选不合适，将会影响变换的精度和线性度。
2．数字信号隔离方法
利用光电耦合器的开关特性，可以将转换器所需的数据信号和控制信号作为光电耦合器的输入，其输出再接到D/A 转换器上，实现数字信号的隔离，如图3.20所示。
数字信号隔离的优点是调试简单，不影响转换的精度和线性度；缺点是使用较多的光电耦合器，成本高。
图3.19 模拟信号隔离输出电路
五、 D/A 转换模板的标准化设计
1．D/A 转换模板的设计原则
只有做到硬件和软件的合理结合，才能在较少硬件投资的情况下，设计出同样功能的D/A 转换模板。此外还应考虑以下几点：
（1）安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离技术；
（2）性能与经济的统一：一个好的设计不仅体现在性能上应达到预定的指标，还必须考虑设计的经济性，在选择集成电路芯片时，应综合考虑速度、精度、工作环境和经济性等因素。
（3）通用性：从通用性出发，在设计D/A 转换器模板时应考虑以下三个方面：符合总线标准、用户可以任意选择口地址和输入方式。 2．D/A 转换模板的设计
D/A 转换器模板的设计步骤是，确定性能指标、设计电路原理图、设计和制造电路板、焊接和调试电路板。
首先按照设计原则和性能指标来设计和选择集成电路芯片。然后进行焊接，但在焊接前必须严格筛选元器件，并保证焊接质量。最后分步调试，一般是先调数字电路部分，再调模拟电路部分，并按性能指标逐项考核。
3.3 模拟量输入通道
一 A/D 转换器原理
A/D 转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。A/D 转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。 1．A/D 转换器的工作原理
实现A/D 转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、双积分法及电压频率转换法、并行A/D 转换器、计时器A/D 转换器等
（1）逐次逼近法
采用逐次逼近法的A/D 转换器是由一个比较器、D/A 转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图3.21所示。它的基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。
逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A 转换器，经D/A 转换后生成的模拟量送入比较器，称为Ｖo ，与送入比较器的待转换的模拟量Ｖi 进行比较，若Ｖo<Ｖi ，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A 转换器，输出的Ｖo 再与Ｖi 比较，若Ｖo<Ｖi ，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。
（2）双积分法 采用双积分法的A/D 转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。如图3.22所示。它的基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成
数字量，属于间接转
换。
双积分法A/D 转换的过程是：先将开关接通待转换的模拟量Ｖi ，Ｖi 采样输入到积分器，积分器从零开始进行固定时间Ｔ的正向积分，时间Ｔ到后，开关再接通与Ｖi 极性相反的基准电压ＶＲＥF ，将ＶＲＥF 输入到积分器，进行反向积分，直到输出为0V 时停止积分。Ｖi 越大，积分器输出电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压Ｖi 所对应的数字量，实现了A/D 转换。
（3）电压频率转换法
采用电压频率转换法的A/D 转换器，由计数器、控制门及一个具有恒定时间的时钟门控制信号组成，如图3.23所示。它的工作原理是Ｖ/F 转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。 2. A/D 转换的主要性能参数
(1) 分辨率 (2) 转换时间 (3) 量程 (4) 精度
二 A/D 转换器芯片及接口电路
1．8位A/D 转换器芯片ADC0809
ADC0809是CMOS 单片型逐次逼近式A/D 转换器，ADC0809的主要特性： ● 它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D 转换器。 ● 转换时间为100μs 。
● 模拟输入电压范围为0V ～+5V ，不需零点和满刻度校准。 ● 低功耗，约15mW 。
（1）ADC0809结构框图及引脚说明
ADC0809的结构框图和引脚如图3.24所示，主要包括以下几个部分：
②通道地址锁存和译码 ③逐次逼近A/D 转换器 ④ 8位锁存器和三态门 （2
）ADC0809的工作过程 对ADC0809的控制过程是：
① 首先确定ADDA 、ADDB 、ADDC 三位地址，决定选择哪一路模拟信号；
② 使ALE 端接受一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关到达比较器的输入端；
③ 使START 端接受一正脉冲信号，START 的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D 转换；
④ EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。
⑤ A/D 转换结束，EOC 变为高电平，指示A/D 转换结束。此时，数据已保存到8位三态输出锁
图3.23 电压频率式A/D 转换原理框图
存器中。此时CPU 就可以通过使OE 信号为高电平，打开ADC0809三态输出，由ADC0809输出的数字量传送到CPU 。
（3）CPU 读取A/D 转换器数据的方法
CPU 要读取A/D 转换器的数据的方法有三种：查询法、定时法、中断法。
① 查询法：CPU 在启动A/D 转换之后，不断地查询转换结束信号EOC 的状态，即执行输入指令，读EOC 并判断其状态，如果EOC 为“0”，表示A/D 转换正在进行；反之EOC 为“1”，表示A/D 转换已经结束。一旦A/D 转换结束，CPU 立即执行输入指令，产生输出允许信号OE ，读取A/D 转换数据（D0～D7）。适合于转换时间比较短的A/D 转换器。
优点:接口电路设计简单。
缺点：A/D 转换期间独占CPU ，致使CPU 运行效率降低。
② 定时法：如果已知A/D 转换器的转换时间为T0，那么在CPU 启动A/D 转换之后，只需延时等待该段时间，就可以读取A/D 转换的数据，延时等待的时间不能小于A/D 转换器的转换时间。适合于转换时间比较短的A/D 转换器。
