前言：中文期刊网精心挑选了人机界面范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
人机界面范文1
软件与人的信息交换是通过界面来进行的。就像电灯没有开关一样，软件没有界面的话，将一无是处。所以学习人机界面设计技术，对当今软件设计人员来说，是非常重要的事情，设计符合“简单、自然、友好、一致”原则的人机界面是我们追求的目标。
人机界面（或称人机交互Human-Computer Interaction）是计算机学科中最年轻的分支学科之一。它是计算机科学和认知心理学两大科学相结合的产物，它涉及当前许多热门的计算机技术，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、人机工程学和社会学的研究成果，是一门交叉性、边缘性、综合性的学科。现今世界上成功的软件公司都非常重视软件界面的设计工作，因为在激烈的市场竞争中，仅仅有强大的功能是远远不够的，软件要成为一款有竞争力的商品，必须要有一个友好的界面设计。
从人文出发设计界面
应该从用户角度确定的一系列影响人机交互的人文因素。然后，由人机界面及人机系统的设计人员要把这些人文因素概念结合到系统设计中，并转换成开发用户友好性系统的基本设计原理。
・努力做到一致性
在程序系统中，应该要求其概念模式、语义、命令语言语法及显示格式等的一致性。而人机界面的一致性主要体现在输入、输出方面的一致性，具体是指在应用程序的不同部分，甚至不同应用程序之间，具有相似的界面外观、布局、相似的人机交互方式以及相似的信息显示格式等。
一致性原则是最经常被违反的一条原则。在界面设计是我们应该注意到:在类似的情况下，必须有一致的操作序列;在提示、菜单和求助屏幕中必须产生相同的术语;必须自始至终使用一致的命令。当然也有例外情况，诸如输入口令时并没有显示口令本身、DELETE（删除）命令需要进一步确认，这些例外应该是能够理解的，但要在个数上要作限制。
・让经常性用户能够使用捷径
在设计人-计算机组成的人机系统来完成一定的任务时，应该让计算机更积极主动，更勤劳，做更多的工作，而让人可以尽可能少做工作，因而能更轻松、更便当地完成工作。当然，使计算机变得更聪明，让用户只做更少的事就能完成系统功能是要花费代价的，而且这个代价也正是实现人机界面所花费的开销。
随着软件使用的频度的加大，用户希望减少对话的次数和增加对话的步幅。缩简符、特殊键、隐含命令和宏指令方法对有知识的经常性用户都是合适的。较短的反应时间和较快的显示速率对经常性用户来说是另一种吸引力。
・提供信息反馈
人机交互系统的反馈是指用户从计算机一方得到信息，表示计算机对用户的动作所做的反应。如果系统没有反馈，用户就无法判断他的操作是否为计算机所接受，是否正确，以及操作的效果是什么。没有反馈的交互就不成为交互，因此设计人机交互系统的一个重要原则是系统必须对用户的任何动作做出反应，给出反馈信息。在交互系统中，反馈有三级，它们与语言的三级（词法级、语法级、语义级）相对应，设计者可以在这些层次上设置必要的反馈信息。反馈信息可以以多种方式呈现，并且已在人机交互系统中广为采用。
对每个操作员的操作应有某些系统反馈，对常用的和小部分动作，反应可以不过分要求;而对不常用的和大部分的动作，反应应该是很重要的。感兴趣对象的可视表示提供了明显的显示变化的便利环境。
・设计具有闭合的对话动作序列
应该形成有开始、中间和结尾的组合，信息反馈在完成一组动作后给操作员一种满意可靠的感觉，用户偶然遇到的信息、想法的选择、表示准备下一组动作的方法应该是清楚的。
・提供简单的错误处理
最好设计系统能使用户不会犯严重的错误，如果已经出现错误，系统应该检测出错误、并且提供简单的容易理解的处理错误手段。用户不应还需重新键入整个命令，而只需修改错误的部分。错误的命令应该使系统状态不发生变化，或者系统应该提供恢复状态的指导。
・允许动作的可逆性，以方便用户
操作应该可逆，这一点可以缓解焦虑，因为用户知道错误可以被克服，因此，它可以鼓励对不熟悉的选择项进行探索。可逆的单位可以是单个操作，日期输入或者一个完整的操作组。
・支持内部控制
有经验的操作员希望他们能改变系统和系统对他们动作的反应。令人惊奇的系统动作、乏味的数据输入序列、不能够或很难获得必要的信息和不能产生希望的动作等都会产生忧虑和不满足感。
Gaines以他的法则“避免因果关系”获得了好评，它使用户成为动作的创造者而不是反应者。
・减少短期记忆负担
用户在使用和操作计算机时，总需要一定的知识和经验。这些知识和经验是存放在人的大脑中，在需要时，人信息处理系统可以从长时记忆或短时记忆中提取出有用信息。但是一个设计良好的系统应该尽量减少用户的记忆要求。
