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人機界面范文第1篇

[關鍵詞]人機界面 設計 界面研究

隨著科技的發(fā)展，各種人類活動電子化，計算機等電子科技產(chǎn)品在日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。而伴隨著這些新技術的發(fā)展，人機交互成為了一門新興的專業(yè)學科，而人機界面作為人機交互系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，幫助協(xié)調(diào)計算機與用戶，實現(xiàn)計算機軟件與用戶之間的聯(lián)系與工作，起著關鍵性的作用。

一、人機交互的含義

人機交互是指人與計算機之間使用某種會話語言，以一定的方式，為完成確定任務而進行的人機之間的信息交換過程。

而人機界面則是人機交互系統(tǒng)中媒介，只要是參與人機信息交流的一切領域都是屬于界面設計的范疇，所以人機界面的應用的領域也是相當廣泛，如工業(yè)設計和機械設計；人機交互以及軟件開發(fā)；金融領域、管理學等學科；醫(yī)學、工作保健等方面；系統(tǒng)設計方面；交通人機工程、軍隊系統(tǒng)、環(huán)境人機工程、語音識別等。

作為一門交叉學科，人機界面涉及到人機工程學、工業(yè)設計、計算機科學、認知科學、生理學、藝術學、社會學等相關領域。所以一個優(yōu)秀的界面設計的評價，要從多角度來看待，從多方面因素來評價。

簡而言之，人機界面設計是一個結合計算機科學、美學、心理學、人機工程學等工業(yè)和商業(yè)領域的行為，其目標是促進設計，執(zhí)行和優(yōu)化信息與通信系統(tǒng)以滿足用戶的需要。

二、優(yōu)秀人機界面所具備的特點

人機界面設計從最開始的“人不得不努力去適應計算機”過渡到“計算機將努力去適應人的需要”，這是對人機界面設計提出的要求與最終結果。所以，用戶滿意度是一個優(yōu)秀的界面設計所必須滿足的條件。

從用戶的角度分析出發(fā)來研究人機界面，一個優(yōu)秀的界面可分為三類：功能性設計界面、情感性設計界面、環(huán)境性設計界面。設計界面是以功能性界面為基礎，以環(huán)境性界面為前提，以情感性界面為重心，他們之間互相是有機聯(lián)系的。

人機界面設計的好壞與設計者的經(jīng)驗有關系，并且存在著一般適用的基本原則。如界面設計的八條黃金規(guī)則（適用于大多數(shù)的交互系統(tǒng)）： 1.盡可能保證一致；2.符合普遍可用性；3.提供信息豐富的反饋；4.設計說明對話框以生成結束信息；5.預防錯誤；6.允許輕松的反向操作；7.支持內(nèi)部控制點；8.減少短時記憶。在滿足這幾項一般適用原則之后，界面就能滿足用戶最基本的最基本功能性要求。

三、從用戶角度分析優(yōu)秀的界面設計

從發(fā)展趨勢來看，人機界面大致包括以下幾方面機能：系統(tǒng)管理、會話管理、返回和錯誤處理信息、操作者支持、存貯的數(shù)據(jù)管理、有關設施服務、智能化系統(tǒng)。

而作為人和計算機之間的聯(lián)系媒介的人機界面，可以劃分為用戶層、環(huán)境層、應用層、數(shù)據(jù)庫層四個層。用戶層和環(huán)境層合起來就成為用戶界面。用戶通過用戶層將信息傳遞給計算機，計算機也是通過這一層將信息傳遞給用戶，環(huán)境層能對信息進行識別、驗證等處理，是用戶和計算機能得到正確的信息，同時對用戶和計算機起幫助。應用層接受信息，執(zhí)行規(guī)定的動作，并給出處理結果。數(shù)據(jù)庫層是存放、管理各種數(shù)據(jù)，供各層試用。

用戶在使用人機界面，先輸入命令或者數(shù)據(jù)，對于命令包括菜單選擇的命令要做句法和詞義檢查。出錯的話，通過屏幕提示用戶，要求用戶重新輸入。若是正確，則轉(zhuǎn)到中間操作和執(zhí)行應用程序，為用戶下一步工作服務。應用程序的執(zhí)行是用戶工作的中心。在應用程序執(zhí)行時，可返回到中間操作處或輸出執(zhí)行結果，在應用程序執(zhí)行時也可以調(diào)用支持設施，給與用戶幫助。輸出的結果經(jīng)屏幕提示用戶。

