面板设计

控制面板设计

控制面板介绍

控制面板是人与机器的沟通通道，也称为人机界面。人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用”于人，实现机-人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经过脑的加工、决策，然后作出反应，实现人-机的信息传递。人机界面的设计直接关系到人机系统的合理性。人机工程学的最高目标是使人机系统相协调，以获得系统的最高效能。而控制面板的设计目标是设计出一个友好、人性化的人机沟通界面，保证操作者与机器之间信息传递的准确顺畅，提高机器的工作效率。

控制面板的作用是操作者与机器沟通的媒介，它通过显示器向操作者传递机器的信息，再通过控制器向机器发布信息指令。因此控制面板的设计主要包括了显示装置和操纵装置的选择、布局及其整体配合设计，还有控制面板的整体布局设计。其设计过程必然涉及到人体测量尺寸，应符合人的心理、生理特点，了解感觉器官功能的限度和能力以及使用时可能出现的积劳成疾，以保证人、机器之间的最佳协调。而这些正是人机工程学的研究内容，所以人机工程学是控制面板设计的设计准则和依据。充分考虑有利于人们很好的完成任务，既能减轻人的负担又能改善人的工作条件。

控制面板的设计

视觉工效和操作要求在设计中的应用

控制面板的设计既要使操作者能方便、迅速、准确地观察到各种信息，又要符合人的人体测量尺寸及生理、心理特性，使操作者在工作时处于舒适的操作状态。

一、视区的划分：在头部保持静止，眼睛正常活动的状态下，根据人眼对视觉信号的辨认清晰程度和辨认速度可分为以下四个视区：中心视区、最佳视区、有效视区、最大视区。在控制面板的尺寸、结构设计和布局要充分应用最佳视区和有效视区。

二、操作要求

在控制面板的操作中，多数情况是采用坐姿操作。

三、操纵装置的设计

操纵装置把操作者的输出信号转换成机器的输入信号，其动作必须由人施加适当的力和运动才能实现。因此，操纵装置的设计要符合人机工程学，要适合人体力学和人体生理结构特征，使人操作最方便、反应最灵活的空间范围之内，否则会造成操纵困难，工作效率低，甚至影响人的身体健康。操纵装置的设计包括控制器的选择及其布局设计。

第2章 前面板设计

前面板是程序与用户交流的窗口，一个设计良好的前面板可以给用户一种友好的感觉，甚至一种美学的享受。前面板主要由控件构成，本章将以前面板控件为线索介绍前面板设计的一般方法。

2-1控件的类型

前面板控件有些是用户用来向程序中输入数据的，这些控件叫控制件controls；另一些是程序向用户输出运行结果用的，这些控件叫显示件indicator。控制件和显示件的数据流方向刚好相反。控制件的端口边框比显示件的端口边框粗，而且控制件的接线端（端口上的空心小三角图标）在右侧，显示件的接线端在左侧。有些控件在模板上有控制件和显示件两种类型。而有些控件比较常用那种类型就给出那种类型。但是控制件和显示件放在前面板上以后是可以互相转换的。转换方法是在这个控件或它的端口上弹出菜单，选Change to Control 或Change to Indicator。

我们可打开“生成与显示信号”VI，进行控制件与显示件类型转换，观察它们端口图标的变化；并注意转换之后连线会断开，这说明控制件只能用做输入，而显示件只能用做输出。

2-2控件模板

设计前面板所用的全部控件都在控件模板(Controls Palette)中。在第1章我们曾经用Shift+右键弹出一个如图1-13所示的临时控件模板，并从中选用了一个指针滑钮。如果用菜单命令Window→Show Controls Palette弹出控件模板，则相当于在临时控件模板上按下固定销，除非用户关闭它，这个模板一直停留在前面板上。而且这个控件模板比图1-13所示的控件模板增加了导航钮。3个导航钮的作用见表2-1。

表2-1 导航按钮的功能

图标 名称 功能

向上 返回上一级控件模板

查找 弹出一个对话框，以文本形式查找控件

设置 弹出一个对话框，对控件模板的形式进行设置 模板形式的默认设置为：

 模板外观Palette View—Express（快速模板形式），如图1-13所示。如果设置为Advanced（全控件模板形式），则控件模板变为如图2-1所示。全控件模板形式的模板包括所有的控件；而快捷形式的模板选取了其中最常用的一些控件，并且按照控制件和显示件进行了分类。