不同的研究者及研究、生产机构提出了在原理上类似但表达方法不同的人机界面设计原则。
英国学者Hicks R和Exxinger J（1991）也提出在应用交互技术中的人机界面设计十原则:可视性和使用图形、具有信息反馈、灵活性、一致性、和用户模型相匹配、为用户提供指导和帮助、提供直接操纵、支持用户通过探索进行学习、揭示式结构（revealedstructure）、适应人的认知能力和界限。
未来界面理想:“人机和谐”
几十年来，人机界面经历了几个不同的发展阶段和典型风格，发生了巨大的变化，现在已经走过基于字符方式的命令语言界面，正处于图形用户界面(WIMP/GUI)时代。
但是，人们并不满足于这种现状，正积极探索新一代的人机交互技术。语音识别技术和计算机手写识别技术在商业上的成功让人们看到了自然人机交互的曙光。虚拟现实和多通道用户界面的迅速发展，显示出未来人机交互技术的发展趋势是追求“人机和谐”的多维信息空间和“基于自然的交互方式”的人机交互风格。
我们可以从下面几个不同的角度来观察和总结人机交互技术发生的变化及发展趋势:
就用户界面的具体形式而言，人机交互技术经历了从批处理、联机终端(命令接口)、文本菜单、图形用户界面等形式，向多通道多媒体用户界面和虚拟现实系统方向发展。
就用户界面中信息载体类型而言，经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。
就计算机输出信息的形式而言，经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。
在视觉阶段，借助计算机图形学技术使人机交互能够大量利用颜色、形状等视觉信息，发挥人的形象感知和形象思维的潜能，提高了信息传递的效率。虽然多媒体技术将声频形式和视频形式同时带入人机交互，但仍缺少听觉交互手段，即人处于被动收听状态，声音缺少位置和方向的变化，交互输入方面仍沿用图形用户界面所采用的键盘和鼠标器等交互设备。当前，在人机交互中结合视觉、听觉以及更多的通道将是必然趋势，特别是将听觉通道作为补充或替换的信息通道已显示出重要性和优越性。
就人机界面中的信息维度而言，经历了一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。
不论从何种角度看，人机交互的发展趋势体现了对人的因素的不断重视，使人机交互更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能，不须经过特别的努力和学习，降低了认知负荷，提高了工作效率。
这种“以人为中心”的思想，特别是自上个实际年代以来，在人机交互技术的研究中得到明显的体现，自然的人机界面与和谐的人机环境是研究下一代软件的重要课题。
人机界面范文2
装饰雕塑有静态与动态之分。世上绝大部分的装饰雕塑是以静态形式呈现的，被人们称作“凝固的艺术”，而还有一部分装饰雕塑则是以动态雕塑的形式呈现，易给人以更加丰富的视觉感受和心灵撞击。
当前国内城市建设项目较多，其中包括诸如新城区建设改造、大中型游乐场所建造和各种形式与规模的城市景观作品建设，其中具有观赏性的动态雕塑景观作品愈来愈引起设计界的关注和重视。开展动态雕塑的人机界面研究，有助于繁荣我国的艺术雕塑市场，推动城市文明的发展。
无论观者处于何种状态，静止或移动，都会不由自主地被吸引，与雕塑互动，从而感受到它的运动、平衡、和谐、变幻，以及互动过程中所产生的视觉效果及独特心理体验，犹如赏读一首优美的诗，反复吟颂之下，令人不经意间仿佛进入一个神秘的世界，感受到动态艺术的奇妙魅力，韵味无穷。
1.动态雕塑的特征
动态雕塑已被艺术界广泛接受。伴随着新机械结构的、机械技术的发展、计算机技术的成熟，以及艺术家对新材料、新技术的使用，动态雕塑自身的形态和动态得以进一步的拓展，并日趋成为当代公共艺术中的主要艺术形态。
动态雕塑具有以下特征：
（1）追求动态化的视觉效果，强调艺术与科技的结合。动力来自于机械能量（电动机）或自然能量（风力、水力等）；
（2）拓展了传统雕塑的形态边界，创造性地将装置、建筑的艺术形式有机地结合，使雕塑作品的视觉表达更具丰富性和多样性；
（3）大量使用新材料，作品有更大的体量、制作程序也相对复杂得多；
（4）作品以进入公共空间（如户外开阔地或博物馆中）为目的，强调作品与环境之间的协调关系；
（5）强调雕塑作品与观众的“互动性”。 通过人与雕塑之间的肢体接触、声波传递等实现人机互动，将观众的参与视为作品意义必不可少的部分，使作品更有趣、更好玩、更让人乐于接受。
2.动态雕塑的人机界面研究