优点:接口电路设计比查询法简单，不必读取EOC 的状态。
缺点：A/D 转换期间独占CPU ，致使CPU 运行效率降低；另外还必须知道A/D 转换器的转换时间。
③ 中断法：CPU 在启动A/D 转换之后，就转去执行别的程序，一旦A/D 转换结束，EOC 就变为高电平，EOC 信号可作为中断申请信号，通知CPU 转换结束，可以读入经A/D 转换后的数据。中断服务程序所要作的事情是：使OE 信号变为高电平，打开ADC0809三态输出，由ADC0809输出的数字量传送到CPU 。适合于转换时间比较长的A/D 转换器。
优点：A/D 转换期间CPU 可以处理其它的程序，提高CPU 的运行效率。
缺点：接口电路复杂。 （4）ADC0809接口电路
图3.25为ADC0809和PC 机系统总线的接线图。
[例3.1]利用图3.25，采用无条件传送方式，编写一段轮流从IN0～IN7采集8路模拟信号，并把采集到的数字量存入0100Ｈ开始的8个单元内的程序。 程序如下：
MOV DI, 0100H ；设置存放数据的首址 MOV BL,08H ；采集8次计数器 MOV AH,00H ；选0通道 AA1∶MOV AL ，AH
MOV DX ，ADPORT ；设置ADC0809芯片地址
OUT DX ，AL ；使ALE 、START 有效，选择模拟通道，见图10.18 MOV CX, 0050H
WAIT ∶LOOP W AIT ；延时，等待A/D 转换
IN AL,DX ；使OUTPUTENABLE 有效，输入数据，见图10.18 MOV[DI],AL ；保存数据 INC AH ；换下一个模拟通道 INC DI ；修改数据区指针 DEC BL JNZ AA1
2．12位A/D 转换器AD574
（1）AD574的结构框图及引脚说明
AD574由两片大规模集成电路构成。一片为D/A 转换器AD565，另一片集成了逐次逼近寄存器SAR 、转换控制电路、时钟电路、总线接口电路和高分辨比较器电路。
AD574的结构框图和引脚如图3.26所示 。
（2）AD574的工作过程: AD574的工作过程分为启动转换和转换结束后读出数据两个过程。 （3）AD574接口电路: 图3.27为12位AD574与8088CPU 的接口电路图。
MOV DX,278H
OUT DX,AL ； 启动转换，C R /
＝0
、CS ＝0、CE ＝1，A0＝0 MOV DX,27AH ； 设置三态门地址 AA1∶IN AL,DX ； 读取STS 状态 TEST AL,80H ； 测试STS 电平
JNE AA1；STS ＝1 等待，STS ＝0向下执行 MOV DX,278H
IN AL,DX ； 读高8位数据，C R /＝1，CS ＝0，CE ＝1，A0＝1，CE=1 MOV AH,AL ； 保存高8位数据 MOV DX,279H
IN AL,DX ； 读低4位数据，C R /=1, CS =0,A0=1,CE=1
三 A/D 转换器的外围电路
1. I/V 变换
很多变送器的输出信号为0～10mA 或4～20mA ，由于A/D 转换器的输入信号只能是电压信号，所以如果模拟信号是电流时，必须先把电流变成电压才能进行A/D 转换。这样就需要I/V 变换电路。
（1）无源I/V 变换 （2）有源I/V 转换
2．多路模拟开关
在过程计算机控制中，往往是几路或几十路被测信号共用一只A/D 转换器。因此常利用多路模拟开关轮流切换被测信号，采用分时A/D 转换方式。
常用的多路模拟开关CD4501的结构和引脚如图3.30所示，CD4501是八选一的多路模拟开关，还有很多种多路模拟开关，常见的有AD7501、LF13508等。 3.前置放大器
前置放大器的任务是将模拟输入的小信号放大到A/D 转换的量程范围之内，为了能适应多种小信号的放大需求，可以设计可变增益放大器。 4.采样保持电路
A/D 转换过程需要时间。在A/D 转换期间，如果输入信号变化较大，就会引起转换误差。一般情况下采样信号都不直接送至A/D 转换器转换，还需增加采样保持器作信号保持，采样保持器把采样值保持到A/D 转换结束。
采样保持电路有两种工作状态，一种是采样状态，另一种是保持状态。在采样状态，输出随输入而变化；在保持状态，输出保持不变。
四 A/D 转换器接口的隔离技术
对于单通道输入的信号，可以采用与D/A 隔离技术相一致的隔离方法来实现。
对于多通道输入，若仅要求被控对象与计算机隔离，同样可以采用前面的隔离方法。 若要求通道与通道之间隔离，可以采用以下两种方法。
1．每个通道使用一个独立的A/D 转换器件，然后采用单通道隔离技术，实现通道与通道之间、通道与计算机之间的完全隔离。
2．选用特殊的切换开关，如松下公司的光电隔离器件AQW214。
五 A/D 转换器模板的标准化设计
1.采样保持器
2.输入跟随或信号放大处理
3.多路模拟信号的切换技术
4.隔离技术
5.A/D 的转换精度和速度
6.参考基准电压
图3.28 无源I/V 变换电路
图3.30 CD4501的结构和引脚图
3.4 人机接口
一 键盘接口
键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计算机提供被按键的代码。
常用的键盘有两种：一种是编码键盘，自动提供被按键的编码（比如ASII 码或二进制编码）；另一种是非编码键盘，仅仅简单地提供按键的通或断状态（“0”或“1”），而按键的扫描和识别则由用户的键盘程序来实现。 1.独立连接式键盘
这是最简单的一种键盘，每个键互相独立地接通一条数据线，也就是每个按键都作为一个独立数字量（开关量）输入。
如图3.31所示，其中K0～K3为开关，K4～K7为点动按钮，本书统称按键。任何一只键被按下，与之相连的输入数据线被置“0”（低电平）；反之，断开键，该线为“1”（高电平）。
独立连接式键盘的优点是，电路简单，适用于按键数较少的情况。但其缺点是浪费电路，对于按键数较多的情况，应采用矩阵连接式键盘。 2.矩阵连接式键盘
为了减少按键的输入线和简化电路，可将按键排列成矩阵式如图3.32所示。在每条行线和列线的交叉处，并不直接相连，而是通过一只按键来接通。采用这种矩阵结构只需M 条行输出线和N 条列输入线，就可以连接M ?N 只按键。按照一个字节的输出和输入线，最多可以连接8?8只按键，为简便起见，图3.32仅画出了4?4只按键。
由键盘扫描程序的行输出和列输入来识别按键的状态。下面以图3.32所示的4?4键盘为例来说明矩阵式键盘的工作过程。具体工作过程如下：
（1）输出0000到4根行线，再输入4根列线的状态。这一步通常称为键扫描。
（2）在确定了有键被按下后，接下来的就是要确定哪只键被按下。这一步通常称为键识别。 （3）确定被按键后，再根据该键的功能进行相应的处理，这一步通常称为键处理。
3.
