万方数据
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PLC与人机界面的通讯应用
作者：曾江华
作者单位：青岛瑞普电气有限责任公司
刊名：
印刷质量与标准化
英文刊名：Printing Quality ＆ Standardization
年，卷(期)：2011(7)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/8f9713268.html,/Periodical_yszlybzh201107024.aspx
汽车人机交互系统
全文导航 1 词条简介 2 常见的人机交互系统 ·iDrive ·COMAND ·MMI ·Sensus ·iVoka ·SYNC ·IntelliLink 1 词条简介 人机交互系统是信息化技术发展的产物，该系统实现了人与车之间的对话功能，就比如我们常用电脑的windows一样。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息(油耗、车速、里程、当前位置、车辆保养信息等)、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响的设置。
2 常见的人机交互系统 目前常见的人机交互系统有宝马的iDrive、奔驰的COMAND、奥迪的MMI、沃尔沃的Sensus、上汽荣威的iVoka、福特的SYNC、通用的Intel liLink以及丰田的Remote Touch。 ·iDrive 宝马的iDrive系统可以说是人机交互系统的先驱，其第一代产品在2001年就已经投入了实用。而目前国内宝马车型上装备的是第二代i Drive系统，相对老产品的改进主要体现在加入了7个快捷键并将操作界面进行了全面的升级 和改进。
和奥迪的MMI系统相比，宝马的iDrive在操作方式上略显复杂。不过其上手难度也不高，基本都符合习惯性操作。而旋钮旁的七个快捷键布局比较紧密，全部在一个手掌的五指范围内，可以说iDrive系统完全在驾驶者的掌控之中。
第二代iDrive系统在宝马3系上采用了8. 8英寸高分辨率显示屏，而在7系上显示屏的尺寸更大。而且屏幕的分辨率达到了1280*480，是三款车型中最高的。实际视觉效果也可看出，宝马的iDrive界面最为清晰美观。 而就在售价49.5万元的宝马325i运动型上，iDrive系统已经具备车载电视和蓝牙免提功能。打开手机的蓝牙功能搜索到自己的宝马，再输入相同的匹配密码就可以将手机与iDrive 相连。 另外宝马的iDrive系统也提供多项车辆参
组态人机界面与单片机通信案例 很多时候，工业控制或者产品设计方面受到PLC这种功能确定，扩展麻烦，成本昂贵等方面的制约因素，需要独立开发一种特殊功能，但是又需要连接触摸屏通讯，工程师在这个方面往往需要花费很大功夫，现在我要帮大家解决的问题就是单片机与人机界面触摸屏通讯的最简单，最有效的2种方法，其实就是分为2种通讯协议，即工业标准的Modbus RTU协议和工程师自己定义的自由协议。 本实例采用微嵌组态软件，因为公司提供一系列的技术支持和公布单片机源代码，加上公司的人机界面支持自由协议等等先天优势，开发工程方便有效。方案比较： 方案一modbus—rtu协议： 优点：工业标准通讯协议，具有通用性，，传输数据量大 缺点：需要时间去了解协议的格式和以及按照规定编写通讯程序（需要MODBU S-RTU源代码） 方案二自由协议： 优点：数据格式客户自己定义，灵活多变，定制性强，可以模拟任何已知报文的通讯协议 缺点：传输数据量不大，通用性不强，移植不方便 工程师可以根据以上两种通讯协议的优缺点来选择理想的方案；
新建一个工程文件 型号对应的是公司出产产品型号。新增一个通信口，微嵌的人机界面有两个通讯口COM1，COM2，这两个串口既可以做RS232，又可以做RS485，通讯协议对应的是单片机工程师需要用到的协议，其中有modbus RTU协议，自由协议Free Protocol，当然还包括西门子S7-200，台达PLC，欧姆龙，三菱等协议，这里我们选择COM1自由协议Free Protocol，通讯速率57600，数据位8,1位停止位，偶校验：
首先我们随便建一个比较简单实用的画面，用位按钮开关控制单片机的指示灯，采集单片机的模拟数据显示在组态软件的数码管（可以通过电脑串口连接单片机在线模拟实际应用）
人机界面设计（含案例分析） 家电（冰箱）Haier/海尔 BCD-231WDBB 场所：冰箱是家用厨房内最为常见的家电产品之一。在公共空间比 如餐厅，酒店也都有配备。 作用：冰箱使食物或其他物品保持冷态，具有储藏，冷冻的功能。 人机界面分析： 把手： ①位置：把手设计符合大众身高结构，一般根据实际冰箱高度设 计，比如此冰箱总高1722mm，三门设计，把手分别在550mm左 右、950mm左右、1300mm左右。 ②形状：此冰箱把手属于隐藏式把手设计，使机器整体统一美观。 把手形状呈长方形凹槽，适用于大多数家庭成员的高度差异。 ③功能：此把手设计即运用手部动作，通过抓、拉来实施对冰 箱门的控制。外观大方，开门方便，不积灰尘，容易清理。 存储空间： ①位置：此冰箱为三门设计，区分两个不同的存储空间，分别 是冷藏室和冷冻室。上门与下门等比例分布，中门5°C--- 18°C全温区变温。 ②形状：三个存储空间均为长方形，中间有长方形隔板分割， 阶梯式分割方式，适用于不同食材的存放。冷冻室采用抽屉设 计，极大拓展了冷冻空间，抽屉装饰有仿金属材质亮银色饰 条，质感强，坚固耐用。 ③功能：冷藏室主要储存新鲜的食物或是烹饪过的食物，海鲜肉类在放入 冷藏室24小时低温排毒后放入冷冻室保存。冷冻室一般保存海鲜肉类等需 要保存较长时间不使用的食物。 显示部分、按钮： ①位置：显示部分、按钮一般在人眼可以看见，手可以触及的范围内。此 冰箱在面板中间高约1650mm的位置。 ②形状：此冰箱显示按钮部分为竖立的长方形，与整体机器相统一，整体 感强。从上到下分为四个区域，用黑色实线区分，分别是温区选择、温度 调节、功能选择和设定。上面三个区域为LED灯的液晶显示，设定按钮呈圆形，触摸式按钮，反应灵敏好操作。