２０１３年３６期　科技一向导　◇科技创新◇　可视化家电控制面板的设计　金俊扬　ｆ西南交通大学四川　白琳琳　峨眉山６１４２０２）　【摘要】大量智能电器涌现，尽管方便快捷了人们的生活，却也加剧了能源的损耗和浪费。该控制面板具有一键控制，智能监控，智能显示　等功能并且设计小巧．它的出现必将对能源的节约和充分利用具有划时代的意义。　【关键词】实时控制；上位机；下位机　１．研制背景及意义　随着科技的飞速发展．大量智能电器设备相继涌现．他们方便和　改善了人们的生活．但同时也增加了电能消耗和对环境的负面影响。　因此有限资源的充分利用越来越受人们重视．这使得家用电器的节能　备受关注　虽然家电节能的问题已被许多人意识和重视．但对绝大多　数人来说．它仍然只是一个潜在的概念．毕竟就目前而言．每个家庭都　是一个月才交一次电费．只有在月底才了解到用电情况．时间跨度过　大．无法对家电在使用过程中无形地浪费产生直观的认识和了解，因　此对于节能意识的行成和节能措施的实施贯彻均会产生一定的阻碍。　虽然伴随科技的提高．新兴家电的能源利用率不断地上升，但是即便　客观技术再怎么完善．只要人们的主观意识没有形成．家电节能问题　也不能从根本上得以改善和解决。因而我们做此控制面板，旨在每时　每刻都能让人们直观清晰地了解到每一个家电的使用状况．并对其进　行根据自己的需要进行实时操控．做到毫无浪费．如此提高所有人的　主观能动性．从根本上做到节约能源。　２．设计方案　２．１电器控制　电器控制部分包括三个部分：　第一是控制终端．现阶段预安装于门口方便于电闸连接。直接将　系统接人家庭总电路中．方便对整个家庭的电器进行监控，终端部分　可采用合适的系统（如单片机）进行控制，根据具体情况可使用液晶面　板实体按钮或触摸屏的方式显示及控制　第二是信息通道．采用电力载波技术可以直接利用家庭原有布线　作为载体ｆ具体原理见４工作原理及性能分析部分１，现有电力载波在　短距离的电网控制抄表中的使用技术较为成熟　第三是信息采集端口．需要制作一个大小与插座插口一致的端　口，其中包含电力载波收发模块，电流检测模块．断电处理模块及过流　保护部分．并有手动控制开关和电气控制开关．安装于插座及电器插　头之间．实现对电器使用情况的监测及对电器的控制　实现功能：　（１１家庭电器通断控制。　当有电器在使用时．插座端口会检测到插座与电器之间的电流情　况．通过设定一定的检测范围，对电器是否使用进行判断，将判断结果　经由电力载波路线（在控制终端与插座端口之间建立的电路）送至控　制终端，显示与显示面板上。用户观察面板就可以看到电器在使用，需　要断开电器使用时直接通过面板控制送人断开信息．经同样的路径返　回．送至端口电力载波收发器模块使电气控制开关断开　当要再次打　开电器时．可以通过面板控制打开也可以通过插座端口的手动控制开　关对端口状态进行复位．方便使用及意外情况的处理。　ｆ２１电量电费监控。　插座端口有电流检测模块．检测电流的大小将信息送至终端结合　时间即可算出每种电器的使用电量．通过输入当地的电费价格可以算　出使用电费　（３）断电保护及过载保护。　断电时终端系统停止工作，当恢复通电时只要终端没有工作．插座　端口就会断开插座及插头之间的连接，防止突然通电造成的意外　当出现电流过大的情况时，插座端口自动断开．起到过流保护作　用，保护电器并减少安全事故的发生　２＿２机械部分　插座端Ｅｌ的设计，终端整合的包装设计　插座端口要满足体积小，安装使用时方便并且空间上不相互干　涉．提供手动开关的功能　终端结合了显示面板，输入设备，控制设备，输出设备，设计一个　合理的机构处理各个部件之间的整合问题．在正常使用的前提下保证　体积的最小化．结构优美　３．工作原理及性能分析　本系统主要分为主控制面板（上片机）、电力载波芯片和下片机　３个部分．主控制面板由单片机系统加上数码管显示电路、　ＬＭＥ２２００Ｃ芯片以及ＲＳ一２３２通信电路等一些外围电路组成。主控制　面板负责收集、分析从机数据．并进行显示。一个上片机可以控制多　台下片机。　上位机负责收集信号并进行运算．显示，发送总控制信号　电力载　波收发模块负责信号传输．下位机负责接收命令并控制继电器通断和　对电流的采集　上位机的控制方式采用点名方式．即每一个电器都对应一个地址　编码，上位机要对某一个电器控制．发送一个地址编码＋控制码，下位　机不主动发送，只负责接收识别并反馈　通过电力载波传送后．由于串　行接口．每一个电器都会收到编码．但只有相应地址的单片机才会读　取后续的控制码．然后进行相应操作。并将结果返回到上片机。　功率显示功能：上位机采用点名方式．上位机发送地址编码＋控制　码．通过载波模块进行传输．相应地址的电器所对应的下位机便读取　命令．对电器的工作电流进行采集．然后将采集到的模拟信号进行数　模转换．再加到电力载波上传回上位机　上位机由于安装在总线入口　处．可以从那里采集电压．然后对电压电流进行计算得到总功率．并将　结果通过显示模块显示出来　开关控制：上位机发送地址编码＋控制码，对应地址的下位机接收　并读取．然后控制继电器的通断，这里我们要用到两个继电器。上片机　按动开关．信号传输到下片机．在一个晶体管回路上加上高电压．使其　导通．继电器闭合。然后再让下片机给一个反向脉冲．是晶体管反向截　止．继电器断开。此时可以手动通过另一个继电器对电器进行接通。省　去了开关都要从总控制面板控制的麻烦　通断检测：我们所控制的电器不属间歇性工作的．所以不用考虑　启动时功率的变化。因此．可以应用功率显示的功能．功率为０即表示　断开。功率大于０．即表示闭合　功率测量模块：我们采用ｃｓ５４６０Ａ芯片．ＣＳ５４６０Ａ是一个包含两个　△∑模一数转换器（ＡＤＣ）、高速电能计算功能和一个串行接口的高度集　成的△乏模一数转换器。它可以精确测量和计算有功电能、瞬时功率、　ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ．ＣＳ５４６０Ａ可以使用低成本的分流器或互感器测量电　流．使用分压电阻或电压互感器测量电压　我们可以把它与单片机耦　合组成一个功率测量系统　对于断电保护功能．我们采用了电动机启停控制电路的原理．电　动机在运转时．若突然停电．会使接触器ＫＭ失去应有磁力而返回常　态，切断主电路和控制电路．电动机停车。当电源恢复正常时．由于启　动按钮和接触器辅助触头均处于断开状态．电动机不会自行启动．节　约了电能。　４．创新点　高度可视化，置于门口旁侧，让人一目了然地看到整个家庭的用　电状况，主观的刺激人的思维，让节能意识深入人心．从根本上解决节　能问题对家庭每一个用电器无死角地进行全面掌控具有实时性．在任　何时刻都可以了解到每个家电的用电状况和工作状态对家电实行断　电保护，若遇到家庭电路突然断电，避免来电之后对于之前未及时关　掉的电器自动恢复工作，造成不必要的浪费对电器进行保护．对不需　要使用的电器及时断电，避免疏忽大意造成电器工作（下转第２５４页）