在這些設計的過程中，最緊要的就是將設計與用戶需求相結合。首先人機界面設計要確立用戶類型，然后針對其特點預測他們對不同界面的反應，這就需要從多方面進行設計分析。其次，人機界面要盡量較少用戶的記憶負擔，采用一些有助于記憶的設計方案，可以使得用戶有效的提高工作效率。最重要的還有，幫助和提示原則對用戶的操作命令作出反應，幫助用戶處理問題，系統(tǒng)要求設計有恢復現(xiàn)場出錯的能力，在系統(tǒng)內(nèi)部處理工作要有提示，把主動權交給用戶。

對于用戶來說，一個優(yōu)秀的人機界面需要滿足大多數(shù)用戶的操作喜好及感官需求，讓用戶能夠輕松的控制其使用過程，得到用戶的好評。而以用戶為中心人機界面設計的設計方法的基本思想就是在每個設計過程中把用戶擺在設計過程的首位。

四、人機界面設計的一般過程

人機界面設計的第一步是創(chuàng)建用戶模型，了解用戶的意圖，知道用戶想做什么。研究用戶的目的在于激發(fā)設計團隊并讓他們聚焦在某些關鍵點上，換位思考，處于用戶的環(huán)境中，了解用戶的需要。設計師可以適當深入到實際的使用場景中去，通過與用戶交流，讓用戶在使用時說出自己的想法，這樣才能不忽視細節(jié)關鍵。

完成用戶模型定義之后，需要定義和分析用戶履行的任務，尋找與任務相關的概念模型，對結果進行分析總結出設計主題。并且通過視覺化的形式來表現(xiàn)給設計團隊，一邊突出設計重點。分析需求的目的是為了將用戶的需求更加直觀的展示給設計團隊，以達到以用戶為中心界面設計的目的。

在完成用戶建模和需求后，就可以使用這些信息構建草圖，進一步構建產(chǎn)品原型。在構建原型時，也應考慮到使用者界面的設計標準來構架技術框架。在人機界面最終完成時，要將其軟、硬件系統(tǒng)按其性能、功能、界面形式、可用性等方面進行評估，最重要的是要進行用戶測試，進行用戶反饋。

五、人性化的設計原則在人機界面中應用

一個好的界面設計，能夠讓用戶在愉悅的環(huán)境中使用，并且激發(fā)出用戶的興趣。設計出情感界面方法無外乎是使用富含表情圖標和其他元素來表達感情狀態(tài)，使用這些富有表現(xiàn)力的裝飾，提供了讓用戶放心的反饋，這個反饋既富含信息又生動。

所以在在軟界面設計中注重對人的認知分析，從而建立以界面設計為中心的軟件設計框架是一個優(yōu)秀界面設計的必備因素。以人為本的設計理念應貫穿人機界面的全過程。

比如手機界面的UI設計，首先，對用戶進行調(diào)查分類，搞清用戶的訴求與喜好。然后開始定義分析設計相應的軟件界面，針對大眾用戶群體的可用性分析與界面視覺探索，將抽象的概念需求轉(zhuǎn)化為視覺形象化的圖形設計語言，以確定產(chǎn)品方向。最后將設計出來的界面進行評估反饋。最終得出設計的要點有簡潔的視覺呈現(xiàn)、便捷的交互體驗、統(tǒng)一的整體風格、精致的細節(jié)訴求。

隨著系統(tǒng)的日益復雜和功能的不斷強大，軟件操作日益復雜，門檻也越來越高，但軟件的最終使用者還是用戶，因此建立軟件與用戶之間的良好溝通是具有重要意義的。這樣一來既能方便用戶使用，又加強了人機之間的共鳴。不僅是有助于設計的順利進行，也將使用戶受益。

六、小結

成功的人機界面設計不僅會提高使用者的工作效率，帶給用戶一個舒暢的使用環(huán)境，成為一個適應大眾的優(yōu)秀軟件。

人機界面設計不僅是單純的美工設計，或是單純的功能設計，而應該更多的考慮它的使用方式與滿足不同使用者的使用方式與需求。將完善的交互功能與優(yōu)秀的人機界面結合起來，滿足使用者方便快捷的使用需求，只有這樣的界面才是優(yōu)秀的人機界面。因此，人機界面設計最后重要的在于“人”與“機”之間的結合，人機結合密切的界面使用戶樂于使用的優(yōu)秀界面。

參考文獻：

人機界面范文第2篇

關鍵詞：WinCC 袋式除塵器 人機交互系統(tǒng)