人机界面的十大发明 今天人类的生活片刻也离不开机器。人与机器的和平共处比任何时候都更显重要。而要做到这一点，人与机器的交流必须通畅无阻。设计最精巧的人机界面装置能够让人根本感觉不到是它赋予了人巨大的力量。此时人与机器的界线彻底消融，人与技术合为一体。以下是十种产品被专家们认为是本世纪最伟大的人机界面装置。字串6 一、扩音器字串6 扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器也是21世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。 字串5 扩音器是1915年发明的，从那以后一代又一代的技术人员为它的完善做出了不懈的努力。今天，随着录音设备和存储技术的飞速发展，用美国著名扩音设备生产企业Bose公司研究员威廉·舒特的话：扩音器“反而成为家庭音响系统中最薄弱的一环”。他指出，每当我在家中欣赏音乐的时候，根本没有办法做到想象自己是坐在音乐厅里。扩音技术还做不到这一点，原因何在，尚不得而知。字串3 二、按键式电话字串3 按键式电话业务是美国电话电报公司在1963年11月正式开通的。几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜于转盘式电话。贝尔实验室的研究人员为使这种新产品为人们所接纳，真可谓绞尽脑汁。他们实验了16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而足。他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文章。 字串1 节省拨号时间只是按键式电话的设计初衷之一，实际上从一开始技术专家就抱着一个把新式电话机设计成一种遥控数据输入设备的目的。正是从这一设计思想出发，研究人员在1968年又在键盘上增加了“＊”键和“＃”键。虽然研究人员的部分设计思想，例如通过电话机来控制家用电器的开关，迄今尚未实现，但是按键式电话毕竟开创了语音数据通信的新时代。 字串8 三、方向盘字串8 最初的汽车是用舵来控制驾驶的。不能说舵不好，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有办法再用车舵来驾驶汽车了。方向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间
在工业设计中人机界面设计的应用 在工业设计中人机界面设计的应用 一、界面设计与工业设计之渊源 界面设计和工业设计在基本思想与内容上有很多一致性。 首先，在基本思想方面，工业设计的观点是要把包括对美的追求在内的精神、文化因素融入到物质产品中去，即创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求。这与界面设计的基本理论即产品设计要适合人的生理，心理因素，与工业设计的基本观念“创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求”，意义基本相同，侧重稍有不同。 其次，关于工业设计与界面设计的不同，有一种说法是：界面设计是以研究与处理“人与物”之间的信息传递为主。而工业设计则以研究与处理“人与物”之间的各种关系。特别是对较复杂的产品，工业设计并不深入研究科学技术的具体细节。界面设计虽然也是既研究“机”，也研究“人”，研究人生理学和心理学等方面的各种因素。但研究“机”，一般是指其中与人发生直接关系的部分，不一定深入追究“机”的原理与构造研究“人”，则仅研究与“机”相关的生理、心理学等方面的各种因素。简言之，工业设计与界面设计同样都是研究人与物之间的关系，研究人与物交接界面上的问题。
二、信息时代工业设计呼唤界面设计 当机械大工业发展起来的时候，如何有效操纵和控制产品或机械的问题导致了人机工程学。二战后，随着体力的简单劳动转向脑力的复杂劳动，人体工学也进一步地扩大到人的思维能力的设计方面。”使设计能够支持、解放、扩展人的脑力劳动“。在信息时代，满足了物质需求的情况下，人们追求自身个性的发展和情感诉求，设计必须要着重对人的情感需求进行考虑。设计因素复杂化导致设计评价标准困难化。个性化的设计作品能否被消费者所认同7新产品开发能不能被市场所接受7在目前，我国大部分企业实力还并不强大，设计开发失利承受力还不很强的情况下，如何系统地、有根据地认识、评价设计，使其符合市场，就需要对设计因素再认识。利用界面分析法，正是使设计因素条理化，避免将人作为“生物人”的片面和走出笼统地说“设计＝科学＋艺术”的简单误区。对许多以微电子机制的产品而言，由于功能的执行不再是传统的可感知方式，而是电子的无形运作，造成了产品外观形式无法解释和表达其内部功能及使用状态。于是在使用者与产品之间便构筑了所谓用户界面（User Interface），籍以实现人机之间的沟通和交流。 随着科技渗透到我们的日常生活中，用户界面的出现日益普遍，其主要形式有：数字产品（信息产品）的使用操作界面，如收音机、PDA、rnp3播放器，电脑软界面以及网页界面等。随着电子技术日益发展，尤其是科技应用带给人类的愉悦和体验，电子数字产品必将更加深入地影响生活的各个方面和层面。将有越来越多的关于界面的问题出现，
