嵌入式人机交互界面研究与实现

MCGS嵌入版与通用版的异同嵌入版与通用版相同之处嵌入版和通用版组态软件有很多相同之处：●相同的操作理念：嵌入版和通用版一样,组态环境是简单直观的可视化操作界面，通过简单的组态实现应用系统的开发，无需具备计算机编程的知识，就可以在短时间内开发出一个运行稳定的具备专业水准的计算机应用系统；●相同的人机界面：它的人机界面的组态和通用版人机界面基本相同。

可通过动画组态来反映实时的控制效果，也可进行数据处理，形成历史曲线、报表等，并且可以传递控制参数到实时控制系统；●相同的组态平台：嵌入版和通用版的组态平台是相同的，都是运行于Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统；●相同的硬件操作方式：嵌入版和通用版都是通过挂接设备驱动来实现和硬件的数据交互，这样用户不必了解硬件的工作原理和内部结构，通过设备驱动的选择就可以轻松的实现计算机和硬件设备的数据交互。

嵌入版与通用版的不同之处虽然嵌入版和通用版有很多相同之处，但嵌入版和通用版是适用于不同控制要求的，所以二者之间又有明显的不同与通用版相比，性能不同：●功能作用不同：虽然嵌入版中也集成了人机交互界面，但嵌入版是专门针对实时控制而设计的，应用于实时性要求高的控制系统中，而通用版组态软件主要应用于实时性要求不高的监测系统中，它的主要作用是用来做监测和数据后台处理，比如动画显示、报表等，当然对于完整的控制系统来说二者都是不可或缺的；●运行环境不同：嵌入版运行于嵌入式系统；通用版运行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000等操作系统；●体系结构不同：嵌入版的组态和通用版的组态都是在通用计算机环境下进行的，但嵌入版的组态环境和运行环境是分开的，在组态环境下组态好的工程要下载到嵌入式系统中运行，而通用版的组态环境和运行环境是在一个系统中。

与通用版相比，嵌入版新增功能包括：●模拟环境的使用，嵌入式版本的模拟环境CEEMU. exe的使用，解决了用户组态时，必须将PC机与嵌入式系统相连的问题，用户在模拟环境中就可以查看组态的界面美观性、功能的实现情况以及性能的合理性；●嵌入式系统函数，通过函数的调用，可以对嵌入式系统进行内存读写、串口参数设置、磁盘信息读取等操作；●工程下载配置，可以使用USB通讯或TCP/IP进行与下位机的通讯，同时可以监控工程下载情况；与通用版相比，嵌入版不能使用的功能包括：●动画构件中的文件播放、存盘数据处理、多行文本、格式文本、设置时间、条件曲线、相对曲线、通用棒图；●策略构件中的音响输出、Excel报表输出、报警信息浏览、存盘数据拷贝、存盘数据浏览、修改数据库、存盘数据提取、设置时间范围构件；●脚本函数中不能使用的有：运行环境操作函数中!SetActiveX、!CallBackSvr，数据对象操作函数中!GetEventDT、!GetEventT、!GetEventP、!DelSaveDat，系统操作中!EnableDDEConnect、!EnableDDEInput、!EnableDDEOutput、!DDEReconnect、!ShowDataBackup、!Navigate、!Shell、!AppActive、!TerminateApplication、!Winhelp，ODBC数据库函数、配方操作；数据后处理，包括：Access、ODBC数据库访问功能。