人机工程学理论将人机界面分为视觉界面、听觉界面、触觉界面、嗅觉界面和味觉界面。动态雕塑设计基于人的心理特征，从以上五种界面中寻找设计灵感和创作源泉。近些年在国内外巨资兴建的所谓4D影院和5D影院就是人机界面应用的典型例子。这类多维的设计是在三维尺寸空间中加入声音、光影、气味、水淋、微风、震动等因素，使观众在欣赏故事的过程中产生身临其境的感受，如风中嗅到花香、动物扑面而来、汽车突然刹车等，给人带来心灵的安抚或震撼。
2.1 视觉界面
人对物体的视知觉主要受制于形状、颜色和质感。动态雕塑通过其空间形状、表面质感、色彩搭配和运动形式向观者传递视觉信息，其视觉信息越新颖有趣，动态雕塑就越能吸引观者的眼球。良好的视觉界面设计，不但能有效增加观者对雕塑的理解，还能使动态过程带有特殊的愉悦性，它的情感体验使人与动态雕塑的互动变得更积极，以拉尔方索的作品《永升》为例，其高5米的幽雅造型在运动过程中使观者产生两种视觉幻象，首先是作品中象征星球的球体，看起来总是不断向上移动，而事实上它是固定的。其次，弯曲而流动的造型使雕塑在旋转的时候不断变换形状，观者所看到的状态很大程度上依赖于其所处的位置，就像我们在现实生活中对周围事物的认知一样。在动态雕塑的光影处理中，雕塑与背景之间要有适宜的颜色对比和亮度对比关系。动态雕塑的颜色及光影效果处理的不好，动态雕塑的视觉冲击力与其整体的美感将一落千丈。另外，雕塑的尺寸和安放位置也要根据场景条件而定，以保证视觉的舒适感。
2.2 听觉界面
在人机交互中，随着人机交互中信息量的增加，可能导致用户信息过载。一个主要原因就是，单一的视觉输出给我们的视觉通道施加了很大的负担；而在现实世界中，听觉和视觉的互补作用是非常明显的，视觉通道反馈给用户小的注视区域，同时听觉通道反馈给用户周围的讯息，即使用户没有看显示的正确位置，听觉通道也能够通知用户重要事件的信息。
听觉界面在动态雕塑中将会是一种新的尝试，时间是声音中的重要影响因素，而时间与静态雕塑之间无法产生律动和配合；动态雕塑其自身就带有时间的概念，通过技术处理能够与声音相辅相成，譬如，可以通过计算机程序控制方式使动态雕塑按照某一音乐节拍运动，犹如雕塑踏着音乐翩翩起舞。采用声音的强度、频率、持续时间等因素做信息代码时，应避免使用极端值。信号强度应高于背景噪声，应保持足够的信噪比。听觉界面的良好运用能够有效的吸引观赏者，并能使观赏者更好的投入到对动态雕塑美的欣赏中。
2.3 触觉界面
对人类获取信息能力的研究表明，触觉是除视觉和听觉之外最重要的感觉。通过触觉传递信息为动态雕塑提供了无限可能。譬如通过手动操纵或脚动操纵实现动态装置的开启，同样通过拍打、挤压、抚摸等接触方式也可以实现运动速度、音乐音量、灯光明暗等介质的变化。在未来，动态雕塑很可能不仅仅是“只可远观不可亵玩焉”的了，触觉界面设计在动态雕塑领域将有广阔的发展空间。
3.个人设计实践
首先，通过大量检索相关资料，结合机械原理的基本知识，我们进行了专题研究；随后运用头脑风暴法展开创意联想，寻找所需要的设计素材；在造型设计前对所搜集的资料进行分类整理（造型素材和动作素材），对所需的素材进行萃取、提炼、强化，从而完成动态雕塑的预方案，最后对方案不断完善和优化，得出设计结论。
动态雕塑设计方案之一名为《绚烂》，采用螺纹螺母副及滑轮结构实现雕塑的动态效果。
该雕塑（见图1）主体采用螺纹螺母副结构实现上下往复的直线运动，用电机带动螺杆原地转动，驱动螺母副作直线往复运动。同时在螺母副上固结十根杆，各杆末端设有滑轮，缆线通过滑轮结构与扇状槽钢组中的最小槽钢体相连。开启时，螺母副上升，借助重力作用扇状槽钢组顺次打开；收拢时，螺母副下降，借助缆线的牵力扇状槽钢组顺次合拢起来，完成一个运动周期，该运动周而复始，往复进行。雕塑尺寸随场地大小而定，可以单个形式或群组形式出现，色彩方案也可以有多种组合形式，用以营造不同的场景视觉效果。
动态雕塑设计方案之二名为《传递》，采用动力牵引、定时律动、灯光感应等原理实现雕塑的动态效果。该雕塑（见图2）高位三米，主体采用两条翻转对称的渐变型体构成，各渐变型体由8段组成，段与段之间可做韵律错动。渐变型体分别装有活动灯柱，可实现三种颜色的灯光变换。渐变型体内侧开有滑槽，在牵引绳的带动下，两活动灯柱自起点沿滑槽相互靠近，当两灯接触时，两灯实现颜色的顺序变换，之后彼此沿滑槽渐渐远离至终点，同理反向运行，即完成一个运动周期。该运动周而复始，造型流畅。该雕塑具有较强的趣味性，容易引起观众期待、联想、拥有等心理反映，使人驻足观赏，回味其中。
参考文献
[1] 粟多壮. 新动态艺术：拉尔方索的动态雕塑探索. 雕塑，2006（3）： 32-33.