人机界面设计 1.人机界面是什么？（P5） 人机界面是一类特殊的软件，它帮助实现计算机硬件、软件和人三者之间进行恰当联系和协调一致的工作。简单地说，人机界面是专门处理人机交互活动的软件，它是人与硬件、软件的交叉部分。 2.广义的人机界面：（P5） 在人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作用“面”，称为人机界面，人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。 人机界面的设计直接关系到人际关系的合理性，研究人机界面主要是针对显示和控制两个问题。 3.狭义的人机界面：（P5） 狭义的人机界面是指计算机中的人机界面。人机界面又称人机接口、用户界面、人机交互，是计算机中最年轻的分支科学之一。 4.人与计算机的交互式通过用户界面来实现的。（P5） 5.人机界面学是计算机科学、人类工程学和认知心理学等学科相结合的产物。它还涉及哲学、医学、语言学、社会学等，是名副其实的跨科学、综合性的科学。（P5） 6.人机系统的组合（P16） 完整的人机系统包括人、机、人机之间的界面和人机系统所处的环境。 7.随着计算机技术、网络技术的发展，人机界面将朝那几个方向发展？/试描述人机界面的发展趋势。（P24） ①高科技化——信息技术的革命，带来了计算机业的巨大变革。各类在计算系统中各显其能，使产品的造型设计更加丰富多彩，给设计师提供了更为广阔的造型空间，使其能充分利用先进的计算机技术，设计出优美的造型，大幅度的缩短了产品开发周期和上市时间， 机具 本体 人机界面 感觉 运动器官 显示器 操作器 中枢神 经系统 人子系统 机子系统 环境
为企业赢得市场，也为用户建立起一种良好的实现功能的桥梁。 ②自然化——尽可能使用自然语言，发展图、文、声、光等多种形式，是画面更加生动、逼真甚至超过人的现实生活，这正是虚拟现实所追求的目标。 ③人性化——现代设计的风格已经从功能主义逐步走向了多元化和人性化。一方面要求产品功能齐全、高效，适合人的操作使用，另一发面又要满足人们的审美和认知需要。 8. 描述人机界面和软件界面的概念。 1.狭义上说，软件界面就是指软件中面向操作者而专门设计的用于操作使用及反馈信息的指令部分。优秀的软件界面有简便易用，突出重点，容错高等特点。而广义上讲，软件界面就是某样事物面向外界而展示其特点及功用的组成部分的界面。 2.人机界面：以上2，3小点。 9.人机界面的基本概念(P30) ①交互(会话)是两个或多个相关的，但有时自主的实体间进行一系列信息交换的交互作用过程。强调实体的自主性是为了在行为上保证会话是独立的。 ②人机交互（人机会话）是指人与计算机之间使用某种会话语言，以一定的方式，为完成确定任务而进行的人际之间的信息交换过程。 ③人机交互系统是指实际完成人机交互的系统，可以认为它是由参与交互的各方面组成，如包括任何计算机双方的人机交互系统。广义地讲，交互系统的组成包括参与交互的实体和实体间的交互作用及其环境。 ④人机交互方式是指人机之间交换信息的组织形式或语言方式，又称会话方式、交互技术等。人们通过不同的人机交互方式实际完成人向计算机输入信息及计算机向人输出信息。（问答式会话，菜单技术，命令语言，表单技术，查询语言，自然语言，图形方式及直接操纵等—常用的方式） ⑤交互媒体是指用户和计算机进行人机交互的工具。一般可以分为输入媒体（人向计算机）和输出媒体（计算机向人） ⑥用户友好性是指用户操作系统使用系统时的主观操作的复杂性，如果主观操作复杂性越低，及系统容易被使用，则说明用户友好性越好 ⑦可用性是保证软件产品易学，工作效率高，能给用户带来愉快的体验。 ⑧事件是人机交互活动的时序组织者。 ⑨屏幕是人机交互活动的空间组织者。 ⑩资源是人机交互活动中一种对终端用户透明的、不可见的数据流。 11对象由事件，屏幕，资源所构成。, 10.人机界面的基本特征(P32) ①交互的启动者（计算机启动的交互，用户启动的交互，混合启动的交互） ②交互系统的复杂性是指系统的规模和组织的复杂程度。 ③交互系统的能力是指交互形同对每一用户命令所能完成的工作量。 ④交互系统的信息提交量（反馈：提示信息，帮助信息，出错信息，运行结果信息等） ⑤交互系统的透明性（支持用户开发已执行的系统模型，可以预测系统的行为，可以由用户选择修改交互结构和交互方式）