摘要现行的无人机控制主要依靠专业的设备，由经过专业训练的人来完成。

这给无人机的普及以及推广带来了不小的困难。

无人机越来越多的应用场景给操控的便捷性带来了越来越高的要求，现有的依靠设备的方法在很多应用场合有着很大的局限性，限制着无人机应用的扩展。

为此，本文研究了简化无人机人机交互的方法，该方法在拓展无人机应用方式上有着重要的应用意义。

本文完成的工作如下：搭建了一套无人机实验验证平台。

该平台包括了一台多旋翼无人机以及以Nvidia Tegra K1芯片为核心的机载嵌入式信号处理平台。

编写了机载嵌入式信号平台与无人机飞行控制系统的接口程序，为后续的无人机控制、导航以及其它类别的应用研究奠定了良好的软硬件实验验证基础。

设计并实现了一种基于双目视觉和深度学习的手势控制无人机方法。

首先跟踪并提取人物所在区域，通过立体匹配获取人物和背景均包含的深度图。

然后通过归一化并且阈值化的方法，将对动作识别造成干扰的背景去除，从而得到只含有领航员的深度图序列。

其次，通过对深度图序列前后两帧差分处理并且利用HSV色彩空间按照时间顺序进行色彩映射与叠加，将深度图序列转换为同时含有人物动作时间与空间信息的彩色纹理图。

然后用深度学习方法对所获得的彩色纹理图进行训练和分类，从而实现手势指令的识别。

由于神经网络的训练对硬件要求极高，因此本方案采用离线训练，在线分类的方式。

最后，构建了一个包含4个指令动作和一个非指令动作的数据集，利用数据集对神经网络进行训练并且进行了测试。

经验证，本文所述方法在室内和室外均可使用，有效控制范围达到10m，可以简化无人机控制复杂度，对促进无人机普及，拓展无人机应用范围都具有一定的参考价值。

关键词：无人机，人机交互，双目视觉，深度学习ABSTRACTTraditionally, interacting with UAV（Unmanned Aerial Vehicle）required specialized instrument and well trained operators. In many cases, the instrument based interaction method has been an obstacle in UAV application. In order to reduce the difficulty interacting with UAV. We make usage of the binocular camera on UAV which originally used in obstacle avoidance for motion capture by using depth sensing method. By using deep learning method for motion recognition, we develop a high accuracy human-robot interacting method which is non instrument based. This method reduces the interacting difficulty and has a great sense in experience of interacting with UAV. In our research, we finished following works:We set up an UAV platform for experimental usage. The platform includes an milticopter and an embedded signal processing platform equipped with NVidia Tegra K1 processor. We wrote an API which allow us control UAV from embedded signal processing platform. This has been the basis of UAV control, navigation and other further study.We designed and realize an interacting method with UAV based on stereo vision and deep learning. Firstly, tracking the people who was allowed to control the UAV and spilt it out. We got depth image which contained both the people and the background. We filtered out the background by normalizing and threadholding the depth image. Secondly, we overlay a series differential depth image. These image is colored by mapping the color and the depth image in HSV color space according the time of image captured to generate a colored texture image which including time and space information at the same time. Finally, we classify the colored texture image using deep learning method and recognized the gesture. We trained the neural network offline and executing the image classification online as the training of neural network required power computer.Finally, we built a data set containing four commanding gesture and a non-commanding gesture. We trained the neural network using this data set and prove the proposed classification method. The proposed method is robust for both indoor and outdoor situation and is effective in 10 meters. Make significant sense to the popularization of UAV and extend its application field.KEY WORDS：Unmanned Aerial Vehicle, Human Robot Interact, Stereo Vision, Deep Learning目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................................................................... I II 绪论 . (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1无人机及其控制 (2)1.2.2无人机人机交互方法 (3)1.2.3人类动作数据采集 (5)1.2.4动作识别 (6)1.3论文的主要研究内容 (7)1.4论文结构安排 (7)基于双目视觉的深度图生成以及处理 (9)2.1双目摄像头图像的采集 (9)2.2双目视觉测距原理 (10)2.3立体相机的标定 (12)2.4深度图的生成 (13)2.5立体图像的预处理 (16)2.6本章小结 (17)基于深度学习的动作识别方法 (19)3.1视频预处理 (19)3.1.1领航员的跟踪以及区域裁切 (19)3.1.2彩色纹理图序列的生成 (20)3.2卷积神经网络 (22)3.2.1 Caffe神经网络框架 (23)3.2.2 Alexnet网络 (23)3.3数据集的构建 (24)3.4神经网络的训练和动作识别 (26)3.5本章小结 (27)多旋翼无人机控制 (29)4.1多旋翼无人机控制 (29)4.1.1动力模型以及控制方法 (29)4.1.2无人机自动控制原理 (31)4.2无人机的外部控制 (32)4.2.1 ROS机器人操作系统 (32)4.2.2 Mavros工具包 (33)4.2.3系统软件架构 (35)4.3本章小结 (37)实验和数据分析 (39)5.1硬件平台 (39)5.1.1总体方案 (39)5.1.2嵌入式机载处理平台 (40)5.1.3地面站 (41)5.2手势识别算法性能比较 (41)5.3手势识别距离测试 (42)5.4本章小结 (44)总结与展望 (45)6.1本文工作总结 (45)6.2进一步的工作 (46)参考文献 (47)发表论文和参加科研情况说明 (51)致谢 (53)绪论1.1引言无人机已广泛应用于海域监测、电力巡线、森林防火，搜索救援、防灾减灾、国土资源监测、航测航拍、高速公路管理、毒气勘察、污染监测等领域，在降低成本，提高效率及安全性等方面展现了巨大优势。