二进制编码键盘是编码键盘的一种，二进制编码键盘的按键状态对应二进制数。二进制编码键盘可以通过优先级编码器来完成。
图3.31 独立连接式键盘电路示例
4.智能式键盘
智能式键盘的特点是：在键盘的内部装有专门的微处理器，由这些微处理器来完成键盘开关矩阵的扫描、键盘扫描值的读取和键盘扫描值的发送。
（1）增强型扩展键盘的结构
（2）键盘扫描码的发送
二显示器接口
1. 图形显示方式
常用的图形显示器有两种，CRT显示器和平面显示器。
当用户要求显示系统的分辨率很高，或者要求显示速度很快时，一般的VGA/TVGA卡就不能满足需要了。这时，应采用该性能的智能图形控制卡，加上高分辨率的显示器来实现。
智能图形卡含有图形显示控制器GDC，它不同于VGA/TVGA用软件作图，而是接收处理机送来的图形命令并利用硬件完成作图任务。它具有丰富的画图命令，如点、线、矩形、多边形、圆、弧、以及区域填充、拷贝、裁剪等操作。
工业的智能图形终端一般设计指标很高，所以可以适应恶劣的工作环境。
CRT显示技术是目前使用最广泛的一种显示技术，监视器的尺寸可大可小，一般由用户根据需要进行选择，尺寸在14~28in之间。
为了克服CRT显示器的一些缺点，近年来，新型的工业控制机中也成功地使用了TFT(Thin Film Transistor)LCD技术，做成高性能的平面显示一体机型。
2. 其他数字形显示方式
常用的有LED八段显示器，可用来显示数字。
液晶显示器（LCD）。
三打印机接口
打印机是计算机系统中最常用的输出设备之一。打印机的种类很多，从它与计算机的连接方式来分，有并行接口打印机和串行接口打印机两种；从它的打印原理来分，有点阵式打印机、喷墨式打印机、激光式打印机、热敏式打印机、墨点式打印机、液晶快门式打印机和磁式打印机等七种；从打印的色彩分，有单色、双色、彩色打印机三种。
目前，市场上可供选用的打印机品种很多。价格贵的高档彩色打印输出设备，可打印出颜色鲜艳、像素均匀的各种复杂图像来。点阵式打印机的价格一般较低，缺点是打印质量欠佳，噪音大；喷墨式打印机靠喷墨技术产生字符和图像，打印质量高，工作噪音低；激光式打印机的打印质量更高，成本也稍高；液晶快门式打印机的图像精度最高，是目前最先进的打印机。
四其他人机接口
在计算机使用过程中，输入接口技术具有特殊的地位，因为操作者需要向计算机输入各种数据和操作命令，包括各种字符、数字和汉字。随着输入方式的不断改进，对使用者的便利程度也不断得到提高，推动了计算机的不断普及使用。
在工业控制计算机系统中，由于操作对象不同，最常用的输入方式还是以键盘，鼠标（轨迹球）和大有前途的触摸屏方式为主。
1．鼠标（轨迹球）
2．触摸屏
触摸屏输入技术是近年来发展起来的一种新技术。它是用户利用手指或其它介质直接与屏幕接触，进行相应的信息选择，并向计算机输入信息的一种输入设备。系统由触摸检测装置和触摸屏控制卡两部分组成。触摸控制卡上有自己的CPU及固化的监控程序，它将触摸检测装置送来的位置信息转换成相关的坐标信息并传送给计算机，接收和执行计算机的指令。
从工作原理来分，触摸屏有五类产品。
（1）电阻式触摸屏
（2）电容式触摸屏
（3）红外线式触摸屏
（4）表面声波式触摸屏
（5）遥控力感式触摸屏
与传统的计算机输入技术相比，使用触摸屏对操作人员不需要进行任何培训，并有如下特点。
（1）人机界面友好
（2）简化信息输入设备
（3）便于系统维护和改造
重庆邮电大学移通学院学生实验报告 实验名称：熟悉设计管理和游戏界面设计 专业班级：数字媒体技术 02141401 姓名：罗钧 学号： 2014210xxx 实验日期：
实验五：熟悉设计管理和游戏界面设计 一、实验目的 （1）了解和熟悉人机界面设计过程管理的相关知识； （2）了解和评价游戏软件的人机交互设计，提高自己的评价能力，提高自己对设计水平的。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器，能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 1.概念理解 （1）成功的用户界面开发有4个支柱，它们能够帮助用户界面架构师将好的思想转化为成功的系统。经验表明，每个支柱都能在此过程中产生数量级的加速作用，并能促进建立优秀的系统。 请简单描述这4个支柱。 用户界面需求：软件项目的成败经常取决于所有用户和实现者之间理解的精确性和完整性。如果没有适当的需求定义，那就既不能确定正在解决什么问题，也不会知道何时能够完成。拟定用户界面需求是整个需求开发和管理过程的一部分，系统需求（硬件、软件、系统性能及可靠性等）必须清楚的加以陈述，任何处理用户界面的需求（输入/输出设备、功能、界面及用户范围等）都必须指明并达成共识。一个确定用户需求的成功方法是通过用户观察，监视正在行动的真实用户的背景和环境。 指南文档和过程：指南文档应考虑以下几方面。 1.词、图标和图形 2.屏幕布局问题 3.输入与输出设备 4.动作序列 5.培训 用户界面软件工具：设计交互系统的困难之一，是客户和用户可能对新系统并没有一个清晰的想法。由于在很多情况下交互系统都是新奇的，用户可能认识不到设计决策的用意。虽然打印出来的文稿对初步体验是有帮助的，但具有活动键盘和鼠标的屏幕展示却更为真实。菜单系统的原型可能用一两条活动路径来代替为最终系统预想的数千条路径。 专家评审和可用性测试：现在，网站的设计人员认识到，在将系统交付给客户使用之前，必须对组件进行很多小的和一些大的初步试验。除了各种专家评审方法外，与目标用户一起进行的测试、调查和自动化分析工具被证明是有价值的。其过程依可用性研究的目标、预期用户数量、错误和危害程度和投资规模而变化很大。 （2）请简单描述用户界面设计所涉及的法律问题 ①隐私问题 ②安全性和可靠性
中北大学软件学院 实验报告 专业软件工程 课程名称人机交互 学号 姓名 辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00
1实验名称 试验一：最新人机交互技术 2、实验目的 了解最新人机交互的研究内容 3、实验内容 通过网络查询最新人机交互相关知识。 (1)在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。 (2)什么是Kinect技术。 (3)人机交互技术在各个领域的应用。 4、测试及结果 (1)已在百度中查看“最新人机交互视频”的相关网页。 (2)Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字。 (3)人机交互技术已成为解决医疗、教育、科研、环保等各类重大社会问题不可或缺的重要工具 5、心得 通过此实验，我了解人机交互技术在社会各个行业的重大作用。辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00 1、实验名称 实验二：立体视觉 2、实验目的 掌握立体视觉的原理
3、实验要求 通过网络查询立体视觉相关知识。 (1)在虚拟环境是如何实现立体视觉？ (2)3D和4D电影的工作原理。 4、测试及结果 (1)实物虚化的视觉跟踪技术使用从视频摄像机到x-y平面阵列，周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。 视点感应必须与显示技术相结合，采用多种定位方法（眼罩定位、头盔显示、遥视技术和基于眼肌的感应技术）可确定用户在某一时刻的视线。例如将视点检测和感应技术集成到头盔显示系统中，飞行员仅靠“注视”就可在某些非常时期操纵虚拟开关或进行飞行控制 (2) 4D电影是在3D立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓4D电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维环境。观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D的座椅是具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能的，以气动为动力的。环境模拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。 5、心得 通过本次试验，我明白了立体视觉以及3D、4D电影的工作原理。