污水处理人机界面组态 监控软件的基本功能包括数据采集和数据管理，完成过程监视(工艺状况显示)、监视控制、报警、报表、数据存储归档。 （1）画面包括系统总图，污水处理总工艺图，药剂储罐区、一沉池、芬顿反应池、凝絮反应池、难降解水调节池、化废调节池、废水调节池、物化污泥浓缩池、生化污泥浓缩池、厌氧池、二沉池、二沉池污泥泵房、好氧池2区、缺氧池、出水提升泵房、三沉池、三沉池污泥泵房、事故池、深度处理车间等工艺图及参数显示、报警画面，趋势图，报表等。 （2）在工艺画面上可以显示阀位、温度、压力、流量等信号，同时可以对阀门、电机等设备进行操作，对于重要设备的操作需要确认对话框认可，以避免误操作。 （3）配有一台打印机用于生产实时打印。 监控软件为基于Windows2003操作系统的开放型全图形化人机操作界面，具有组态方便，操作简单的特点。 （4）上位机为两台工业控制计算机，设在中央控制室。中央控制室上位机可显示整个厂区的模拟画面；监控生产作业过程，包括显示控制过程画面和实时数据，显示系统总体框图；绘制重要参数的变化趋势图；显示设备的工作状态；历史数据的统计分析和存储，提供决策参考。 现场控制站上位机除具有以上功能外，还可对污水处理厂数据采集及控制自动化系统的控制参数进行设置；完成数据采集及控制自动化系统的组态；进行在线、离线编程及设定参数的修改。 （5）中控室内设投影仪和电动投影屏幕，投影仪与计算机通讯口连接，可实时显示全厂工艺流程图，取代了模拟屏的作用，并有便于修改的优势。 （6）画面显示的形式 显示器上显示的各种信息以报告、图形、声音等形式及时提供给运行人员。 报告显示: 报告显示内容包括报警、事故和正常运行所必要的全部数据。报告分类 报告内容有状态变化、测量值越限、计算机监控系统设备异常、就地监控
do:i 10.3969/.j issn .1672 6073.2011.01.016 都市快轨交通 第24卷第1期2011年2 月 学术探讨 基于图形化编程语言的列车人机界面设计 客金坤 梅 樱 郭红卫 刘志刚 (北京交通大学电气工程学院 北京 100044) 摘 要 详细介绍一种适用于城市地铁车辆人机界面的设计方案。通过对比分析,选择功能强大的x86架构硬件平台、开源但稳定性好的L i nux 系统及图形化编程语言Lab V I E W 。组建并论述人机界面的整体架构和各个界面的对应功能,实验结果验证了系统设计方案的正确性和优越性。 关键词 城市轨道交通 地铁车辆 人机界面 图形化编程 L inux 可靠性 中图分类号 U 239.5;U 231.6 文章标志码 A 文章编号 1672 6073(2011)01 0065 04 1 地铁车辆人机界面 在列车运行控制系统中,车载人机界面是车载设备与驾驶员进行信息交互的平台,是列车运行控制系统的一个重要组成部分。随着现代微机控制的地铁车辆中司机需要的信息日益增加,传统司机室以模拟仪表和指示灯为主的显示方式已经不能适应现代地铁车辆的需要,由此应运而生了基于平板显示器和微机结合构成的智能终端。这种终端具有显示容量大、信息集成显示、信息可存储等特点,使机车司机室的显示装置简洁化和标准化。通过智能终端提供友好的车载人机界面,司机可以对列车的相关参数进行设置,实时地得到有关列车和线路的相关状态和数据,对车载设备发出的命令和警告及时进行响应。 基于此,笔者在平板电脑功能强大的硬件平台上,在L i nux 操作系统下,用L ab V I EW 开发了一个适用于城市地铁车辆的人机界面。 2 系统整体方案设计 目前,人机界面的开发硬件平台主要是基于ARM 收稿日期:2010 04 23 修回日期:2010 05 14 作者简介:客金坤,男,硕士研究生,从事电力电子与电力传动的研 究,k e j i nku n @gm a i .l com 基金项目: 十一五 国家科技支撑计划重点项目(2007BAA12B07) 和x86两种架构,操作系统主要是W inCE 、L i nux 、 Vx W or ks ,编程语言多采用文本编程语言或组态软件等。其中,人机界面的开发方案主要为以上不同硬件平台、操作系统及编程语言的组合。 2.1 硬件平台的选择 相比x86架构的处理器硬件平台,低功耗是AR M 架构的优势,但硬件资源(如处理器性能、存储容量等)明显不如x86架构的硬件平台。列车对功耗的要求并不像手机等移动设备那么苛刻,而对人机界面的性能要求比较高,因此x86架构的硬件平台更适合做车载人机界面的开发。另外,车上电磁环境恶劣且机械振动强烈,要求人机界面的硬件有很好的抗电磁和抗振能力,有比较大的存储能力。 基于以上原因,选择了一款平板电脑PPC104。它采用的是威盛的工业主板VB7007,其中央处理器采用业界领先的低功耗、高性能V I A C7 D 1.5处理器,提供了极其出色的低功耗、无噪声的理想应用系统,带有1GB 的内存;出于列车机械振动的考虑,硬盘选择了8GB 的固态硬盘,增强了整个系统的可靠性;主板的接口丰富,有双网卡、4个CO M 端口和4个USB 2.0接口;显示屏采用10.4英寸高亮度TFT 显示器及高端5线电阻触摸屏,能提供清晰优异的显示效果和简单准确的触摸操作。 2.2 操作系统的选择 由于列车的人机界面对操作系统的安全性、可靠性、可用性要求非常高,因此操作系统系统必须能保证安全、可靠、不间断地工作。 W i nCE 、L i nux 、V x wor ks 是做人机界面3种常用的操作系统。W inCE 开发周期短,但稳定性不如其他两种操作系统;且W inCE 是收费的,每个产品都要向微软买一个许可证,大大增加了产品的成本。Vx W orks 以其良好的可靠性和卓越的实时性,被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及对实时性要求极高的领域中,如卫星通信、军事演习、弹道制导、飞 65
人机交互系统概述