[2] 童茜. 考尔德“动与静”的艺术世界期. 中外建筑，2006，（1）：76-77.
[3] 顾丞峰. 艺术公共性与公共性的误区. 文艺研究，2004（5）：114-119.
人机界面范文3
关键词：物联网；人机界面；模块；信息
【中图分类号】 TP277 【文献标识码】 B【文章编号】 1671-1297（2012）09-0290-01
引言
人机界面设计是指通过一定的手段对用户界面有目标和计划的一种创作活动。大部分为商业性质、少部分为艺术性质，也称为用户界面。随着科学技术的迅猛发展，物联网相关技术遍及智能交通、智能消防、工业监测、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。据分析，在未来3年内中国物联网产业将在智慧电网、智能家居、数字城市、智能医疗、车用传感器等领域率先普及，五个领域将实现三万亿的总产值。中国与美国、德国、韩国一同成为物联网国际标准的主导国，标志着我国在未来物联网发展领域将占据举足轻重的地位。物联网与人机界面的联系也越快来越紧密。
一 人机界面设计总体介绍
物联网监控系统的人机界面主要由主界面、用户管理模块、图像显示与检测模块、数据信息显示界面组成。
系统人机界面特点：
（1）系统的功能布局模块化，使人机界面更加合理，具有逻辑性。
（2）布局清晰，功能类似或安全等级相同的排列在一起，按钮一目了然，不易失误。状态指示应清晰，正确。
（3）操作简单易学，操作人员可以轻松掌握系统界面操作方法。
人机界面主要功能是显示监控系统的各项功能，允许授权人员实现对监测系统的监控，能够通过人机界面实现对整个系统关键技术信息的浏览与修改，管理各个单元的工作。
二 主界面简介及系统用户管理模块介绍
主界面中总体显示本系统的总体功能，系统采用多文档界而设计，在父窗口中放置菜单，其中包括系统用户管理、系统查询、数据库管理与查询、帮助和退出功能。系统用户管理模块实现对用户的管理，添加用户和浏览用户的功能，不同等级的用户拥有不同的权限，从而保证系统安全运行。本模块实现的功能有：
1.用户登录界面。是系统运行后用户所看到的第一个界面，所有用户只有登陆后才可以浏览整个界面。程序中通过使用adodc控件连接到数据库，只有数据库中存在的用户，并且在正确输入用户密码的情况下才可以登陆。参数设置模块只有管理员可以看到和操作，从而保证系统运行安全。
2.增加新用户，浏览用户界面。可以实现的功能有：创建用户，删除用户，修改用户名称、等级等。通过与系统数据库连接，所有数据存储在数据库中。
三 系统检测模块的设计
系统检测模块是整个人机界面的中心模块，包括温度检测、无线红外监控接点检测等。各检测界面主要完成相关图像的检测、显示、相关数值设定、图像处理，同时可以自己设置参数。该模块主要包括一些几个方面的内容：
1.MSCOMM控件及串口通讯协议的研究
本文中主要利用VB来实现串口通讯，VB语言中MSComm控件操作过程简单，提供了完善的串行数据发送和接收功能，能够使PC机方便地与外部设备通过串口进行数据交换，还可以通过属性的方式提供了串口参数的设置，增强了系统的通用性和可移植性。在进行通讯之前，首先要正确设置MSComm控件的各个属性。为了保证采集到的数据真实、可靠的温度数据，我们在进行串口通信时按照指定的串口通信协议进行连接通讯。本文中采用数据体长度包括：地址+帧序列号+指令类型+数据的形式保证数据传送的准确性。
2.温度采集系统主控界面
温度检测界面的设计是整个上位机软件设计的重点之一，它直接整个系统监控效率的高低。硬件部分利用DS18B20温度传感器，它具有全数字温度转换及输出、先进的单总线数字通信、最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度、12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒等特点。对于软件部分，下位机接收到指令后向本系统中的采集模块发送采集命令。若上位机正确接收到合法数据，则表示和下位机建立连接成功，可以导入数据了。如果上位机没有正确接收到合法数据，则表示下位机未准备好。与下位机建立连接成功之后，就可以导入数据了，但导入的数据并不是真实的温度数据，还要经过一定的处理，才能得到十进制的温度数据。采集温度动作顺序执行两个过程，一是采集数据，二是进行数据处理。数据处理过程是将接收到的数据转换成真实的温度数据，再将这些温度数据通过MSFlexGrid和温度曲线两种方式显示出来，并以文本文档的形式保存供下一个功能"历史温度查询"查询、显示。因此，清晰、人性化的界面设计是整个软件开发的重要前提。该界面可以完成对系统主要设备运行状态的实时监控，包括用不同的颜色来表示温度的上下限设定值，用文本框显示系统温度的运行当前值、最值、接口参数等。用CommandButton控件的C1ick事件完成通讯命令的发送。从而实现对系统实时温度的读取。同时，添加各种控件，导入图片。并通过设置其不同属性，达到了美观、实用的效果。