我们来探讨一下“STM32单片机设计实现呼吸灯效果”这一主题。

呼吸灯效果是指LED灯逐渐由暗到亮再由亮到暗的渐变效果，仿佛在呼吸一样，因此得名“呼吸灯”。

在嵌入式系统和物联网设备中，呼吸灯是一种常见的人机交互界面，其设计实现涉及到PWM调光技术和定时器中断控制等内容。

在STM32单片机中，实现呼吸灯效果最常用的方法是利用定时器和PWM模块。

我们需要配置定时器的计数周期和预分频系数，以确定呼吸灯的周期和频率。

利用PWM模块控制LED的亮度，根据呼吸灯的状态变化不断更新PWM占空比，从而实现呼吸灯的效果。

在具体的程序设计中，我们可以使用STM32提供的HAL库函数或者直接操作寄存器的方法来实现呼吸灯效果。

在HAL库函数的调用中，需要先初始化定时器和PWM模块，然后在定时器中断中更新PWM的占空比，从而实现呼吸灯效果。

而如果选择直接操作寄存器的方法，需要对寄存器进行设置和操作，相对更加灵活和高效。

除了硬件设计和软件编程，实现呼吸灯效果还需要考虑功耗和灯光效果的优化。

在实际应用中，我们可以通过调节呼吸灯的周期和频率，以及优化PWM输出的方式来达到节能和良好的视觉效果。

还可以考虑使用多个LED灯和不同颜色的混合，设计出更加丰富多彩的呼吸灯效果。

STM32单片机设计实现呼吸灯效果是一个涉及硬件设计和软件编程的综合应用，需要结合定时器、PWM模块和中断控制等知识，并注重功耗和灯光效果的优化。

通过深入理解和实践，我们可以设计出满足用户需求的呼吸灯效果，为嵌入式系统和物联网设备增添更加灵动的人机交互界面。

我的个人观点是，在实际应用中，呼吸灯效果是一种简洁而又美观的人机交互设计，能够为产品增添更加智能和生动的氛围。

掌握STM32单片机设计实现呼吸灯效果的知识和应用技巧对于嵌入式系统工程师和物联网设备开发者来说是非常重要的。

希望通过本文的介绍，读者能对这一主题有更加全面、深刻和灵活的理解。

我们来探讨一下“STM32单片机设计实现呼吸灯效果”这一主题。

什么是上位机、下位机上位机上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。

上位机在工业控制中又被称作HMI（人机界面）。

下位机下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/智能模块/智能仪表/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的。

工具/原料：计算机一台，组态王，PLC1、方法/步骤：上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。

下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。

上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。

在概念上，控制者和提供服务者是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的。

2、工作原理：两机如何通讯，一般取决于下位机，下位机一般具有更可靠的独有通讯协议；使用一些新的API(API（Application Programming Interface,应用程序编程接口）是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力；多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。

通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议，有RS232的串口通讯或者RS485串行通讯。

当用计算机和PLC通讯的时候，不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯。

采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯，当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。