随着国家信息化步伐的加快和高等教育的规模的扩大，社会对计算机专业的人才的需求不仅体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的计算机专业人才已成为许多大学计算机专业教育的主要目标。这些，足以说明人机交互在我们的发展中开始占据一定的地位了，我们应该开始逐渐重视人机交互带给我们的影响。 以往对计算机软件的研究，较少关心人的因索问题。重点就在如何最有效地使用两种宝贵的资源——计算速度和存储空间。程序的效率是最高目标。现在，由于硬件价格急剧下降，越来越强的适用于图形的个人计算环境的出现，我们可以首要考虑如何使用户的使用效率最高，而不是着重于计算机的效率。许多功能相似的图形交互式系统已经走入市场。能否取得成功，取决于该系统使用起来是否方便。如何使系统在使用时变得方便已经成为设计中越来越要考虑的关键问题。用户与计算机接口的实际计算机科学。感性心理学认知心理学，且人的因素对一个成功的设计者来说，也是非常关键的。建立友好的人机交互界面的目的就是使系统对它的用户来说既易于理解又易于使用。 但是，什么是人机交互呢？ 所谓人机交互就是指关于设计、评价和实现供人们使用交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机刀刃的信息交换两部分。对于前者，人们可以借助键盘、
鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势、或身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；对于后者，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器、音箱等输出或显示设备向人们提供可理解的信息。人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉渗透的。 人机交互的研究内容很广泛。涵盖了很多方面，如建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括了以下内容。 1.人机交互的界面表示模型与设计方法 友好的交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。 2.可用性分析与评估 可用性人机交互关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率和便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。 3.多通道交互技术 多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界
上位机人机界面组态软件HMIMaker HMIMaker专为易显工控机（工控电脑），VGA工控机开发的的界面编辑设计软件！ 具有绘图、按钮、位开关、字符控件、数据监控、实时曲线、动态图片、用户与密码设置等功能，完善的界面设计控件和通讯协议，使用简单，灵活，方便。只需用单机机或PLC通过串口简单发送指令，您的显示部分就一切轻松搞定！"所见即所得"、"0"代码！快速生成超炫图形界面设计，如"制作PPT"一样容易、快速！支持离线和在线模拟，快速验证您的设计效果，方便设计和调试，大大减轻软件开发人员在人机界面开发的负担和提高开发效率，专心于专业产品的开发，避免重复性劳动。为您大大地短了产品的开发周期。 HMIMaker组态软件有以下几方面的功能： （1）强大的界面显示组态功能。可视化的风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进人开发状态，节省时间。丰富的图形控仵和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。提供给用户丰富的作图工具，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来。 （2）良好的开放性。指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。 (3) 丰富的功能模块。提供丰富的控件功能库，满足用户的测控要求和现场需求。利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表显示历史曲线、实时曲线、提示报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既叫适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程遇信能力的远程测控系统． （4）强大的数据库。配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。
第二章文献综述 2.1人机界面概述 2.1.1人机界面定义 人机界面存在于人—物信息交流的过程，甚至可以说，人物信息交流的一切领域都属于人机界面，它的内涵是极其广泛的。它反映着人—物之间的关系。 人机界面（Human-Machine Interface），是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面操作简单、美观易懂，且具有引导功能，使用户感觉愉悦、兴趣浓厚，从而提高使用效率。 自20世纪90年代，人机交互界面作为一个独立、重要的研究领域，日益受到各界人士的广泛关注。 2.1.1.1广义人机界面 广义的人机界面是指，人与机器之间存在一个相互作用的“面”，称为人—机界面，人与机器之间的信息交流和控制活动都发生在这个界面上。机器通过各种显示作用于人，实现与人的信息传递；人通过眼、耳等感觉器官接收来自机器的信息，经过人脑的加工处理，做出反应，从而实现人—机的信息交互。我们可以把人机界面看作是一个交互系统，在分析人机界面系统模型时，建立并分析人的行为模型，从而建立并分析人机界面系统。所以，人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性。人机界面的研究主要是：显示与控制。（如图2.1所示）