人机工程学实验报告Hust工业设计专业，人机工程课程实验报告
必做实验（7个）： 一、镜画仪： 是一项目动作技能迁移的实验。因通过镜子反射，和原图形相比镜中图像是上下倒置而左右不变。 实验一 实验二 自变量：试验次数 因变量：出错次数、使用时间 实验数据分析结果：1.随着实验次数的增加，实验者不变，但是其所用时间及错误次数都在变少，熟练程度明显增加。 2.在同样的情况和同样的图案上，实验的后一次测验比前一次的测验有所进步，就为正迁移效果。
二、光亮度辨别仪 光亮度辨别仪的作用：心理学中常用的一种视觉实验仪器。它可以测定明度差别阈限，也可以制作明度量表。 自变量：光亮度真实值 因变量：实际测量值、差值 实验数据分析结果：随着光亮度的增加，实验者对于光的敏感度下降，误差变大。 应用范围：可调节亮度的台灯，它的优点在于调节亮度的装置消耗的电能极少，节约了电能，减少了不必要的损耗，灯的亮度可根据不同的天气，不同的时间，人们不同的需求，调节不同的亮度，方便人们的生活。
三、瞬时记忆实验仪 仪器同时呈现一组随机数字或字母，在部分报告法实验中，要求被试再现当时指定的一部分，然后在指定的时间内通过大脑记录下来。 自变量：瞬时刺激时间 因变量：记忆保存量 实验数据分析结果：人的大脑在瞬时记忆中，记忆的时间越长，准确率越高。
四、记忆广度测试仪 适用于心理特点测定中的数字记忆广度实验和提高记忆力的训练。并具有同时测量被试视觉、记忆、反应速度三者结合能力的功能，是一种常用的心理学测量仪器。 自变量：不同的实验者 因变量：记忆广度分数、出错位数 实验数据分析结果：因为人与人的不同，其记忆能力不同，有记忆广度大的，也有记忆广度小的。 应用范围：用在小孩子的智力玩具上，刺激小孩子对数字的认识和敏感性，提高记忆力和反映能力，同时可以很好的帮助小孩子注意力的集中。
棒框仪实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
人机工程学 报告书 姓名：董思洋 班级：工业设计10-3班学号： 二零一二年
棒框仪实验指导书 陈亚明编 艺术与设计学院 二0一二年二月
棒框仪实验 一、实验目的 本仪器可测量一个倾斜的框对判断一根棒的垂直性影响的程度。被试的判断受倾斜的框的影响，相当于周围环境条件变化的影响，所以此 本仪器可以通过被试的认知方式来测量人格特性。 二、实验方法 两人一组，正确使用棒框仪进行测量： 1、一个放在平台上的观察筒被试观察面为圆白背景面板上有一个黑色正方形框和黑色棒。棒的倾斜度可由被试通过旋钮调节。 2、主试面有一个半圆形的刻度，圆弧内指针指示框的倾斜度，中央指针指示棒的倾斜度。主试调节面板上旋钮改变框与棒的倾斜度。 3、在平台上有一个水平仪，可通过旋转平台下面的螺丝将平台调整到水平的位置。此棒框仪的优点在于没有电源的条件下可以使用。 三、测量器具 人体形体测量尺350×165×215mm的棒框仪 四、实验内容 （1）将平台调到水平位置。 （2）根据实验的要求，主试将框和棒调到在一定的倾斜度。 （3）要求被试通过观察筒进行观察，并根据自己感觉将棒调整得与地面垂直。（4）从刻度上读出的棒的倾斜度，即记录下误差的度数和方向。 （5）主试调节不同的方框的倾斜度，即不同的场条件下，重复实验。由被试调整出的棒倾斜度总结出框对棒的影响，从而研究被试的场依存性。 五、实验要求 1.每位同学都要参与测量、被测量过程； 2.记录数据以度为单位 3.测量数据要准确，测量精确；
人机交互设计 交互设计在于定义人造物的行为方式相关的界面。交互设计作为一门关注交互体验的新学科在二十世纪八十年代产生了。交互设计起源于网站设计和图形设计，但现在已经成长为一个独立的领域。现在的交互设计师远非仅仅负责文字和图片，而是负责创建在屏幕上的所有元素，所有用户可能会触摸，点按或者输入的东西：简而言之，产品体验中的所有交互。 交互设计是定义、设计人造系统行为的设计领域，它定义了两个或多个互动的个体之间交流的内容和结构，使之互相配合，共同达成某种目的。交互设计努力去创造和建立的是人与产品及服务之间有意义的关系，以“在充满社会复杂性的物质世界中嵌入信息技术”为中心。交互系统设计的目标可以从“可用性”和”用户体验“两个层面上进行分析，关注以人为本的用户需求。 随着现代交互技术的不断推进，人机交互、人人交互乃至人与环境的交互，都在被不断强调。从人机交互的方式来看，十年前，正是按键交互盛行之期，如今，触屏的交互方式以绝对优势地位占据了市场份额，我们在生活中习惯了从一块小屏幕到另一块小屏幕的触屏操作方式。 在使用网站、软件、消费产品、各种服务的时候（实际上是在同它们
交互），使用过程中的感觉就是一种交互体验。随着网络和新技术的发展，各种新产品和交互方式越来越多，人们也越来越重视对交互的体验。当大型计算机刚刚研制出来的时候，可能认为当初的使用者本身就是该行业的专家，没有人去关注使用者的感觉；相反，一切都围绕机器的需要来组织，程序员通过打孔卡片来输入机器语言，输出结果也是机器语言，那个时候同计算机交互的重心是机器本身。当计算机系统的用户越来越由普通大众组成的时候，对交互体验的关注也越来越迫切了。
安全人机工程学 实 验 报 告 书 姓名：程洁 班级：安工1101 学号：201107420105 时间： 2013 年 12 月 31日
目录 实验一手指灵活性测试实验 (1) 实验二动作稳定性实验 (3) 实验三双手协调能力测试 (8) 实验四暗适应实验 (10) 实验五速度知觉测试实验 (13) 实验六明度实验 (17) 实验七反应时运动时测定实验 (18) 实验八深度知觉测定实验 (21) 实验九亮点闪烁仪实验 (25)
实验一手指灵活性测试实验 一、实验目的 手指灵活性测试是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 本实验的要求为： 1. 学习和熟悉手指灵活性测试仪的用法； 2. 了解人的手指灵活性及其个体差异性。 二、实验仪器 EP707A 手指灵活性测试仪 （一）主要技术指标 1. 手指灵活性测试100孔（直径1.6mm），各孔中心距20mm； 2. 指尖灵活性测试M6、M5、M4、M3螺钉各25个 3. 计时范围0～9999.99秒 4. 电源电压AC220V/50HZ （二）仪器 1. 结构图 图1 手指灵活性测试仪
2. 记时器：1ms～9999 S，4位数字显示，内藏式整体结构 3. 金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个 4. 实验用镊子：1把 三、实验步骤 1. 手指灵活性测试（插孔插板） 接上电源，打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上手指灵活性插板，按复位键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住?1.5mm插针插入起点时，计时器开始计时，然后依次用镊子（从左到右，从上到下）钳住?1.5mm插针插满100个孔至终点时计时器停止计时，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 2. 手指尖灵活性测试（螺栓插板） 接上电源打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上指尖灵活性插板（装有M6、M5、M4、M3螺栓各25个），按复位键被试即可进行测试，当被试放入起始点第一个M6垫圈起，计时器开始计时，然后拧上螺母，依次操作至终点最后一个M3垫圈时，计时器停止计时时，然后拧上螺母，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 四、实验数据及报告 1. 数据记录 2. 数据分析 比较从左到右和从右到左这两种情况手指或手指尖的灵活性。 从自身实验数据来看，从右到左的手指灵活性要比从左到右的灵活性高。