遥控器面板设计

根据以下要求对遥控器面板颜色、按键布局、装饰图案等进行设计，结合企业LOGO

要求：

（1） 按键LOGO和功能布局可以根据人性化设计，安排在任意位置

（2） 每位同学设计简约版和全功能面板各一个。

（3） 上交矢量图源文件和jpg文件

1. 简约版功能设置（11键）：

(1)开机，(2)关机，(3)红色，(4)绿色，(5)蓝色，（6）白（用于照明）（7）紫色

（8）亮度减1级（目前总共8级，第2版将支持长按无极调节）

（9）亮度加1级（目前总共8级，第2版将支持长按无极调节）

（10）定时关机（15分钟-2小时任意时间1个时间内自动关灯）

（11）自动变色（按一下无极调色开始，再按下停留在当前位置的颜色上）

2. 全功能版功能设置（11-20键）：

(1)开机，(2)关机，(3)红色，(4)绿色，(5)蓝色，（6）白（用于照明）

（7）紫色（自定义颜色1），（8）黄（自定义颜色2），（9）青（自定义）

（10）亮度减1级（目前总共8级）

（11）亮度加1级（目前总共8级）

（12）定时关机（15分钟-2小时任意时间1个时间内自动关灯）

（13）自动变色（按一下无极调色开始，再按下停留在当前位置的颜色上）

（14）呼吸灯效果（特效，按下按键后当前颜色的灯光会自动产生渐亮渐暗呼吸效果）

（15）红绿蓝循环闪烁效果（特效，按下按键后红绿蓝3种灯光颜色会自动循环点亮）

（16）-（20） 功能待定（根据实际情况，可自定义开发功能）

备注：简约版和全功能版的遥控器面板的功能设计，可以根据实际使用情况考虑下，增加或者删除部分功能。全功能版的16-20键功能.

下图仅提供按键类型参考，可根据自己的想法自行设计。