图2.1 人机系统模型 2.1.1.2狭义人机界面 狭义的人机界面是指计算机系统内的人机界面（Human-Computer Interface，HCI），又指人机接口、用户界面（User Interface）。它是计算机科学的一个分支。人机界面是人与计算机之间信息传递的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。它是计算机科学与认知心理学两大科学相结合的产物，涉及到计算机技术，如人工智能、自然语言处理、多媒体系统等，同时也吸收了语言学、人机工程学、图形艺术、社会学的研究成果。近年来，随着计算机技术和网络技术的迅速发展，人机界面设计和开发已经成为国际计算机界最活跃的研究领域。 计算机系统是由计算机的硬件、软件和人构成的系统，人与硬件和软件结合 构成了人机界面。人机界面设计师的主要作用是协调计算机硬界面与软界面之间的关系。（如图2.2所示）
良好的界面设计非常重要，因为与系统的其他特性相比，系统界面容易给用户留下更深刻的印象。毕竟，用户往往会从系统的可用性角度来审视一个系统，而不是从它如何巧妙地执行了其内部任务这个角度。从用户的视角来说，他们可能会根据系统界面在具有竟争性系统之间做出选择。因此，系统界面的设计可能成为判定一个软件工程项目是否成功的最终决定因素。 由于这些原因，人机界面在软件开发项目的需求分析阶段已经成为一个很重要的关注点，它发展为软件工程的一个子领域。事实上，有些人主张人机界面的研究是一个完全独立的领域。 对人机界面设计的研究主要来自于称为人体工程学(ergonomic)和知行学(cognetic)的工程领域，人体工程学处理协调人类体能的设计系统，;知行学处理协调人类精神能力的设计系统。这两个学科中，人体工程学更好理解一些，主要是因为人类已经跟机器打了儿个世纪的交道。这些例子有:古代工具、武器和运输系统。这些历史大部分是不证自明的，但是有时人体工程学的应用与直觉是相反的。一个经常被提到的例子就是打字机键盘(现在已经衍生为电脑键盘)的设计，其中键被有意排列，以降低打字员的速度，这样早期机器上使用的分层机械系统就不会卡住。 相反，与机器的精神交互是一个相对新的现象。因此知行学在富有成效的研究和洞察力启发方面拥有更高的潜力。通常这些研究成果更具有它们的精妙之处。比如，从表面上看人类的良好习惯有助于提高效率，但有些习惯也会导致一些错误，即使界面设计本意上是要解决问题的。考虑一下用户要求操作系统删除一个文件的过程，为了防.止误删，大部分系统都会要求用户确认一个请求，这可能会通过一个“你是否真的想删除这个文件”的信息加以确认。乍一看，!这个确认信息好像解决了误删的问题，但是使用了这个系统一段时间后，用户会养成习惯，自动回答这个要求为“是”的信息。这样，这个删除文件的任务就从包含删除命令和对问题思考后的响应的两步过程，变成了“删除一是”的一步处理过程，这就意味着当用户意识到提交了错误的删除要求时，这个请求其实已经被确认，文件也己经被删除。 当人们需要使用几个应用软件包时，习惯的形成也可能会带来问题。这些软件包的界面可能相似，但还是有些不同的。相似的用户操作可能会导致不同的系统响应，或类似的系统响应可能需要不同的用户操作。所以在这种情况下，在某种应用软件上养成的操作习惯可能会在其他应用软件上导致错误的发生。 另外一个与人机界面设计研究有关的人类特质就是人类注意力的狭隘性，也就是当集中度增加时，人类注意力往往变得更加专注。随着人类越来越专注于手头上的工作，打破这种专注也越来越困难。1972年.一架商务飞机因为飞行员太过专注于降落器的问题(实际上，是在处理改变降落齿轮指示灯的过程中)，尽管当时在驾驶舱里的警报已经很响了，飞机还是笔直地撞向地面，造成空难的发生。 个人计算机的界面中经常会出现一些小状况。比如，大小写灯是为了显示键盘处在大写键锁定模式下(即“大写锁定”键被按了)。但是，如果有人不小心按了大小写按键，直到 奇异的字符出现在屏幕_匕用户才会注意到灯的变化。即使如此，用户依然会迷茫一会才会发现问题的原因。从某种意义上来说，用户看不到大小写灯的变化是很正常的，因为键盘的指示灯不在用户的视线范围之内。但是，通常用户不能注意到直接放置在他们视线中的指示灯。比如，用户会专注于他们的工作而无法发现显示器上光标的形状，即使观察光标是他们的工作之一。 还有另外一个在界面设计阶段必须预先考虑的人类特质就是并行处理多个事情时有限的思考能力。在195年《心理评论》的一篇文章中，George https://www.doczj.com/doc/8f9713268.html,ler的研究表明，人类大脑在同一时间最多处理7个细节问题。因此，界面被设计成:当决定需要时，界面_L要呈现所有相关的信息，而不是依赖于人类用户的记忆，这是非常重要的。特别地，要求人类记住先
重庆邮电大学移通学院 学生实验报告 实验名称：典型软件人机界面设计评价 专业班级: 数字媒体技术02141401 姓名: 罗钧______________ 学号: ___________ xxx ________ 实验日期:___________ 2017、6、6 _________