实验一： 实验名称最新人机交互技术 实验目的了解最新人机交互的研究内容。 实验内容通过网络查询最新人机交互相关知识。 1、在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。 2、什么是eTable 。 3、人机交互技术在各个领域的应用。 实验二： 实验名称立体视觉 实验目的掌握立体视觉的原理。 实验内容通过网络查询立体视觉相关知识。 1、在虚拟环境是如何实现立体视觉？ 2、3D和4D电影的工作原理。 实验三： 实验名称交互设备 实验目的掌握常用的交互设备的工作原理如键盘、鼠标、显示器、扫描仪。 实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。 1、重点查找液晶显示器和扫描仪的工作原理和方法 2、什么是数字纸？工作原理是什么？ 实验四： 实验名称虚拟现实系统中的交互设备 实验目的掌握虚拟现实系统中人机交互设备的工作原理和方法。 实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。重点查找虚拟现实中使用的交互设备和较新的交互设备的工作原理和方法，如：数据手套、三维鼠标、空间跟踪定位器、触觉和力反馈器、头盔式显示器等。（实验报告中写出3种以上） 实验五： 实验名称人机交互界面表示模型 实验目的掌握人机交互界面表示模型中的GOMS、LOTOS和UAN的方法。 实验内容1、简述GOMS和LOTOS表示模型的方法。 2、结合GOMS和LOTOS对任务“中国象棋对弈”进行描述。 3、UAN描述“文件拖入垃圾箱”。 实验六： 实验名称WEB界面设计 实验目的掌握WEB界面设计的原则，了解页面内容、风格、布局、色彩设计的方法。
实验内容1、找到三种类型的网站：旅游景区、购物网站、政府部门网站，每种类型找三个以上网站，总结功能、布局、风格、色彩设计有什么相同和不同。 实验七： 实验名称移动界面设计 实验目的掌握移动界面设计的原则。 实验内容比较移动界面设计与WEB界面设计有什么相同和不同。 实验八： 实验名称可用性分析与评估 实验目的掌握可用性分析与评估的方法。 实验内容对某个网上银行进行可用性分析与评估（银行自定）。 辅导教师成绩
辽宁工程技术大学 实践报告 课程名称：工业设计应用人机工程学实践项目：人机工程学社会实践报告专业班级：工业设计12-2班 姓名： 学号：
中国的制造业无不是严阵以待，企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAEL PORTER)曾说过，企业具备竞争优势的两个方式，一是扩大生产规模，走向规模经济，才能占有成本上的优势；另一个便是创造企业或产品的附加值，制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高，且消费者对商品品质要求越来越高的情况下，各产品制造商们无不力求突破，希望能出奇制胜，打动消费者的心。拿当今世界上提出的“健康”人机工程学的新要求为例，即是用某些考虑人机因素的辅助性产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次，籍此创造其他品牌无法模仿的优势，而赢得消费者青睐的。 究竟什么样的产品需要人机工程呢？在设计上又如何表现，才能成为符合人机工程学的产品呢? 工业设计师指出，就电脑的相关部件和设备而言，如键盘、鼠标等输入装置，因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐，接触的时间较长，在使用时也可能十分投入。因此，人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。 二、实践目的 通过本次课外实践，了解市场上现有产品的人机工程学的应用情况，并了解到人机工程学的应用目的，即根据人的生理，行为，认知，心理以及等情感各方面的特性，运用系统工程的观点和方法分析研究人与产品，人与环境之间的相互作用，合理的设计和安排人们生产与生活中的信息显示，操作控制，作业器具，作业空间，作业方式，作业环境，以保障人的安全与健康，提高人的工作效率与质量，实现人的舒适与愉悦，使人，机环境的配合达到最佳状态。
摘要主要介绍了TI公司的新型的16位超低功耗Flash型h6N30F44X系列单片机的结构、特性和功能及液晶显示器LCD的发光原理和类型，讨论了该系列单片机与ILD及键盘的人机接口电路的设计方案和相应的软件的实现方法，最后给出它在体内电刺激器的应用实例。 关键词单片机；MSP430；LCD；人机交互接口 1引言 在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完成，但其实现方式有两种：一种是由MCU力口驱动芯片实现，如键盘显示控制芯片SK5279A，串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219等等，这时显然MCU没有LCD的驱动功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I／O设备访问形式控制键盘和LCD实现人机对话。这里的MCU主要有世界各大单片机生产厂商开发的各种单片机，其中TI公司的MSP430系列因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注，在国内外的发展应用正逐步走向成熟。 2LCD简介 LCD(Liquid Crystal Display)，即液晶显示器。液晶显示是通过环境光来显示信息的，它本身并不发光，因而功耗很低，只要求液晶周围有足够的光强。LCD是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT／C athode Ray Tube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生。LCD由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险、平面直角显示以 及影像稳定不闪烁等优势，逐渐占据显示的主流地位。 LCD的类型，根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD显示内容的不同可以分为段式LCD和点阵L CD。根据LCD驱动方式的不同可以分为静态驱动和多路驱动。 3MSP430F44X简介 MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集单片机[2]。该系列单片机性价比相当高，在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在各种要求极低功率消耗的场合，特别适合用于智能测量仪器、各种医疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。 