中圖分類號：TB18 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0206-01

1 緒論

1.1 系統(tǒng)說明

如何防治大氣污染，維護我們的潔凈空氣成為當前下最為重要的課題環(huán)保問題已經(jīng)不是我們在為明天考慮的問題了，而是我們當下就要面對的嚴峻課題。除塵器是減少固定污染源中顆粒物污染最有效的設備，擁有良好的人機交互系統(tǒng)將為除塵系統(tǒng)的推廣提供幫助。

1.2 袋式除塵器原理

袋式除塵器也稱為過濾式除塵器，是一種干式高效除塵器。一般情況下，布袋除塵器是逐漸磨損的，引起磨損的主要原因是粉塵的磨削力，高溫引起的濾料變質(zhì)以及化學物質(zhì)的腐蝕，當粉塵的磨削力增強時，布袋底部磨損也隨之加重，系統(tǒng)容量的增加引起過濾速度增高也能加速磨損。

1.3 干熄焦袋式除塵地面站說明

裝置內(nèi)容包括設在干熄槽頂蓋裝焦處管道對接裝置、煙氣輸送管道、脈沖閥式除塵器機組、通風機組、消音器、過濾后尾氣排放煙囪以及貯灰外運裝置。

本系統(tǒng)正常生產(chǎn)時全部采用中央自動工作方式，操作界面為HMI畫面。操作臺上設系統(tǒng)急停按鈕，在緊急狀態(tài)時使用。

2 監(jiān)控軟件的設計

2.1 監(jiān)控軟件簡述

WinCC，是由西門子公司提供的一款功能強大的工業(yè)控制組態(tài)軟件，可以從PLC中、各種數(shù)據(jù)采集卡中實時采集數(shù)據(jù)，對控制級設備發(fā)出控制命令，并對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，是第一個使用最新的32位技術的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性?？梢砸詣赢媹D形的形式顯示控制設備的各種狀態(tài)，為用戶提供直觀的監(jiān)控畫面，以及實時的控制功能，并可以對歷史書籍，進行分析，生產(chǎn)各種報表。就像Windows平臺的其他軟件一樣可以十分方便的利用圖形界面為用戶開發(fā)出良好的交互平臺，從而從整體上提高了監(jiān)控軟件的質(zhì)量。

WinCC所能提供的解決方案適用于所有的工業(yè)控制領域，應用程序十分通用，具有很強的可移植性；其內(nèi)部集成了多語言包，全球多個地區(qū)使用；內(nèi)置大量的操作人機操作界面以及系統(tǒng)操作功能，為用戶進行組態(tài)操作提供了有力的支持，為編程人員節(jié)省了大量的時間。

2.2 軟件結構

根據(jù)控制系統(tǒng)要求，系統(tǒng)程序設計如下：

除塵控制系統(tǒng)：系統(tǒng)運作、過程和監(jiān)控、操作記錄和歷史數(shù)據(jù)的采集和處理、設備控制

系統(tǒng)運作：系統(tǒng)準備、系統(tǒng)啟動、系統(tǒng)停止（集中停止、緊急停止）、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程控制和監(jiān)視：溫度監(jiān)控、壓力監(jiān)控、流量監(jiān)控、料位監(jiān)控操作記錄和歷史數(shù)據(jù)的采集和處理：操作記錄和歷史數(shù)據(jù)采集、報表處理設備控制。

2.2.1 監(jiān)控軟件設計

創(chuàng)建項目：在winCC中創(chuàng)建工程項目

創(chuàng)建變量：將PLC的變量通過Tag標簽與監(jiān)控畫面上需要顯示的變量相聯(lián)系。

2.2.2 監(jiān)控軟件畫面

畫面設計一般要求：畫面要美觀、操作要方便并能高效率地完成工作；畫面要根據(jù)用戶需求設計；畫面要根據(jù)不同用戶的層次設計；畫面要人性化。即要有引導用戶操作的功能，不能是操作一有誤就卡住什么都做不下去，又無任何提示來幫助用戶如何進行操作。

HMI畫面一般包含如下內(nèi)容：（1）HMI畫面應包含工程或系統(tǒng)的名稱標題，用于畫面之間的切換的調(diào)用菜單：指導操作員如何進行操作的引導功能：時鐘顯示；當前用戶顯示；用戶登錄界面等。（2）畫面中的設備應標注設備符號和設備名稱。（3）設備的圖形和符號各系統(tǒng)要統(tǒng)一，特殊設備可以由編制人酌情確定，并在開發(fā)小組中討論并記錄備案。（4）界面顏色：采用默認色（或按用戶要求）。（5）文字和元素的外形尺寸：應適合操作員在操作站的彩色顯示器上進行操作，不能過大或過小。