实验十：典型软件人机界面设计评价 (1)了解人机交互的质量与要求与评测方法； (2)熟悉本书10、5节“软件人机界面的评价” 介绍的评价指标与评价方 法,并应用此方法对著名软件产品进行测试评价，提高自己对人机交互界面设计水 平的鉴赏能力。 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 软件名称光影魔术手软件大小19、3 MB 软件版本4、4、1 软件授权永久免费 使用平台XP / Vista / Win7 / Win8 评测时间2017-6-6 序 号内容 评价 1很不满意2不满意3中立4满意5非常满意 1 屏幕上字符的可读性V 2 屏幕布局V 3 各帧屏幕次序V 4 色彩搭配 5 r V 6 颜色搭配就是否考虑色盲使用 1 整个系统术语使用V 2 r V 3 使用的术语就是否熟悉V 4 术语与任务就是否相关V 5 缩略词用法V 6 屏幕上的信息V 7 屏幕上说明性的描述或标题V 8 重要信息就是否突出V 9 信息组织的逻辑性V 10 屏幕不冋类型信息的区分V 11 用户输入信息的位置与格式V 1 始终由用户帮助告知在做什么V 2 出错信息的有用度V 3 纠正用户的错误V 实验目的
240，: 196 四、实验总结 这次实验课结合了之前所学的理论基础，实际下载了光影魔术手这款软件，虽然很多年没用这款软件了，可就是其功能变化并不大，仅仅就是界面做了更新，作为一款入门的后期处理软件，其功能上远不如美图秀秀等简单易用，而与专业修图软件Lightroom或者ACR相比很多 术语不准确且不全面，所以其定位比较尴尬。 在课程探究过程当中，不仅提高了我们对知识的检索能力，还提高了我们的概括梳理能力并且深入思考了一些问题，受益匪浅。 五、实验评价（教师）
CAD系统智能化人机界面技术 摘要：CAD技术在机械制造、工程设计等领域中最具有影响的一项高新应用技术，CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻的变化。CAD系统的“友好”、“智能”是CAD的内在需要，CAD系统的人机界面智能化技术可以使人们操作简便、更易学易用之。本文从CAD系统智能化人机界面技术的意义、其智能化技术相关、评测机制等方面阐述此项新技术。人机界面智能化也必将引起CAD系统的深刻变革。 关键词：CAD、人机界面、智能化、智能化人机界面。 一．概述 一般情况下，一个系统或一台机器越先进，其组成也越复杂，操作难度也越高。所以，先进的机器或系统往往伴随大量的使用说明和操作规范，用户不得不接受大量的培训，阻碍了先进技术的推广和应用。由此可看出，全面评价一台机器或一个系统是一否先进，除了它本身具有的先进性能外，其操作也必须是简便、易于掌握的，具有“友好”的人机界面。国外有许多专家提出要抛弃厚厚的用户手册，使用户根据系统操作过程中直观易懂的提示信息，就能方便地操作。根据这种思想，努力提高系统性能的同时，简化系统中各部分的构成与管理，使系统的人机界面更“友好”，更“智能”是迫切需要的。 人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机界面就是在计算机系统中处于人、硬件及软件交叉的那一部分，是由人、硬件和软件三者组合而成。人机界面是一个综合的操作环境，它介于用户与计算机之间，从中传递和交换信息。对于人机界面来说，它的核心内容包括外部的显示风格以及用户进行具体操作的方式。具体地，人机界面集中体现在计算机系统的
1.以用户为中心的基本设计原则 在系统的设计过程中，设计人员要抓住用户的特征，发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见，向用户咨询。系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境，必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发，这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标，系统就会更加成功。 2．顺序原则 即按照处理事件顺序、访问查看顺序（如由整体到单项，由大到小，由上层到下层等）与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及其二级界面。 3．功能原则 即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求，各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等，设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面，从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点，提高其友好性和易操作性。 4．一致性原则 包括色彩的一致，操作区域一致，文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、形状、字体自成一体，不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适，从而不分散他的注意力。对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。 5．频率原则 即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等，提高监控和访问对话频率。 6．重要性原则