3、经验：通常工控机，工作站，触摸屏作为上位机，通信控制PLC，单片机等作为下位机，从而控制相关设备元件和驱动装置。

《基于嵌入式的运动目标检测系统的设计与实现》一、引言随着科技的不断进步，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。

其中，基于嵌入式的运动目标检测系统是计算机视觉与嵌入式系统相结合的典型应用之一。

本文旨在详细阐述基于嵌入式的运动目标检测系统的设计与实现过程，从系统需求分析、硬件设计、软件设计到实验结果与性能分析，为读者提供一份完整且高质量的范文。

二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先明确了运动目标检测系统的应用场景和功能需求。

该系统主要用于实时监控场景中的运动目标，如行人、车辆等。

为了满足实时性和准确性要求，我们选择了嵌入式系统作为硬件平台，并确定了系统的基本功能需求：包括图像采集、运动目标检测、目标跟踪以及数据存储等。

三、硬件设计硬件设计是运动目标检测系统的基础。

我们选择了具有高性能处理能力的嵌入式处理器，以满足实时处理图像数据的需求。

同时，为了获取高质量的图像数据，我们选用了高分辨率的摄像头。

此外，为了实现系统的便携性和可扩展性，我们还设计了相应的电源模块、存储模块和通信模块。

四、软件设计软件设计是运动目标检测系统的核心部分。

我们采用了模块化设计思想，将整个软件系统划分为图像采集模块、运动目标检测模块、目标跟踪模块和数据存储模块。

下面将分别介绍各模块的设计与实现。

1. 图像采集模块：该模块负责从摄像头获取图像数据。

我们使用了开源的图像处理库，如OpenCV，以实现对摄像头的基本控制以及图像数据的读取。

2. 运动目标检测模块：该模块是整个系统的关键部分，负责检测图像中的运动目标。

我们采用了基于背景差分法和光流法相结合的方法，以提高检测的准确性和实时性。

具体而言，我们首先通过背景差分法提取出候选目标区域，然后利用光流法对候选区域进行进一步的分析和筛选，以得到最终的运动目标。

3. 目标跟踪模块：该模块负责对检测到的运动目标进行跟踪。

我们采用了基于Kalman滤波器的跟踪算法，通过对目标的位置进行预测和更新，实现对目标的稳定跟踪。

科学技术创新2020.26智能家居嵌入式人脸识别门禁系统的设计与实现强宇佶申双琴（桂林理工大学信息科学与工程学院嵌入式系统与智能计算实验室，广西桂林541004）近年来，人们物质水平提高，同时对家居安全的要求不断提高，安防设备和智能家居逐渐进入我们的视线。

传统的卡片和密码式的门禁系统因其易丢失、功能单一且安全性低等缺点，逐步被各种生物识别技术取而代之。

其中人脸识别因其具有非接触式、不易被仿造、识别率较高的优势，将其引入到门禁系统，具有广泛的应用价值和市场前景。

本文将嵌入式与人脸识别技术相结合，设计了一种基于STM32的人脸识别门禁系统。

1系统设计本系统主要以STM32系列单片机作为微控制器，以串口触摸屏为人机交互窗口,用户通过矩阵键盘键入进行模式选择，通过LCD 屏幕获取操作信息，选择人脸识别模式时可以通过人脸识别进行开门操作，选择密码模式可以通过矩阵键盘输入密码进行开门操作，同时对开门的数据进行记录，也可以通过串口助手将开门记录发送到上位机，在上位机上查看所有用户何时何种方法开门。

此外，添加了访客模式、管理员模式，用户选择访客模式可以模拟门铃，提醒主人开门，选择管理员模式，正确输入管理员密码可以查看所有用户与密码等，让系统变得更加实用。

系统的硬件部分包括人脸识别模块、模拟门禁模块及按键与显示模块。

软件部分包括对人脸进行追踪与检测，在录入人脸后对采集到的人脸数据进行特征的分析与训练，识别时对检测到的人脸进行辨识，同时因为树莓派的操作系统是基于Debian 的Linux 系统即“R aspbian 操作系统”，因其本身具有的局限性，获取的图像帧数较低，所以使用跳帧计算提高帧数。