HMI畫面包括標準畫面和應用畫面兩部分：

標準畫面一般包括報警畫面、詳細點畫面、點分組畫面、趨勢畫面等；應用畫面一般包括操作畫面和工藝流程畫面。其主要內(nèi)容要求如下： （1）操作畫面用于系統(tǒng)的選擇、參數(shù)的設定調(diào)節(jié)、設備的控制等操作。（2）工藝流程畫面用于實時監(jiān)視除塵系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)流程和重要參數(shù)，在畫面中顯示設備的工作和故障狀態(tài)。（3）報警畫面：由過程監(jiān)視系統(tǒng)提供。除塵系統(tǒng)的報警除了在流程圖畫面上顯示外，對于每一個報警項目，還必須有報警明細畫面，報警明細畫面通過在過程監(jiān)視系統(tǒng)組態(tài)，格式為其系統(tǒng)提供的標準格式。（4）趨勢分組畫面：顯示重要數(shù)據(jù)的趨勢情況。

3 結語

本文是HMI人際交互界面的軟件設計。主要任務有：控制系統(tǒng)變量設定，人機操作界面的繪制，重要參數(shù)實時狀態(tài)設定，趨勢曲線圖，參數(shù)報警等功能。工業(yè)組態(tài)軟件WinCC功能強大，操作簡便，具有極其強大的圖形化操作能力，可為用戶開發(fā)頗具人性化的人機操作界面。根據(jù)系統(tǒng)要求，并考慮到操作員的習慣，我們設計了以下幾個主要畫面：報警畫面、點分組畫面、趨勢畫面、操作畫面和工藝流程畫面以及制彈出框等。

良好的人機界面可以直觀形象的對現(xiàn)場各個設備的狀態(tài)進行監(jiān)控，了解工藝進程。設備的絕大多數(shù)操作到在人機界面上來完成，使得工作環(huán)境，效率等有顯著提高。當設備出現(xiàn)故障時，可以及時的在操作界面得到消息，并可以查詢趨勢及數(shù)據(jù)歷史，可快速的查出問題所在。

本除塵自動化控制系統(tǒng)是一個有趣的課題，你可以不斷的再其中找到亮點，無論是邏輯控制，還是復雜的過程控制，都可以不斷的深入進行研究，本文所做的工作是比較淺顯或者說是表層的，在今后的工作中，還應不斷的深入，提出新的系統(tǒng)優(yōu)化方案。

參考文獻

[1]金以慧.過程控制[M].北京：清華大學出版社，1991.

人機界面范文第3篇

一般來說，人機界面的設計是隸屬于人機交互界面的設計的，只有完整的人機交互界面才是最終滿足用戶需求的設計。在人機界面的設計中，交互設計是必不可少的，只有人機界面而沒有交互功能的設計是不切實際的，也根本滿足不了用戶的需求。人機界面功能的實現(xiàn)是需要依托交互才能完成的，因此，在人機界面的設計中，需要將交互設計科學合理地運用起來，才能滿足人機交互界面的設計需求，也能達到既滿足用戶視覺上的需求、又滿足他們操作功能方面的需求的良好效果。

2如何將交互設計有效地運用在人機界面的設計中

通過對交互設計與人機界面設計的簡要分析，我們已經(jīng)明確了交互設計對人機界面設計的重要性。因此，如何將交互設計有效地運用到人機界面的設計中也成為IT人的工作任務，以下就該問題闡述了自己的觀點：

2.1以用戶為中心進行設計在人機界面的設計中，我們要讓整個設計都圍繞著用戶，實現(xiàn)以用戶為中心的界面設計，最大限度地提高用戶對所設計界面的滿意程度。一方面，在設計人機界面時，我們要結合使用該產(chǎn)品的用戶群體，了解他們的普遍需求，再分析不同用戶群體的個體差異性，分析他們的心理特征、行為活動等，然后把所獲取的信息結合到界面的設計中，才能有效地完善人機交互界面的設計。例如：對于兒童用戶，他們的思維模式還比較單純、調(diào)皮、天真，我們設計的界面要通俗、易懂，色彩要鮮艷、亮麗、有生機，而且貼近孩子的生活（如：動畫片），符合他們的天性，在實現(xiàn)交互時操作要簡單，這樣才能吸引他們使用所設計的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的受歡迎程度。另一方面，我們需要對用戶的獨特的需求進行耐心地解讀，與用戶積極地溝通，讓用戶適當?shù)貐⑴c到設計環(huán)節(jié)中，以便于能夠及時明確用戶需要的交互功能、人機界面，也能讓他們真實地體會到自己的需求在逐漸被滿足。當然，我們也需要不斷地把交互的理念融入到人機界面的設計中，這也能有效提高用戶對所設計產(chǎn)品的滿意度。所以，在人機界面的設計中，以用戶為中心、融入交互理念是必不可少的，只有結合完善的交互功能，以及具有美感的人機界面，才能最大限度地滿足用戶的需求，最好地實現(xiàn)人機交互。