即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平，设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性，从而有助于管理人员把握好控制系统的主次，实施好控制决策的顺序，实现最优调度和管理。 7．面向对象原则 即按照操作人员的身份特征和工作性质，设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要，宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息，从而提高用户的交互水平和效率。 人机交互界面，无论是面向现场控制器还是面向上位监控管理，两者是有密切内在联系的，他们监控和管理的现场设各对象是相同的，因此许多现场设备参数在他们之间是共享和相互传递的。人机界面的标准化设计应是未来的发展方向，因为它确实体现了易憧、简单、实用的基木原则，充分表达了以人为本的设计理念。各种工控组态软件和编程工具为制作精美的人机交互界面提供了强大的支持手段，系统越大越复杂越能体现其优越性。 组态软件人机界面设计步骤 1.界面风格的设计 控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。 界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐 2．系统界面布局分析
人机系统与人机界面的设计 1．人机系统 人机系统是由人和机器构成的系统。这里的“人”是指机器的操作者和管理者，“机” 主要是指人使用的工具和器物。 人机系统是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成的，且能完成特定目标的一个整体系统。由于人的工作能力和效率随周围环境因素而变化，任何人机系统又都 处于特定环境之中，所以在研究人机系统时，应当把环境当成一个重要因素来考虑。因此完整的人机系统皮包括人、机、人机之间的界面以及人机系统所处的环境。 2．显示器装置的设计 (1)视觉显示器 视觉显示器是指依靠光波作用于人眼rN人提供外界信息的装置。视觉显示器的形 式多种多样，TI代理商简单的如一束灯光、一张地图、一个路标等；复杂的如计算机荧屏显示器、汽 车驾驶仪表等。无论是何种形式的视觉显示器，都有一个共同点，即都必须通过可见光作用于人的眼睛才能达到信息传递的目的。视觉显示器可以有不同的分类。 ①按显示状态划分 静态显示器。该类显示器适用于显示长时间内稳定不变的信息，如传递人类的某 种知识经验或显示机器物件的结构状态等信息。我们常见的图表、指示牌、印刷 品等就属于这类显示器，见图6—36(a)。 动态显示器。该类显示器适用于显示信息的变化状态，如显示速度、高度、压力、时 间等各种信息的动态参数，如钟表、荧屏、雷达等都属于这类显示器，见图6—36(b)。 ②按显示信息酌量划分 ·定量显示器。这类显示器显示信息之间的数量关系，如计数器、压力表、温度计 等，见图6—37(a)。 ·定性显示器。这类显示器显示信息的变化趋势或者有关性质和状态，如交通信 导、安全标志、开关状态等，见图6—37(b)。
进行人机界面设计的研究 1.界面风格的设计控制台人机界面选用非标准Windows风格，以实现用户个性化的要求。但考虑到大多数用户对于标准Windows系统较熟悉，在界面设计中尽量兼容标准Windows界面的特征。界面使用的功能按钮选用MFC类库提供的CBmpButton类动态创建自定义位图图标的按钮。因为位图按钮可在操作中实现高亮度、突起、凹陷等效果，使界面表现形式更灵活，同时可以方便用户对控件的识别。但是，界面里使用的对话框、编辑框、组合框等都选用Windows标准控件，对话框中的按钮也使用标准按钮。控件的大小和间距尽量符合Windows界面推荐值的要求。 界面默认窗体的颜色是亮灰色。因为灰色调在不同的光照条件下容易被识别，且避免了色盲用户在使用窗体时带来的不便。为了区分输入和输出，供用户输入的区域使用白色作为底色，能使用户容易看到这是窗体的活动区域；显示区域设为灰色（或窗体颜色），目的是告诉用户那是不可编辑区域。窗体中所有的控件依据Windows界面设计标准采用左对齐的排列方式。对于不同位置上多组控件，各组也是左对齐排列的。 人机界面的布局设计根据人体工程学的要求应该实现简洁、平衡和风格一致。典型的工控界面分为3部分：标题菜单部分、图形显示区以及按钮部分，如图1所示。该界面界面美观，在屏幕上的对象左右达到平衡、不堆挤在某一处，无杂乱无章的感觉。数据的过分拥挤会产生视觉疲劳和接收错误。界面的平衡原则推荐显示屏幕总体性覆盖度不超过40％，而分组中屏幕覆盖度不超过20％。控制台人机界面中包含着大量的图形显示信息，因此将图形显示区布置在屏幕长宽各占屏幕70％左右的范围内，以保证显示信息的清晰和全面。控制按钮组布置在显示区的右侧，一方面是考虑到绝大多数操作者是右手操作用户，按钮区布置在最右侧更加方便；另一方面是根据界面布局的主次原则，把用户注意力最集中的左上区域留给图形显示区。 根据一致性原则，保证屏幕上所有对象，如窗口、按钮、莱单等风格的一致。各级按钮的大小、凹凸效果和标注字体、字号都保持一致，按钮的颜色和界面底色保持一致。 选择界面的概念取决于多个界面。可将界面设计为循环或FIFO缓冲器。