3.1系统结构 MSP430F44X的系统结构，主要包括：CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器／通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12位A／D)、比较器A(精确的模拟比较器，常用于斜边(Slope)A／D转换)、复位电压控制／电源电压管理、基本定时器(Basic Timerl)、定时器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中，具体选择MSP430F449作为人机接口电路的设计具有许多独到的优势。这一点，读者可以根据TI公司相关的数据手册进行比较。 3.2片内外模块特性 MSP430F44X具有丰富的片内外围模块，其明显的特点是：具有48条I／0口线的6个并行口P1-P6，其中P1、p2具有中断能力，同时具有2个可用于UART/SPI模式选择的串行口(USART0和USARTl)；内含12位的A／D转换器ADCl2，快速执行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到结果的硬件乘法器；多达160段的LCD控制器／比较器，可以实现多种方式的驱动显示；可以实现UART、PWM、斜坡ADC 的16位Timer-A和16位Timer-B；非常灵活的时钟系统，既可用32768Hz的钟表晶振产生低频时钟，也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时钟，同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO；多达几十kB的Flash空间，这样数据既可以保存在片内的Flash信息存储器，也可保存在程序的Hash中的剩余空间。 4接口电路设计 4.1接口电路简图及说明 典型应用电路示意图。在该图中，LCD类型和键盘种类及数目的选择、下拉电阻的数值大小都必须认真
中北大学软件学院实验报告 专业：软件工程 方向：电子商务 课程名称：人机交互基础教程 班级：1021010C01 学号： 姓名： 辅导教师：李玉蓉 2012年2月制
成绩： 实验时间年月日时至时学时数 1.实验名称 最新人机交互技术 2.实验目的 了解最新人机交互的研究内容 3.实验内容 通过网络查询最新人机交互相关知识。 1、在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。 2、什么是eTable 。 3、人机交互技术在各个领域的应用 4. 实验原理及流程图
成绩： 5.实验过程或源代码 Etable是一种多功能电脑桌，集时尚、实用、经济于一“桌”，无论是居家卧室，还是出差旅途，都可以提供一个舒适、惬意的网上时光，部件有：多角度调节桌面、2个风扇、1个USB插口、1个活动USB插头、鼠标垫、桌腿可调节长度。 人机交互技术的发展极大地促进了计算机的快速发展和普及，已经在制造业、教育、娱乐、军事和日常生活等领域得到 广泛应用。在制造业用于产品设计、装配仿真等各个环节；在 教育中用于研发沉浸式的虚拟世界系统，供学者学习；在军事 方面头显示器等的出现给军事训练提供了极大地方便；在娱乐 中3d和4d电影的拍摄都应用到此技术；体育方面用于体育训 练和报道等；生活中，触屏手机，人脸识别技术等都用到人机 交互技术。 6.实验结论及心得 通过在网上查阅有关近期最新人机交互的视频和网页，我对人机交互的发展及在各方面的应用有了初步了解和认识
实验时间年月日时至时学时数1.实验名称 立体视觉 2.实验目的 掌握立体视觉的原理 3.实验内容 通过网络查询立体视觉相关知识。 1. 在虚拟环境是如何实现立体视觉？ 2. 3D和4D电影的工作原理。 4.实验原理及流程图
沈阳工业大学 软件学院 虚拟现实技术的发展与应用 学生姓名：汤常珩 学号：141201206 专业班级：1402 指导教师：马广焜
二零一六年九月二十一日 虚拟现实技术的发展与应用 摘要 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。 关键词：虚拟现实；模拟；仿真技术
目录 第一章引言 (4) 第二章发展历史 (4) 第三章关键技术 (4) 3.1显示 (5) 3.2 声音 (5) 3.3 语音 (5) 第四章应用 (6) 4.1 医学 (6) 4.2 军事 (7) 4.3 游戏 (7) 第五章结论 (8) 参考文献 (8)
第一章引言 虚拟现实（Virtual Reality，VR）是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。虚拟现实是人类在探索自然、认识自然过程中创造产生，逐步形成的一种用于认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行业对VR技术的需求日益旺盛，人们对VR技术的研究日益重视，VR技术也取得了巨大进展，并逐步成为一个新的科学技术领域。 第二章发展历史 1956年，Heileg M. 开发了一个摩托车仿真器Sensorama，具有三维显示及立体声效果，并能产生振动感觉。他在1962年的“Sensorama Simulator”专利已具有一定的VR技术的思想。 计算技术和计算机的小型化的发展，推动了仿真技术的发展，逐步形成了计算机仿真科学技术学科。1965年，计算机图形学的重要奠基人Sutherland博士发表了一篇短文“The ultimate display“，以其敏锐的洞察力和丰富的想象力描绘了一种新的显示技术。他设想在这种显示技术支持下，观察者可以直接沉浸在计算机控制的虚拟环境之中，就如同日常生活在真实世界一样。同时，观察者还能以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，如触摸感知和控制虚拟对象等。Sutherland的文章从计算机显示和人机交互的角度提出了模拟现实世界的思想，推动了计算机图形图像技术的发展，并启发了头盔显示器、数据手套等新型人机交互设备的研究。 1966年，Sutherland I. E. 等开始研制头盔式显示器，随后又将模拟力和触觉的反馈装置加入到系统中。1973年，Krueger M. 提出了“Artificial Reality”一词，这是早期出现的VR词语。由于受计算机技术本身发展的限制，总体上说20世纪六七十年代这一方向的技术发展不是很快，处于思想、概念和技术的酝酿形成阶段。 20世纪90年代以后，随着计算机技术与高性能计算、人机交互技术与设备、计算机网络与通信等科学技术领域的突破和高速发展，以及军事演练、航空航天、复杂设备研制等重要应用领域的巨大需求，VR技术进入了快速发展时期。[1] 第三章关键技术
实验指导 手指灵活测试仪 一、内容简介 手指灵活性测试仪是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，以及手和眼协调能力的仪器。应用心理学测定方法来进行能力方面的动态研究，能够弥补和纠正用快速法进行职业咨询和职业选择时的不足，通过长期动态的对人进行研究，可以取得向被试提出选择职业选择的宝贵资料。这种测试方法在就业指导和咨询上正得到越来越广泛的应用。 手指灵活测试仪wi31362 手指灵活性测试仪器种类很多，归纳起来主要有二大类。一类用于测定手指灵活性，另一类用于测定手指尖灵活性。 本仪器主要特点是能测定手指尖灵活性也能测定手指灵活性。并能直接读出手指尖和手指灵活性的测定时间。 二、技术指标 1. 手指灵活性测试100 孔 2. 手指灵活性测试M6 、M5 、M4 、M3 螺钉各25 个 3. 计时范围0 ～9999.99 秒 4. 电源电压220V 50HZ 5. 消耗功率10W 6. 外形尺寸 7. 重量 3.5 千克（净重） 1. 附近盒 2. 电源插座 3. 计数器 4. 插板 5. 电源开关 6. 复位键 本仪器主要有一机箱和两块插板组成，只要换插板就能测试手指灵活性和手指尖灵活的测定。 三、使用方法 1. 手指灵活性测试 使用者接上电源打开电源开头此时计时器即全部显示为0000. 00 然后插上手指灵活性插板（有100 个φ 1. 6 孔）按复位按键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住φ 1. 5 针插入起始点时计时器开始计时然后依次用镊子（至左向右，至上向下）钳住φ 1. 5 针插满100 个孔至终至点计时器即停止计时此时计时器显示时间为被试做完这一试验所用总时间，当测试第二次实验时只要按复位键计时器全部复位，即可反复测试。