实现人脸识别、密码开锁、报警系统、查看开锁记录、增加指定用户等功能，总体系统框图如图1所示。

2硬件设计系统选用了高效的STM32F103C8T6，STM32使用了以ARM Cortex 为内核的高性能微处理器，其工作频率高，内置存储器，有多种省电工作模式，可以保证低功耗应用的运行，适用于多种应用场合，并且性价比高。

BSP板级支持包（Board Support Package）BSP板级支持包（board support package），是介于主板硬件和操作系统中驱动层程序之间的一层，一般认为它属于操作系统一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能够更好的运行于硬件主板。

在嵌入式系统软件的组成中，就有BSP。

BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的，所以写BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写（BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改）。

这样才能与上层OS(操作系统，Operating System)保持正确的接口，良好的支持上层OS。

HAL硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer）HAL硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer）, Windows NT的一个目标是使操作系统可跨平台移植。

理想情况下，当一种新机器问世时，他应该可以仅仅使用新机器的编译器来重新编译这个操作系统，就让他首次运行。

但是，现实中并不能这样做。

虽然上层的操作系统能够完全移植（因为它们的处理大多是内部数据结构），但底层处理的是设备寄存器、中断、DMA和其他的硬件特性，这些都是因机器而不同的。

即使大部分底层代码是用C语言编写的，它也不能仅仅从X86上拿出来放到Alpha上，然后重新编译、重新启动，因为X86和Alpha之间存在许多小的硬件差别，它们和不同的指令集相关并且不能被编译器隐藏。

微软认识到了这一点并尝试做一个很小的底层，以隐藏不同机器间的差异，这一层被称为硬件抽象层HAL。

HAL的作用是将操作系统的其余部分表示为抽象的硬件设备，特别是去除了真正硬件所富含的瑕疵和特质。

《基于嵌入式系统的北斗-GPS-SINS组合导航系统设计与实现》篇一基于嵌入式系统的北斗-GPS-SINS组合导航系统设计与实现一、引言随着科技的不断发展，导航技术在各行各业中的应用日益广泛。

作为现代社会的重要技术手段，导航系统的设计不仅涉及到多学科的知识融合，而且其实现过程的复杂性和精细度也在不断提升。

在众多的导航系统中，北斗/GPS/SINS（北斗卫星导航系统、全球定位系统、捷联式惯性测量系统）组合导航系统凭借其独特的优势和良好的互补性，逐渐成为了众多应用领域的首选。

本文将就基于嵌入式系统的北斗/GPS/SINS组合导航系统的设计与实现进行深入探讨。

二、系统设计概述（一）设计目标本系统设计的主要目标是实现北斗/GPS/SINS的组合导航，提高导航的精度和可靠性，满足各种复杂环境下的导航需求。

通过嵌入式系统的开发，将组合导航系统应用于各类设备中，实现高效、精准的定位和导航。

（二）设计原理本系统设计基于嵌入式系统技术，结合北斗/GPS/SINS的各自优势，通过数据融合算法实现组合导航。

其中，北斗和GPS提供全球定位信息，SINS提供高精度的姿态和速度信息，三者之间的数据通过算法进行融合，从而得到更准确、更稳定的导航信息。

三、系统硬件设计（一）处理器选择系统硬件的核心是处理器，本系统选择高性能的嵌入式处理器，具备强大的数据处理能力和良好的功耗控制能力。

（二）模块设计系统硬件包括北斗/GPS接收模块、SINS测量模块、数据传输模块等。

其中，北斗/GPS接收模块负责接收卫星信号并转换为数字信号；SINS测量模块负责测量姿态和速度信息；数据传输模块负责将处理后的数据传输给上位机或其它设备。

四、系统软件设计（一）操作系统选择本系统选择适用于嵌入式系统的实时操作系统，以保证系统的稳定性和实时性。

（二）软件开发环境搭建为方便开发，搭建了包括编译器、调试器等在内的软件开发环境。

同时，为保证软件的兼容性和可移植性，采用模块化设计方法进行软件开发。

沉浸式自然人机交互综述人机交互（Human–Computer Interaction）是实现用户与计算机之间信息交换的通路，由Liklider JCR于上世纪六十年代首次提出的人机紧密共栖的概念发展而来。