2.2科學合理地將情感因素融入界面設計中所有用戶在使用設計的產(chǎn)品時，都會融入個人的情感，在設計的過程中，設計者不僅要實現(xiàn)界面上的視覺美感，還要實現(xiàn)交互過程中的美感，給用戶創(chuàng)造更加舒適的使用環(huán)境，才能激發(fā)他們使用該產(chǎn)品的興趣。例如：用戶使用所設計的產(chǎn)品時，肯定需要事先下載，我們除了設計出一個很美觀、布局合適的下載界面，還需要設計部分交互的功能，免去用戶在下載過程中可能出現(xiàn)的枯燥的等待，從而為設計的產(chǎn)品加分。當然，對于某些交互式的按鈕，我們也可以采用漂亮的圖標等顯示，增強用戶舒適的情感因素。所以，在設計的過程中，要科學合理地將用戶的情感因素融入進來，提高用戶對產(chǎn)品的滿意度。

3結束語

人機界面范文第4篇

關鍵詞：界面設計；交互設計；產(chǎn)品設計；結構設計

中圖分類號：TP14文獻標識碼：A文章編號：1673-9671-(2012)042-0233-01

“人機界面”是指人與機器之間互相影響的區(qū)域，人機界面包括的內(nèi)容比較廣泛，任何參與人和機器信息交流的領域都包括在人機界面中。界面設計存在在人與物的信息交流中，只要存在人和物信息交流的領域都是界面設計的內(nèi)容，因此設計的界面所包含的要素是非常廣泛的。簡單的來講，設計界面可以定義為在設計中要面對的與將要分析的所有信息交互的集合，它能夠很好的反映人和物之間的關系。界面的設計是開發(fā)過程中的最重要的內(nèi)容，能夠影響到整個開發(fā)團隊。出色的界面是便于用戶使用并且操作簡單易行，開發(fā)團隊要結合用戶需求和自身理解制定設計目標。

1交互設計理論

用戶界面設計的工作流程包括三方面：結構設計、交互設計和視覺設計，而交互設計是用戶界面設計工作流程中最為重要的一部分，它的成與敗直接關系著產(chǎn)品的成與敗。通常來講，交互設計是指基于人們的需求，根據(jù)人們的體驗進行產(chǎn)品設計，交互設計就是關于創(chuàng)建新的用戶體驗的問題，其目的是增強和擴充人們工作、通信及交互的方式。一個成功的交互式產(chǎn)品操作簡單，易掌握，使用效果好，可以為用戶提供舒適的體驗。由此，研究與思考交互設計的具體內(nèi)容是進行界面設計的重中之重。

交互設計是一個非常復雜的過程，在設計過程中需要對多個學科進行設計，在產(chǎn)品設計已經(jīng)得到了廣泛的認可。設計者要充分理解用戶對具體事件的反映方式，用戶和事件之間交互、通信的方法，僅僅在這個過程就要很多學科的專業(yè)人員參加。同時，設計者要研究設計多種類型的交互媒體的方法，而且要使交互方式更加有效，更加豐富。針對這種要求，動畫設計師、美術設計師、攝影師、藝術家和產(chǎn)品設計師等不同行業(yè)的專家加入到設計隊伍中。

2交互設計在界面設計的應用研究

2.1交互設計與界面設計的關系

有很多人會把交互設計和界面設計混為一談，認為交互設計就是界面設計，特別是看待軟件產(chǎn)品時的交互。其實界面設計已經(jīng)引起了人們的關注，但是交互設計更加關心用戶和產(chǎn)品在行為上的交互體驗過程。

簡單的來講，軟件界面就是人與機器間的信息界面，而交互設計則是一個將美學、心理學、計算機科學和人機工程學等進行有效結合的商業(yè)和工業(yè)行為。它的目標是通過改進設計，改善和執(zhí)行通信與信息系統(tǒng)來滿足客戶的需求。隨著時代的發(fā)展，人們渴望得到內(nèi)容更加豐富多彩的交互界面，因而在交互設計中人的因素被逐漸重視起來，構造和行為就變成用戶界面開發(fā)過程中的兩個非常重要的內(nèi)容。構造和行為即界面設計和交互設計，這都牽涉到界面開發(fā)人員和用戶開發(fā)人員。在界面設計開發(fā)過程中，界面設計師必須走進用戶，和用戶一起討論分析最后形成討論結果，這個過程雖然辛苦但是意義也十分重大。在交互過程中，雖然它不完全受軟件的制約，但是交互設計對用戶界面的行為和外觀有著密切聯(lián)系。因此界面設計專家與決定和用戶進行交互方式的專家要對這一內(nèi)容展開深入分析和研究。