西工大2020 年4 月《人机接口与图形学》作业机考参考答案试卷总分:100 得分:96 本作业每次试题内容相同，只是题目和选项顺序是随机调整的，大家可放心下载使用一、单选题(共1 道试题,共2 分) 1.哪一个不是国际标准化组织（ISO）批准的图形标准？（D） A.GKS B.PHIGS C.CGM D.DXF 正确答案:D 二、多选题(共17 道试题,共34 分) 1.基本的直线扫描转换算法包括（A、B、C）。 A.数值微分法 B.中点画线法 C.Bresenham 画线法 D.遗传算法 正确答案:A、B、C 2.通常图形在方向、尺寸方面的变化是通过图形的（）来完成的，而要将窗口内的内容在视区中显示出来，必须经过图形的（）来完成。 A.几何变换 B.观察变换 C.裁剪 正确答案:A、B 3.计算机图像的输入设备包括（）。A.键盘B.鼠标C.跟踪球D.触摸屏 正确答案:A、B、C、D 4.区域填充有（）种。A.填充式样B.种子填充C.扫描转换填充D.填充颜色
5.常用的图形绘制设备有（）。 A.喷墨打印机 B.激光打印机 C.笔式绘图仪 D.手写板 正确答案:A、B、C 6.Bezier 曲线具有哪些性质（）。 A.端点性质 B.端点切矢量 C.端点的曲率 D.对称性 E.几何不变性 F.凸包性正确答案:A、B、C、D、E、F 7.在处理图形时常常涉及的坐标系有（）。 A.局部坐标系 B.世界坐标系 C.观察坐标系 D.设备坐标系 正确答案:A、B、C、D 8.计算机图形学的应用范围包括（）。 A.计算机艺术 B.计算机辅助设计与制造 C.医疗诊断 D.计算机动画 E.计算机辅助教学 F.办公自动化和电子出版技术 正确答案:A、B、C、D、E、F 9.图形软件的建立方法包括提供（）。 A.图形程序包 B.计算机 C.专用高级语言 D.修改高级语言 正确答案:A、C、D 10.三维几何的变换方式包括（）。 A.旋转变换 B.平移变换 C.阵列变换 D.比例变化 正确答案:A、B、D 11.常用图形交换格式有（）。 A.IGES B.OCX C.STEP D.doc
人体测量实验报告书
实验一 错觉实验 1、实验目的： 通过本次实验，了解人体测量学的基本知识，证实最典型的缪勒－莱伊尔(Muller--Lyer)视错觉现象的存在和研究错觉量大小。 2、实验器材： 错觉实验仪 3、成员：某某 4、实验内容： （1）仪器有三种不同箭羽线夹角的线段，实验时选择一种做实验，其余的二种用挡板挡住。 （2）仪器直立于桌面，被试位于一米以远，平视仪器的测试面。主试移动仪器上方的拨杆，即调整线段中间箭羽线的活动板，使被试感觉到中间箭羽线左右两端的线段长度相等为至。可以验证箭头线与箭尾线的长度错觉现象，并读出错觉量值。 5、实验数据： 6、实验小结： 本实验中，通过对错觉实验的实施，我们测试了小组成员的长度错觉，差值数据普遍在3mm左右，我们了解到了人体错觉的基本测量方法。
实验二 大小常性测量器实验 1、实验目的： （1）用比对法验证视觉大小常性现象； （2）学习测定大小常性的方法； （3）讨论距离对大小常性的影响； （4）讨论标准刺激大小对大小常性的影响。 2、实验用具： EP510大小常性测定仪两台。 3、小组成员： 某某 4、实验内容： （1）选择长度为2m以上的场地，让被测者站在距离实验仪器1.5m位置。 （2）测试员调节手边大小常性测量仪，改变两个测量仪三角形大小，使其不同，注意应有时从大到小调，有时从小到大调，采用ABBA的序列。指导语如下：“请你注意正前方屏幕上三角形的大小，并照此大小指挥测试员调节手边的测量器，直到你主观感知到一样大小为止。”报告记录员记下你调节后图形的数值。 （3）记录员将读得的数据记入大小常性记录表。实验中，记录员不得将测量数据告知被试。 5、实验数据：(单位：mm) （1）根据两个三角形面积的实际差别计算大小常性系数。 K B =（R―S）/（A―-S）或 K T =（lgR―lgS）/（lgA―lgS） 式中，A：标准三角形高；R：被试匹配的三角形高； S：完全没有常性时三角形应有的高 S= D /（A* d） （式中D：被试与标准刺激的距离，d：被试与比较刺激的距离）（2）我的测量数据（差值，单位：mm） 6、实验小结： 实验结果发现：无论是在标准刺激下还是在标准距离下，人对物体的大小直觉恒常性系数都能维持在一个较高的水平。 结果说明：物体远近会导致视网膜上投影的大小变化，而在人的知觉中仍然能较正确地反映不同物体的实际大小。
四川理工学院计算机学院 《人机交互》课程设计大纲 课程编号：课程类别：选修 课程名称：人机交互课程性质：实践 学时：1周开课学期：6 学分：1 先行课程：网站程序设计，JAVA程序设计 适用专业：计算机科学与技术（信息方向） 一、课程设计的目的 通过课程设计，主要达到以下目的： 1、加深对交互界面设计、软件工程、程序设计语言的理论知识的理解和应 用水平。 2、掌握交互界面设计的基本方法，熟悉界面设计的步骤。 3、通过设计人机交互界面应用课题，进一步熟悉界面设计工具的操作技术， 提高动手能力，提高分析问题和解决问题的能力。 二、课程设计教学基本要求 1．掌握交互界面的概念设计和逻辑设计。采用VB，DELPHI,VS2005,Dreamwear，等设计工具完成界面建立工作。 2．根据所学的界面设计步骤、程序设计以及软件工程的知识，对设计交互界面系统，进行可用性评估。 3．学会团队协作解决问题的方法，增强学生自信心与团队责任心、培养学生的主动性思考能力和自主学习能力。 4．按规定和要求编写课程设计说明书。 三、课程设计的内容 课题一、学生学籍管理系统界面设计 1．课程设计目的 （1）掌握界面设计的概念设计和逻辑设计。选用一种开发工具，完成该系统的界面设计工作。 （2）学会团队协作解决问题的方法，增强学生自信心与团队责任心、培养
学生的主动性思考能力和自主学习能力。 2．课程设计要求 1)分析系统的功能，画出系统的功能结构图；系统流程图。 2)对象建模分析：通过系统的用例图反映用户的实际交互需求。 3)视图抽象设计：分析系统可能包括的功能视图，分析每一个视图可能的 交互操作和需要的信息。 4)概要设计：对抽象的视图设计做进一步的具体设计，产生视图的概要设 计。 5)视图的关联设计：将不同交互视图之间的联系和状态转换关系整理清楚。 画出各视图之间的关联关系图。 6)视图的全面设计：确定各个视图的具体内容和大致布局，并在每个视图 上明确体现与其他视图的关系，保证系统的整体性和和谐性，然后借助 具体的开发工具进行界面的实际设计。 课题二、网上投稿管理系统界面设计 1．课程设计目的 （1）掌握界面设计的概念设计和逻辑设计。选用一种开发工具，完成该系统的界面设计工作。 （2）学会团队协作解决问题的方法，增强学生自信心与团队责任心、培养学生的主动性思考能力和自主学习能力。 2．课程设计要求 1)分析系统的功能，画出系统的功能结构图；系统流程图。 2)对象建模分析：通过系统的用例图反映用户的实际交互需求。 3)视图抽象设计：分析系统可能包括的功能视图，分析每一个视图可能的 交互操作和需要的信息。 4)概要设计：对抽象的视图设计做进一步的具体设计，产生视图的概要设 计。 5)视图的关联设计：将不同交互视图之间的联系和状态转换关系整理清楚。 画出各视图之间的关联关系图。 6)视图的全面设计：确定各个视图的具体内容和大致布局，并在每个视图 上明确体现与其他视图的关系，保证系统的整体性和和谐性，然后借助 具体的开发工具进行界面的实际设计。 教师采取同组异质的策略将学生分组，每个小组成员为一个团队。每个小组设置项目经理1人，由项目经理负责组内成员的分工。按照软件工程的方法和技