在历史上，人机交互经历了三次重要的转变。

首先是由苹果公司设计出了世界上第一款大众普及鼠标Lisa，实现了比传统键盘更加人性化的操作需求；其次是苹果公司将多点触控技术推向大众，颠覆了传统键盘、鼠标的人机交互模式，引发了基于手势的人机交互革命；然后是由微软公司设计的Kinect设备，通过利用即时动作捕捉、影响识别、麦克风输入、语音识别等技术，实现了人机交互从多点触控技术向体感技术的飞跃。

并且该技术引发了关于新一代人机交互研究的热潮。

伴随着人机交互技术的发展、计算机的普及以及性能的提升，酝酿着新一代以人工智能技术为基础的科技革命。

在这新一代的科技革命的浪潮下，我国科技部于二零一六年六月印发了《“十三五”国家社会发展科技创新规划》的通知，并且提出我国在十三五规划期间的一些重大科技攻关项目，其中提出了关于战略性新兴行业发展计划以及对新一代信息技术产业创新、空间信息智能感知等一系列要求。

并且我国为了突出“中国智造”的理念，又于二零一七年的十九大把科技创新作为报告的重要内容。

在国家制定十三五规划纲要和十九大之后，河南省郑州市积极响应国家号召，于二零一六年印发了《郑州市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(讨论稿)》，把科技创新作为郑州发展的动力。

在国家和政府的大力支持下，科技创新尤其是信息产业迎来了前所未有的发展机遇。

并且在十九大提出了现阶段“我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”，因此提高人民的生活质量和生活水平已成为我国现在的主要任务，而沉浸式技术在人民的生活中所可以带来的改变是巨大的。

尤其是随着计算机技术、沉浸式技术和体感设备的不断发展，如果人民可以足不出户就可以享受到来自世界各地的资源，那么这对于人民生活的改善是非常有价值的。

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。

凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

编辑本段人机界面概念介绍人机界面（Human–Machine Interaction，简艸MMI），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。

是指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。

人机结合面是人机系统中的中心一环节，主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学去研究和提出解决的依据，并过安全工程设备工程学，安全管理工程学以及安全系统工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。

它实现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。

现在大量运用在工业与商业上，简单的区分为“输入”（Input）与“输出”（Ouput）两种，输入指的是由人来进行机械或设备的操作，如把手、开关、门、指令(命令)的下达或保养维护等，而输出指的是由机械或设备发出来的通知，如故障、警告、操作说明提示等，好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械，也能使机械发挥最大的效能并延长使用寿命，而目前市面上所指的人机接口则多界狭义的指在软件人性化的操作接口上。

特定行业的人机界面可能有特定的定义和分类，比如工业人机界面(Industrial Human-machine Interface或简称Industrial HMI)，具体解释可查看“工业人机界面”词条。

编辑本段人机交互概念介绍人机交互、人机互动（Human-Computer Interface,简写HCI，又称用户界面或使用者界面）：是一门研究系统与用户之间的互动关系的学问。