2.2采取交互設計，以用戶為中心進行界面設計

“以人為中心”是交互設計提倡的設計理念，這個理念應該被更多的應用在現(xiàn)有的界面設計中。以人為中心可以理解為以用戶為中心，在開發(fā)的過程中首先要對用戶和用戶需求進行詳細了解，并將這些信息作為設計的方向。以用戶為中心的設計，前提就是應當對用戶的需求進行充分了解。這就要求設計人員對不同用戶的價值取向、性格喜好和生活習慣進行了解和研究。例如，在考試系統(tǒng)的界面設計中，應當設計簡單而且與學生在日常答題的行為相符合，避免因為電腦測試給學生帶來的不便。在為老年人設計的界面，內(nèi)容最好簡單明了，還要有良好的使用向?qū)?，用最少的操作程序完成較多的查詢和功能。而為兒童設計的界面，就應該考慮兒童對色彩和圖像上的要求，設計出色彩鮮艷、內(nèi)容豐富的界面，來吸引更多孩子的注意力。要想設計出這種界面，就需要設計者對兒童色彩的喜好和在兒童心中的流行趨勢進行研究。在設計過程中，還應特別注意兒童的使用方式，由于兒童行動不夠靈活，可以考慮使用觸摸式的交互設計來使這種情況得到滿足。由此看來，以用戶為中心的界面設計一定能最大限度的滿足用戶需求，必定是一個成功的界面設計，少了這個前提必定不會成功。

3結束語

綜上述之，界面設計不只是單純的美工設計，應該將它的使用方式更多的融合到設計當中，把更多的交互設立理論加到界面設計中，達到滿足不同用戶的需求和使用方法。將漂亮美觀的界面設計和完備的交互功能進行有效結合，滿足用戶簡單快捷的應用需求，滿足了這些要求，設計出來的界面設計才是出色地

設計。

參考文獻

[1]李方園.人機界面設計與應用[J].自動化與儀表,2008,04.

[2]胡松.用戶界面設計的人機交互[J].藝術研究,2009,04.

[3]李天科.以人為本的人機界面設計思想[J].計算機工程與設計,2005,05.

[4]歐陽建軍.基于交互設計的界面應用研究[J].科教導刊(中旬刊),2010,04.

作者簡介

人機界面范文第5篇

關鍵詞：VAPS XT 人機界面 虛擬座艙

中圖分類號：V21 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0159-03

1 引言

傳統(tǒng)飛機座艙人機界面設計時，只有到軟件和硬件系統(tǒng)基本完成后，才對系統(tǒng)進行評價測試。所以如果遇到問題，就必須返回到設計進行修改。這樣造成開發(fā)過程的許多不必要的人力勞動和硬件設備的浪費，增加了開發(fā)成本的同時還延長了設計周期。近年來，隨著飛行仿真的研究技術和應用的發(fā)展，它在飛機研制過程中的作用也越來越多的得到承認和重視。飛行仿真系統(tǒng)不僅可以訓練飛行員，還可以評估設計方案，優(yōu)化研究過程。先對方案進行仿真，根據(jù)結果完善設計方案，節(jié)省了資金和時間。因此它也成為飛機研制過程中解決問題的主要途徑[1，2]。

可采用匯編語言、C語言和OpenGL實現(xiàn)人機界面仿真系統(tǒng)的開發(fā)，但手寫代碼工作量大，開發(fā)周期長，效率低，投入人力、物力多。VAPS XT克服了以上缺點，能為不斷增加的航空電子制造商們提高生產(chǎn)力和質(zhì)量，同時降低了開發(fā)航空電子顯示的費用，并縮短產(chǎn)品進入市場的時間。

2 開發(fā)平臺簡介

VAPS XT是Presagis公司開發(fā)的下一代動態(tài)、交互、實時和圖形化的人機界面開發(fā)工具。它是為高級坐艙儀表設計和應用而開發(fā)的理想的人機界面開發(fā)工具，具有全新的用戶可擴展的內(nèi)核結構和集成的邏輯設計能力。同時，VAPS XT可通過其強大的集成能力和Presagis公司的STAGE系列軟件及其他第三方軟件無縫聯(lián)接。圖1顯示了其應用開發(fā)的通用流程。