安全人机工程学 实验报 告书 姓名：_________________ 程洁 _________________ 班级：____________ 安工1101 _____________ 学号：____________ 201107420105 _________ 时间：2013 年12月31日 目录 实验一手指灵活性测试实验 (1) 实验二动作稳定性实验 (3) 实验三双手协调能力测试 (8)
实验四暗适应实验 (10) 实验五速度知觉测试实验 (13) 实验六明度实验 (17) 实验七反应时运动时测定实验 (18) 实验八深度知觉测定实验 (21) 实验九亮点闪烁仪实验 (25)
计时器 手指灵活插板 实验一手指灵活性测试实验 一、实验目的 手指灵活性测试是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，也可测定手和眼 的协调能力。 本实验的要求为： 1. 学习和熟悉手指灵活性测试仪的用法； 2. 了解人的手指灵活性及其个体差异性。 实验仪器 EP707A 手指灵活性测试仪 （一）主要技术指标 1. 手指灵活性测试100孔（直径1.6mm ）,各孔中心距20mm ； 2. 指尖灵活性测试M6、M5、M4、M3螺钉各25个 3. 计时范围0?9999.99秒 4. 电源电压 AC220V/50HZ （二）仪器 1. 结构图 电源插座 附件盒 图1手指灵活性测试仪 M6*25 M5*25 M4'25 M3* 25 01.6 *100
2. 记时器：1ms?9999 S, 4位数字显示，内藏式整体结构 3. 金属插棒：直径1.5mm,长度20mm, 110个 4. 实验用镊子：1把 三、实验步骤 1. 手指灵活性测试（插孔插板） 接上电源，打开电源开关，此时计时器显示为0000.00,然后插上手指灵活 性插板，按复位键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住?1.5mm插针插入起点时，计时器开始计时，然后依次用镊子（从左到右，从上到下）钳住?1.5mm插针插满100个孔至终点时计时器停止计时，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 2. 手指尖灵活性测试（螺栓插板） 接上电源打开电源开关，此时计时器显示为0000.00,然后插上指尖灵活性插板（装有M6、M5、M4、M3螺栓各25个），按复位键被试即可进行测试，当被试放入起始点第一个M6垫圈起，计时器开始计时，然后拧上螺母，依次操作至终点最后一个M3垫圈时，计时器停止计时时，然后拧上螺母，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 四、实验数据及报告 1. 2.数据分析 比较从左到右和从右到左这两种情况手指或手指尖的灵活性。
人机交互 实验报告 题目趣味拼图游戏界面的设计与 实现 学院 专业 姓名 学号 班级 二O一三年一月四日
1．设计内容 1.1趣味拼图： 趣味拼图 1.2面向对象： 儿童 1.3主要功能描述 该系统用Java语言实现，小朋友通过控制鼠标，实现方格的移动。 1.4人机交互设计： 考虑该系统面向小朋友，拼图的难度做的很低，而且操作简单，图片是采用卡通动画上的人物，简单并且能吸引小朋友。考虑到一直点击鼠标会有点枯燥，该系统增加了各种好玩的音效，当点击鼠标，系统会根据不同的情况配有不同的声音，增加了拼图游戏的趣味性。并且小朋友可以选择自己喜欢的模式进行拼图，考虑到面向对象为小朋友，界面很友好，图片的颜色采用了比较鲜艳的颜色，主角卡通，线条清晰，各部分特点明显，也降低了拼图的难度，又不失趣味性，界面的按钮也进行了卡通形象装点。 2. 系统结构 2.1系统主界面： 系统刚开始进去是没有打乱顺序的拼图状态。 2.2系统开始界面： 该界面为打乱谁许后的状态。 2.3系统预览界面： 该界面是为方便小朋友拼图过程中没有记清楚样子设计的，能随时查看。 2.4系统设置： 该功能可以实现选取图片，小朋友可以选择自己喜爱的图片进行拼图。 2.5编码： 后台编码用了Java语言，总共设计了4个类，没有用数据库。 3界面设计 3.1拼图界面
3.1.1界面功能： 拼图主界面，总览全图。 3.1.2截图： 3.1.3操作： 小朋友可以通过点击鼠标实现方块的移动。 3.1.4界面设计的交互思想及交互原则： 为方便拼图，刚开始进入界面是一个没有乱序的图片，小图片大小为 100*100的正方形，看上去比较舒服。考虑到面向对象为小朋友，图片的颜色采用了比较鲜艳的颜色，主角卡通，线条清晰，各部分特点明显。体现了交互性原则。 3.1.5主要代码： private void init(){ container = this.getContentPane(); //按钮 start = new JButton("开始"); start.setBackground(Color.getHSBColor(0,111,1213)); start.setIcon(new ImageIcon("pictrue/start.png")); start.addActionListener(this); preview = new JButton("预览"); preview.setBackground(Color.getHSBColor(321, 102, 002));
1.哪一个不是国际标准化组织(ISO)批准的图形标准?() A.GKS B.PHIGS C.CGM D.DXF 答案：D 2.通常图形在方向、尺寸方面的变化是通过图形的()来完成的，而要将窗口内的内容在视区中显示出来，必须经过图形的()来完成。 A.几何变换 B.观察变换 C.裁剪 答案：AB 3.常用的三种输入方式是()。 A.请求方式 B.中断方式 C.取样方式 D.提醒方式 答案：AC 4.计算机图形学的应用范围包括()。 A.计算机艺术 B.计算机辅助设计与制造 C.医疗诊断 D.计算机动画 E.计算机辅助教学 F.办公自动化和电子出版技术 答案：ABCDEF
5.三维几何的变换方式包括()。 A.旋转变换 B.平移变换 C.阵列变换 D.比例变化 答案：ABD 6.计算机图像的输入设备包括()。 A.键盘 B.鼠标 C.跟踪球 D.触摸屏 答案：ABCD 7.Bezier曲线具有哪些性质?() A.端点性质 B.端点切矢量 C.端点的曲率 D.对称性 E.几何不变性 F.凸包性 答案：ABCDEF 8.字符作为图形有()之分。 A.点阵字符 B.矢量字符 C.矩阵字符 D.以上全是 答案：AB
9.在对中心落在坐标原点的标准椭圆进行扫描转换时，已知像素点(x，y)位于椭圆之上，则根据椭圆的对称性，可以确定像素点()也位于椭圆之上。 A.(-x，y) B.(x，-y) C.(y，x) D.(-x，-y) 答案：ABD 10.下列有关B样条曲线性质的说明语句中，正确的论述为()。 A.B样条曲线具有几何不变性，其形状与坐标系无关 B.B样条曲线具有造型的灵活性，可构造直线段和切线等特殊情况 C.当移动B样条曲线一个顶点时，必定会对整条B样条曲线产生影响 D.一条直线与n个顶点控制的B样条曲线可有n个或更多个交点 答案：AB 11.在处理图形时常常涉及的坐标系有()。 A.局部坐标系 B.世界坐标系 C.观察坐标系 D.设备坐标系 答案：ABCD 12.区域填充有()种。 A.填充式样 B.种子填充 C.扫描转换填充 D.填充颜色 答案：BC