嵌入式语音信号处理实验系统的设计与实现梁瑞宇;王青云;赵力【摘要】To embody the idea of mutual promotion between teaching and scientific research,and to meet the needs of teaching and research for speech signal processing,an integrated experimental platform for embedded speech signal processing is design by using Cortex-A8 microprocessor and WM8960 audio coding and decoding chip as core hardware.Moreover,an integrated experimental teaching and development software is designed on this platform by using QT development software.Then,the system hardware structure and transplant of driver are described.By taking an example of the speech enhancement algorithm based on spectral subtraction,the speech development process based on QT is introduced.Based on this experimental platform,students can master not only the basic knowledge of speech signal processing,but also the development process of embedded software for the speech application.The system had friendly interface and strong functions,can be used for the teaching of speech and signal processing in colleges and universities,and for the research and development of related topics on speech signal processing.%为体现教学与科研相互促进的教学理念,面向语音信号处理教学和科研需要,以Cortex-A8微处理器和专用音频编解码芯片WM8960为硬件核心,构建一款嵌入式语音信号处理综合实验平台.基于该实验平台,利用QT 开发软件,设计一款语音信号处理综合实验教学与开发软件.文中完整地讲述了系统的硬件构成,驱动程序的移植,并结合基于谱减法的语音增强算法,介绍了基于QT的语音开发流程.基于该实验平台,学生不仅可以掌握语音信号处理的基本知识,还可以熟悉面向语音应用的嵌入式软件开发流程.系统界面友好,功能强大,可有效用于高校语音及信号处理教学工作,也可用于相关科研人员进行语音信号处理相关课题的研发工作.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2017(036)005【总页数】5页(P126-130)【关键词】语音信号处理;语音增强;嵌入式;实验教学【作者】梁瑞宇;王青云;赵力【作者单位】南京工程学院通信工程学院,南京211167;东南大学信息科学与工程学院,南京210096;南京工程学院通信工程学院,南京211167;东南大学信息科学与工程学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TN912.3;G642.0随着人机交互和智能机器人技术的发展，语音信号处理已成为信息科学研究领域中发展最为迅速的一个分支。

人机交互发展综述常言说（西北大学信息科学与技术学院陕西西安710127）摘要:随计算机的改变、人类生活的改变和人类社会的改变，人机之间的任务划分和人机交互方式也在改变着，当前的人机交互已经不只是设计用户界面、鼠标、键盘等，而是越来越重视人的价值，本文结合计算机的发展历史对相应时期的人机交互方式进行回顾和总结，对目前的人机交互技术进行描述，并对未来的人机交互方式进行预测。

关键词:人机交互;三元世界;普适计算;以人为中心;交互式系统一、引言当前，计算机的形态越来越多样化：机柜里的大型主机，桌面上的个人电脑，膝盖上的笔记本电脑，手心里的智能手机，甚至嵌入到各种各样的材料和人工制品中，渗入到人们生活的方方面面，这些不同形态的计算机改变了并且继续改变着我们的生活，已经成为人类社会中不可或缺的产品。

过去的六十年间，计算机和人之间的关系发生了根本性的改变，施乐公司的Mark Weiser和John Seely Brown根据人和计算机之间的关系，首先将计算机的发展分为三个时期——主机时期、个人电脑时期和普适计算时期[1]，后经其他专家的完善，加上了移动计算时期[2]。

人机交互帮助人们创建一个更容易和计算机交互的界面，使用计算机的用户由以前的少数专家变化为包括没有文化的农民在内普适大众，完成的任务也由办公任务变为沟通和娱乐为主。

下边本文分阶段讨论伴随计算机的发展人机交互的发展，并对当前人机交互研究中出现的新问题进行讨论。

二、主机时期——批处理、命令行主机时期是伴随计算机的产生而产生的，它从上世纪四十年代中期一直持续到上世纪八十年代中期，这个阶段计算机无论何时都是一种稀有的资源，很多专家共同使用一个计算机来完成任务，任务性质主要是科学计算，这个时期可以根据分时系统的应用（六十年代）分为两个阶段，在分时系统广泛应用前，人和计算机的交互主要使用批处理脚本。