3.无线红外监控节点的主控界面
无线红外监控节点检测，采用的是HC-SR501人体感应模块，HC-SR501 是基于红外线技术的自动控制模块，对是否有人体侵入进行检测。检测界面设计如图所示。该界面中有四个按钮，分别为开始、停止、测试、复位。用文本框显示系统的返回值。用标签显示监控系统处于的各个状态。并通过设置其不同属性，达到了美观、实用的效果。
四 结束语
本文利用面向对象程序设计的方法，利用Visual Basic 6.0语言，成功设计并开发了物联网监控系统的人机界面。可以实现了温度采集与数据显示的功能、对温度数据进行记录并能进行历史数据查询、曲线绘制及显示、实现了无线红外监控节点的监控功能与状态显示等功能。
参考文献
[1] 刘文涛.Visual Basic + Access 数据库开发与实例. 北京：清华大学出版社，2006
[2] 周元庆，刘海龙.基于windows的串行通信及单片机采集程序设计[J]计算机应用，2000，20（6）
[3] 臧玉琴，腾跃.Visual Basic界面、多媒体与操作系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2003
人机界面范文4
触摸屏是一类能够检测触摸存在和位置的显示设备，它们可以让用户通过设备屏幕直接与设备交互。今天，许多微控制器集成了相应的嵌入式电路，使其能够用于触摸屏控制。微控制器可用于设定门限，提供最小化误触发的噪声消除，实现支持多种不同类型触摸输入的主机固件。
为了进一步改善人机界面的表现能力，设计师能够为其添加接近传感器。单一接近传感器可用于检测物体的存在与否，如手或者用户身体。这种功能在许多应用中非常有用。例如，计算机显示器能够使用嵌入式接近检测器感应用户的存在，当检测到用户不在时，它可以关闭屏幕，以节省电力；当感应到用户返回时，它又重新点亮屏幕。
另一种迅速流行的人机界面技术是运动检测，这种运动感知能力是指系统有识别物体移动以便执行特定功能的能力。例如，手机应用程序可能会允许用户通过晃动一下手机来进行文件翻页。可以添加另一个接近传感器到设计中，使得设备具有一维空间运动检测的能力。通过定制固件，两个接近传感器与微处理器紧密配合，不仅能提供运动检测能力，还能检测出运动的方向。
要理解动作感应系统设计的理论基础，需要了解红外线(IR)与可见光的差异，探讨接近和运动感应系统如何在单一LED下运行，以及系统在使用多个LED进行多接近测量时如何工作。
当我们谈及“光”时，通常指的是来自太阳或灯具的可见光，然而，可见光仅占光谱范围中的一小部分。我们把可见光定义为人眼可以识别的所有光线，通常人眼可以识别的光线波长为380―750nm。那么，人眼无法识别的非可见光(如波长为850nm光)又如何呢?
红外(IR)辐射光的波长为750nm～0.1m。其与可见光有着相同的特性，如反射率，而且它可以通过特殊灯泡或发光二极管生成。因为人眼无法看到IR光，所以我们可以用它来完成一些特殊的人机界面任务，如接近检测，这样就无须用户与系统进行任何直接接触。
IR接近传感系统能够检测附近物体的存在，并根据检测结果做出反应，其应用无处不在。例如，手机可以使用接近传感技术检测通话时手机是否接近面部。当你把手机靠近耳边时，手机将检测到头的存在，从而自动关闭屏幕以节省电能。其他接近感应系统的例子还包括皂液器和饮水机，你可以把手放在传感器附近(通常在皂液管或水龙头附近)，以“非接触”而又卫生的方式获取皂液或水。在高级汽车上，外部防碰撞系统也使用接近检测，当汽车与其他汽车或者物体太靠近时，接近检测会提醒司机注意。有些车辆还可以使用车内接近感应系统检测乘客的存在，从而调整安全装置(如安全气囊)。
接近检测通过专门设计的IR LED实现。与IR LED相对应的是光电二极管，它一般用来检测LED发出的IR光。当IR LED和光电二极管同方向放置时，光电二极管将不会检测到任何IR光，除非有物体在LED的前面，将光反射回光电二极管。反射回光电二极管的光强与物体到光电二极管的距离成反比关系。
单一LED和光电二极管相结合可以检测一些动作，例如，可以检测物体是否靠近或远离光电二极管，但这仅仅是一维空间检测。假设一个系统，其布局如图1所示，单一LED系统仅使用LEDl与IR传感器。现在，做三个不同方向的运动来进行检测。三个方向的运动包括沿图1X轴从左到右的滑动，沿Y轴从底部到顶部的滑动，以及垂直于图1由远及近，然后由近及远的往复运动。