VAPS XT集成了基于UML的邏輯設計能力，無需編程即可用圖形化的方式生成復雜的基于菜單式的應用，或給圖形對象提供復雜的邏輯行為。無論是原型設計，嵌入式系統(tǒng)應用，文檔自動生成，還是標準化驗證，VAPS XT都可為人機界面應用提供高質(zhì)量的圖形應用，提高執(zhí)行效率，節(jié)省大量人力和時間[3]。

通過與高端航空制造商的密切協(xié)作和多年的行業(yè)開發(fā)和應用，VAPS XT已經(jīng)成功應用于快速開發(fā)下一代動態(tài)、交互、實時和圖形化的人機界面，包括Boeing 787“Dreamliner”噴氣式飛機。因此本文采用使VAPS XT來實現(xiàn)虛擬座艙的仿真設計。

3 基于VAPSXT虛擬座艙人機界面開發(fā)

座艙的人機界面主要由飛行儀表組成。飛行儀表是飛機性能參數(shù)和導航參數(shù)顯示的窗口，因此在飛行仿真中，仿真依表對于實現(xiàn)仿真的逼真性和交互性有著重要的意義[4]。

飛行儀表系統(tǒng)（EFIS）由主飛行顯示器（PFD）和多功能顯示器（MFD）構成。主飛行顯示器（PFD）上顯示飛機姿態(tài)、飛行航向、飛行高度、飛行速度等一系列參數(shù)以及飛行管理信息；多功能顯示器（MFD）是主要的導航顯示儀，顯示飛機的航向信息，提供飛機的當前位置、目的地機場位置，飛行計劃信息，提供飛行航線、航路點、導航臺、飛機與目的地及航路點的距離和儀表航向信息，以及近地告警、系統(tǒng)信息。發(fā)動機指示和空勤告警系統(tǒng)（EICAS）顯示發(fā)動機系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)及告警信號參數(shù)。

基于VAPSXT虛擬座艙人機界面開發(fā)的主要步驟有圖形界面設計、動作邏輯設定、網(wǎng)絡通信設計、代碼生成和編譯四個部分如圖2所示，下面3.1-3.4我們詳細說明各個步驟。

3.1 虛擬座艙人機交互的圖形界面設計

VAPS XT提供了豐富的圖形對象和邏輯對象來定義界面顯示的功能。這些對象部件都存放在部件庫，包括基本圖形元部件點、線、多邊形，還有特殊部件例如姿態(tài)方向顯示儀ADI、按鈕、開關、滑塊、旋鈕和各式文字數(shù)值區(qū)等。在開發(fā)中，有時候基本部件不能滿足需要，則需要將這些部件自由地組合，實現(xiàn)更復雜的功能，并存放在自定義部件庫里重復使用。而有些不能直接繪制組合的對象，需要通過編寫程序自己創(chuàng)建代碼對象（如圖3）。

3.2 虛擬座艙人機界中的動作邏輯設定

人機界面中各個對象的動作行為，是通過數(shù)據(jù)流和狀態(tài)轉(zhuǎn)換來控制的。

VAPS XT的部件們要通過插件互相聯(lián)系，插件定義了每個部件數(shù)據(jù)的輸入輸出路徑。每個VAPS XT部件都有特定的插件與之相連，例如姿態(tài)方向顯示儀ADI在實時運行時將通過一個滾轉(zhuǎn)插件和一個俯仰插件來進行數(shù)據(jù)交換。ADI將直接反應通過插件傳入的特定值。這樣就構成了一個數(shù)據(jù)流。不僅可以在部件和進程間交換數(shù)據(jù)，還能夠組織數(shù)據(jù)來與VAPS XT的集成器進行數(shù)據(jù)的輸出輸出交換。有些電子設備顯示涉及到大量復雜的邏輯，就要通過狀態(tài)編輯器產(chǎn)生行為邏輯來控制。通過狀態(tài)編輯窗口編輯各種狀態(tài)，并把他們有效的結合，實現(xiàn)他們的轉(zhuǎn)換過程。狀態(tài)根據(jù)不同的觸發(fā)機制或者事件產(chǎn)生不同的響應，并進行狀態(tài)的切換。