各领域专家将任务提前写成批处理文件，然后由专门的操作人员负责向计算机提交，以提高大型主机的利用率。

嵌入式网络音响的研究与实现的开题报告一、选题背景与意义随着物联网的逐渐普及和发展，人们的生活也变得越来越智能化。

其中，智能音响作为智能家居设备的一种，已经进入了千家万户。

然而，目前市场上虽然已有不少优秀的家用音响产品，但这些产品在应用到商用、学校、医院等场景时，却存在一定的局限性。

因此，设计一种可以满足商用、学校、医院等广泛应用的嵌入式网络音响系统，成为了很多研究者关注的焦点。

本项目将探究嵌入式网络音响在音质和功能上的实现和提升，为实际应用提供参考和支持。

二、研究目标本课题旨在开发一种嵌入式网络音响，具体实现以下目标：1.实现网络音乐播放功能，通过Wi-Fi联网，实现对网络歌曲的点播和在线播放功能。

2.提升音质，利用数字信号处理技术，对音频信号进行滤波、均衡等处理，提高声音的清晰度和纯度。

3.实现多种音效处理功能，如环绕声、动态平衡、音效调节等，让音响成为用户的个性化选择。

4.结合语音识别技术，实现远距离语音控制功能，方便用户进行音乐播放和音效设置等操作。

三、研究内容1.硬件部分设计和实现：本项目采用嵌入式系统作为主控板，应用单片机的技术来实现音响的基本输入输出功能。

另外，为了提高音质，还需要选用高压低噪声电源、日本电容等优质的硬件材料。

2.软件部分设计和实现：为了实现音乐播放、音效处理等功能，需要对音频信号进行处理，如数字信号处理等技术，对音频信号进行滤波、均衡等处理，提高声音的清晰度和纯度。

另外，还需要将语音识别技术融合到系统中，实现语音控制音响的功能，并对系统界面进行设计和实现。

四、研究方法本课题将采用实验研究法和模拟仿真方法，通过硬件和软件的结合来实现嵌入式网络音响的设计和研究。

其中，实验研究法主要用于硬件部分的设计和实现，模拟仿真方法主要用于软件部分的设计和实现。

同时，本课题将采用文献综述的方法，对当前相关领域的先进技术和研究成果进行归纳总结，为本课题的研究奠定基础。

五、进度安排1.第1-2周，选题、调研、论文撰写；2.第3-4周，硬件设计和调试；3.第5-7周，软件设计和调试；4.第8-9周，整体系统实现；5.第10-12周，测试和优化；6.第13-14周，论文终稿撰写和答辩准备。

复杂信息系统人机交互数字界面设计方法及应用摘要：一、引言1.人机交互在复杂信息系统中的重要性2.数字界面设计的核心概念与目标二、数字界面设计方法1.用户研究2.需求分析3.信息架构设计4.流程逻辑设计5.原型设计6.编写交互设计文档三、设计原则与应用1.直观性2.易用性3.交互性4.可视化5.多任务处理四、案例分析1.数字出版中人机交互的电子书界面设计2.广播电视系统人机交互界面的设计与实现五、结论1.数字界面设计在复杂信息系统中的价值2.未来发展趋势与挑战正文：在当今信息时代，复杂信息系统已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。

然而，如何设计出易用、高效且符合用户需求的数字界面，成为了众多企业和开发者面临的一大挑战。

本文将探讨复杂信息系统人机交互数字界面设计的方法及应用，以期为相关领域提供有益的参考。

一、引言复杂信息系统涵盖了众多领域，如企业管理、政府职能、教育、医疗等。

人机交互作为信息系统的核心组成部分，直接影响着用户的使用体验和效率。

数字界面设计旨在创造出直观、易用、高效的界面，使用户能够更加便捷地操作和获取信息。

二、数字界面设计方法1.用户研究：了解用户的背景、需求、行为和习惯，为设计提供依据。

2.需求分析：梳理用户需求，明确界面设计的功能和目标。

3.信息架构设计：规划信息呈现的方式和结构，保证用户能够快速找到所需信息。

4.流程逻辑设计：优化操作流程，减少用户的操作成本。

5.原型设计：创建界面原型，以便进一步测试和优化。

6.编写交互设计文档：详细描述界面元素、功能和交互过程，为开发人员提供指导。

三、设计原则与应用1.直观性：界面设计应简洁明了，让用户能够一目了然地了解各项功能。

2.易用性：界面设计应符合用户的使用习惯，降低学习成本。

3.交互性：界面设计应具备良好的反馈机制，使用户能够实时了解操作结果。

4.可视化：界面设计应充分利用图形化展示方式，使信息更加生动易懂。

5.多任务处理：界面设计应支持用户同时执行多项任务，提高工作效率。