图2是三个动作过程中，Silicon Labs Sil120传感器感应IR LED后的输出值。其中，Y轴是反射的IR光强，x轴是时间。图2表明，单一LED系统不能区分这些手势，其只能检测到物体正在接近或远离传感器，而不能判别方向。
二维空间检测由位于不同位置的两个LED和单个光电二极管组成。从LEDl得到一个测量值，然后快速从LED2获得另一个测量值，两个测量值被用于计算二维空间上的物置。其中，一维空间是接近LEDl(左)或接近LED2(右)，而另一维空间是接近或远离光电二极管。图3是与图2相同的三个方向运动检测结果。其中，白线代表从LEDl中读出的数据，红线代表从LED2读出的数据。从左到右滑动过程中，白线上升，然后是红线。当手从左到右滑动时，LEDl反射IR光到传感器，然后是LED2。
三维空间运动检测由三个LED和单个光电二极管组成，LED3与LED1、LED2不在同一直线上，可以把LED1和LED2之间的连线看作x轴，LED1和LED3之间的连线看作Y轴，从光电二极管和LED到被测物体之间的连线看作z轴。图4显示了与图2和图3相同的测量过程，其中，蓝线代表LED3的测量数据。当手从左向右滑动时，因为手在LED1和LED3上同时通过，LED1和LED3数据线同时上升，然后是LED2数据线。当手从底部向顶部滑动时，因为手先遇到来自LED3的IR光，LED3数据线上升，然后是LED1和LED2。当往复运动时，因为手在整个过程中都反射等量的LED光，三个LED测量值是相同的。
当IR LED和IR传感器应用于产品时，这些组件通常不会用作装饰目的而放在外面，终端产品至少需要一个开口或透明窗口，让IR光透过。
IR LED从窗口中照射出，被外部物体反射后，通过窗口进入sill20传感器。单一窗口配置的主要缺点是：窗口将导致一些光线被内反射到Siil20，即使在检测范围内没有外部物体时，大量反射光也可能导致传感器输出。
双窗口设计使用其中一个窗口用于IR LED，另一个窗口用于传感器。通过在LED和传感器之间进行适当的隔离，设计消除了内部反射的问题，为系统提供更好的敏感性和检测范围。
对于IR接近感应系统设计而言，选择何种IR LED是一项非常重要的决定。IR LED视角对最大检测距离和范围有很大影响。从LED射出的IR光形成一个圆锥状，圆锥顶角(大多数LED能量从这里输出)被称为LED视角。
人机界面范文5
通过HMI系统延长设备无故障运行时间地关键在于生产过程进行优化。行之有效地开展维护工作并对故障进行准确地判断将有利于共产隔得正常生产。回顾HMI系统发展地历程将有助于我们了解HMI系统未来发展地方向以及如何更好地实现工厂运营地目标－提高效率，增加无故障运行时间。
早期设备
最初地HMI应用项目中包含有大量地按钮开关、指示灯、选择开关和其它简单地控制设备，功能仅限于启动、停止某个设备，并显示该设备地状况。从某种意义上来说，这也是一种控制系统。这样地控制系统非常简单，通常由许多继电器组合在一起来实现。在当时，设计者地重要设计思想就是让控制电路越简单越好，人机界面地雏形也受到这种思想地影响。
按钮、开关以及指示灯在控制系统中地应用是一个不小地进步，早期地HMI系统常常不能有效地进行故障诊断，因为他们毕竟太简陋了。在通用汽车公司，如果一个设备停止了工作，我们不许通过查看、测试控制系统地电路来找出故障。唯一地检测技术就是用探针一一检查测试点到设备控制电路、操作台的导通情况。现在，即便没有专门的故障诊断功能，HMI和自动化控制系统也能较以前的系统能够更快地诊断出故障原因。
PLC的引入
可编程控制器的问世给HMI监控系统带来了第一次飞跃。这是，可以通过将所需的设备连接到PLC上来增加HMI系统的功能。当设备出现故障时，HMI系统不仅能够与停机的设备通信，还能够知道设备为何停机。
用户可以通过编程终端发现程序中出现错误的字节。当设备出现故障时，PLC甚至可以通过编程来实现自动拨打救助电话。
与此同时，HMI系统的监控范围开始扩大，它能够与设备进行通讯并获取其状态信息，同时还能计算某个车间的产量，并通过大量的指示灯来显示这些信息，这成为当时车间中最为普遍的景象。HMI系统获取了大量的信息，这意味着操作员要观察比以往更多的指示灯，有时候因为信息太多却不能进行快速、有效的处理。除非操作员非常熟悉这些机器，否则他将被淹没在大量的信息中而不知所从。
显示设备的引入