3.3 虛擬座艙系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信設計

同時，網(wǎng)絡通信是人機界面開發(fā)過程中的重點和難點，實現(xiàn)該部分的設計要求開發(fā)人員精通C++語言，熟悉通信計算機網(wǎng)絡原理和通信協(xié)議。VAPS XT可以通過共享內(nèi)存、TCP、UDP通信方式實現(xiàn)應用或網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)交互。

nCOM是VAPS XT用來連接VAPS XT仿真應用和外部應用的通信工具庫。為了管理和實現(xiàn)這樣數(shù)據(jù)通訊，儀表的實施時必須添加數(shù)據(jù)發(fā)送DataSender和數(shù)據(jù)接收DataReceiver部件對象，然后配置到生成數(shù)據(jù)的過程中。創(chuàng)建通訊文件和映射來指導連接哪個應用和如何通訊。標準的nCOM對象有三個，都是XML文件：連接Connections，映射Mappings，數(shù)據(jù)Float50。Connections包含一系列連接文件，控制應用使用TCP/IP協(xié)議連通。Mappings囊括每一個儀表的所有的連接映射的I/O緩沖。Float50是.dd格式的數(shù)據(jù)描述文件創(chuàng)建一個結構化類型。

通信分五步進行，第一步創(chuàng)建數(shù)據(jù)描述文件；第二步創(chuàng)建數(shù)據(jù)發(fā)送DataSender和數(shù)據(jù)接收DataReceiver部件對象；第三部建立nCOM連接；第四步創(chuàng)建外部應用；第五步運行外部應用和VAPS XT應用。

外部應用部分代碼如下：

//創(chuàng)建尋找Connections.XML 文件的路徑

string Connection_File = "D：/My_VapsXT_Project/DataIO/Connections.xml"；

g_pQOSSystem->NormalizePath（const_cast（Connection_File.c_str（）））；

string Outgoing_Data_File = "D：/My_VapsXT_Project/vapsxtapp.dd"；

g_pQOSSystem->NormalizePath（const_cast（Outgoing_Data_File.c_str（）））；

#endif

//初始化ETI Comms

#ifdef COMM

Manager.SetAppName（"nComApp3"）；

sqxCommsConnectionLoader _ConLoader；

_ConLoader.Load（Connection_File）；

const sqxCommsProperties* _pProperty = _ConLoader.pGetProperties（"AppToAppConn"）；

if （_pProperty） {

sqxCommsConnection* _pConnection = Manager.pCreateConnection（*_pProperty）；

if （_pConnection） {

sqxCommsDataDescriptionLoader _DDLoader；

if （ 0 ！= _DDLoader.Load（Outgoing_Data_File） ） { return -1；}

if （_DDLoader.pGetDataDescription（）） { Sender.SetDataDescription（_DDLoader.pGetDataDescription（））；

}

pReceiver = new MyReceiver（）；

if （_DDLoader.pGetDataDescription（）） { pReceiver->SetDataDescription（_DDLoader.pGetDataDescription（））；

} Sender.AddConnection（_pConnection）；

Sender.SetAutoUpdateActive（true， true）；

Sender.SetName（"ShuBuff"）；

_pConnection->AddReceiver（pReceiver）；

_pConnection->SetActive（true）；

3.4 代碼生成和編譯

最后使用VAPS XT的相應代碼生成工具CODE nGEN自動生成可執(zhí)行的C++代碼。該工具可以將開發(fā)過程中產(chǎn)生的各種VAPS XT工程文件在CODE nGEN的描述文件中包含進去。使用配套工具生成的代碼在美國軍方可以免測評、免評測，具有良好的可靠性和繼承性。利用適當?shù)慕徊婢幾g工具將顯示移植到目標環(huán)境中，應用可以下裝到包括工作站，PC機或嵌入式系統(tǒng)的運行工具中去。這種在高端上開發(fā)，在低端上運行的進程就是它的過人之處。

4 結語

采用VAPS XT實現(xiàn)了虛擬座艙人機交互界面的仿真設計，極大地改善了HMI的開發(fā)流程，將開發(fā)人員從繁重的編程和調(diào)試中解放出來，使之有更多的時間來設計和完善開發(fā)。而且從原型設計到最后在嵌入式上運行的代碼大部分都有軟件自動完成，很方便的移植到各種環(huán)境中。

參考文獻

[1]戴樹嶺，雷小永，梅繼紅.虛擬仿真飛機座艙系統(tǒng)[J].系統(tǒng)仿真學報，2002，12（4）：488-492.

[2]Bendall C M， Bezdek W J，Green D，F(xiàn)incher P，Trapp T.Test and evaluation techniques using rapid prototyping tools for avionics requirements development[C]// Digital Proceedings of 18th Avionics Systems Conference.St.Louis， MO，USA，1999：24-29.