从简单的指示灯到七段数码管，再到字母显示管，通过这些显示设备，使得HMI监控系统能够更加准确地向操作员反映系统的状态，从而减少故障诊断时间。通过我们经常在老式计算器上看到的七段式LED显示屏，用户能够更加准确地获取设备地状态信息。早期地准断系统能在屏幕上显示一个故障地I/O编号或者某些数字，用户需要在手册上查找这些数字，从而得到到底发生了什么故障。
字母显示管的到来使得HMI系统能够显示文本信息。用户还可以用不同的颜色显示文本，在文本信息中加入变量，如不同车间的产量等数据。这时的操作员可以轻而易举地了解更大范围内设备的信息。但是，随着被监控设备复杂程度的增加需要花费大量的时间用于编写显示屏的程序。
完全可编程HMI系统
HMI发展历程中最为重要的突破在于完全可编程HMI设备的出现，从此它代替了传统的按钮和指示灯。在CRT显示器上绘制出可编程的按钮、指示灯灯虚拟对象，工程师再对这些虚拟的按钮和指示灯进行编程，让它们按要求显示出来。
很快，CRT显示器的局限性显露出来－每次只能在一个画面中显示为数不多的按钮。因此工程师必须花大量的时间进行编程，将多个按钮和指示灯安放在不同的画面中。这样，显著增加了设计成本。
对于顺序机械加工，其加工步骤表很快成为首选的现场用户指南。工人能够看到准确的加工步骤并按照这个步骤执行相应的操作，加工步骤包括何时加入工件等内容。公车果农是可以很快地调整、修改工序。同时，这个加工步骤为小型和大型的应用都提供了统一的界面，所以就不再需要多个画面来显示整个加工步骤，只需根据工件的加工情况动态更新一个的列表即可。
现在，可视化的显示画面能够更为生动地反应被控设备的情况。操作员不仅可以通过文本信息得知哪个设备造成了停机，而且还能够在画面上观察到机器的情况，并指示出故障设备的位置。这一功能减少了修复故障所需的时间，但是为了开发每个设备的可视化画面需要花费不少的精力。设计的费用将随着设备大小和复杂程度的增加而增加。
当前以及未来的HMI
当前的HMI系统取得了长足的发展，实现了过去难以想象的功能，同事其价格也更利于人们的接受。开发及编程人员使用专门的程序来进行系统开发，这样便可以胜任HMI日益增加的功能同时又保持低廉的开发承办。现在的HIM系统能够提供多路按钮和显示画面，从而用意个画面对工厂中所有相同的设备进行控制。这样，开发人员仅需设定从哪个设备采集数据用于HMI显示目的，所示用的功能将通过文字列表显示出来。因此，在系统中增加新的功能只需要增加一航新的文字即可，从而节省了屏幕空间。
硬件方面
基于PC的HMI系统在过去十年内得到了充分的发展，但是目前大多数HMI系统仍然使用为工业环境所设计的专用设备。基于PC的HMI系统（包括控制系统）存在一系列的关键性问题，因而阻碍了它的进一步推广。
工业计算机的成本通常较商用计算机高很多，而且所采用的技术不如商用计算机先进；
个人计算机通常被用作编程终端，因而不会因它的故障造成整个生产线的停机，但在恶劣的工业生产环境中很少直接采用；
个人计算机的硬盘通常被认为最薄弱的环节，由它所造成的故障足使其丧失在恶劣环境，特别是震动环境中应用的机会，因此在某些重要的应用中将个人计算机排除在外；
在计算机上添加监控软件和通讯板卡的成本较高，甚至超出了某些专门的工业控制设备；
厂商对消费类计算机的产品备件支持年限较短，购买多年前计算机所使用的配件并不是一件容易的事情。但是，工业控制设备厂商非常了解用户在长期使用过程中面临的问题，因此对其产品的支持年限都比较长；
基于PC的HMI系统凭借技术优势，已经显著改进了上述缺点，特别是在价格上更是有较大的吸引力。随着触摸显示屏和基于WindowsCE操作系统的HMI监控设备的广泛应用，基于PC的HMI系统将是未来发展的方向。
随着基于PC的HMI产品的普及，工业系统中应用的键盘和鼠标也会随之而来。用户在车间与机器之间的交互式控制也变得如同操作家用计算机一样简单。
彩色触摸显示屏已经开始在商业领域的HMI系统中应用。在杂货店、电影院、银行、甚至购物中心都能看到他们。应用市场的增长将有助于降低不同尺寸平板显示器的价格，从而消除价格上的障碍，为更广泛的工业应用提供可能。随着小型平板彩色触摸显示屏的出现，便携式人机界面越来越受到人们的欢迎。用户可以直接拿着这些设备走到机器跟前进行控制。
软件方面
越来越多的通用控件能够在基于PC的HMI系统中使用，例如通过单选按钮就可以替代原来的选择开关，通过复选框来替代原来的按钮。这些改变将有助于用户更加熟悉操作界面，从而减少在培训方面的花费。
HMI软件的发展使其能够在一个应用系统中支持多国语言文字，这种功能在当前全球一体化的市场环境中变得更为有用。目前，大多数的应用项目在支持多国语言时需要重新调整整个项目中每个画面的文字，但是如果采用文本与应用项目分离的方式，在改变语言时仅需要提供相应的语言文件包即可。
在HMI软件的开发过程中也引入了自动化设计，在为大量相似的机器设计HMI系统时，可以通过一系列的向导来完成。随着系统的增加，这样的自动化设计能够明显降低系统的开发成本，特别是对于那些每年都新安装数百台机器的大企业。
HMI软件同时提供各种开放功能，它能够与用户自定义程序、第三方彻骨女婿以及其他格式的文件紧密集成在一起，从而为用户的应用项目提供更好的支持。例如工业控制公司能够提供辅助设计支持软件，同时控制系统公司出售更具附加值的产品，这样便可节省最终用户总体投入成本。
相信在不远的将来，HMI系统都将运行于MicrosoftWindows操作系统上，专用设备的HMI系统将逐步退出市场.这样有助于制造商尽全力研制运行于该平台的软件，创建统一的信息交换标准。到那时，获取诊断数据和开发维护工作将变得更为简单，从而不再需要用设备上的HMI设备获取诊断数据，再用其它的HMi设备对其展开维护工作。操作员只需要一台HMI设备就能对故障设备进行诊断和维护。设备上的HMI更能够和整个车间或厂区的应用系统协同工作。通过基于PC的HMI系统连接到上层的监控系统，将有助于工厂信息系统了解到现场的情况。
未来HMI可能的发展方向
HMI系统在发展过程中将不断增强其功能，同时压缩总体成本，随着PC市场的发展，可能会有如下几个发展方向：
三维可视化
为了克服机器可视化图形设计所需的高昂费用，今后的HMI系统可能会直接共享机器设备在设计阶段的参数数据。不再需要花费大量的时间去制作二维的视图，可以将机器设备的参数数据导入，从而在HMI系统中生成更为直接的三维画面。
逻辑控制与HMI系统的集成
目前，自动化设计过程只关注于最初的设计，在HMI发展的下一个阶段将会提供贯穿于整个系统生命周期的自动化设计工具。当前，在HMI系统和逻辑控制系统之间存在着密不可分的联系，因此今后很有可能将两者集成在一起。
使用Web集成技术
HMI系统不断的革新以来于与其它设备连接性的增强。有一天，HMI用户可以通过浏览器来观看其它设备状态，甚至能够进行控制。车间主管也能够使用嵌入Web技术的HMI系统获取整个车间设备的信息，以便集中进行管理。
NET－应用项目动态传输
人机界面范文6
【关键词】人机交互；人机界面；评价指标；适配性
0 引言
人机界面评价是依据相关的设计准则以及操作人员自身的体会，判断人机界面中操作人员与相关的显示器、控制器以及辅助部件的匹配关系设计是否符合人机工程学的要求[1]。飞机驾驶员在执行飞行任务时，处于一种信息高度密集的空间环境中，如果忽略人机界面适配性，将直接影响驾驶员的有效操作，降低完成任务和安全返回基地的可能性。目前，国内虽有一些零散标准可用于评价人机界面适配性工效，但无法系统、综合地评价方案的优劣。本文针对现役第三代战斗机中人机界面适配性评价指标体系进行研究，提出评价意见与建议，为我国战斗机设计中人机界面适配性评估提供依据。
1 人机界面适配性评价指标体系构建方法
人机界面适配性评价指标体系建立是为指导人机界面的设计，既要保证“机适人”，也要保证“人适机”。因此，在进行人机界面设计时，以人机界面适配性最大化为原则，对影响人机界面的人机环三大要素进行分析研究，解决好人控制机器和人接受信息两大问题[2]。
人机界面适配性评价指标体系的建立，首先需明确人机界面中的人机环因素与相应作业，通过对人机交互作业进行分析，可使人机环因素相互作用的过程清晰明了，体现人机界面性质的过程符合人的认知习惯；其次分析交互过程中所涉及到的作业，研究人机环因素各自特性在交互过程中的体现，选定评价因素；最后分析评价因素，确定评价指标，建立人机界面适配性评价指标体系，如图1所示。
可以看出，人机界面适配性评价指标体系建立的具体步骤为：（1）分析人机交互过程。以典型任务为过程分析对象，研究任务内容，列出交互过程中所有相关的人机环因素和相应的作业并进行统计与分类。（2）分析人机交互作业。以步骤（1）得到的作业为分析对象，用三维矩阵分析人的特性、设备属性和环境条件三者之间的交互过程，交互点上所体现的所有因素就是人机交互过程中需要分析的评价因素。同时这些因素能够反映人机环因素之间的相互作用和各自的特性。（3）应用取消、合并、重排和简化四大技巧，分析比较评价因素间的关系，确定评价因素和评价指标。（4）确定指标间的层次和结构，构建评价指标体系[3]。
2 人机界面适配性评价指标
在人机界面适配性评价指标选取过程中应遵循以下三个原则：（1）系统性原则。全面反映评价对象的本质特性和整体性能。（2）可行性原则。评价指标体系所选取的因素既要考虑因素自身的特点，又要考虑所需的资料是否易于调查和收集。（3）独立性原则。所选取的因素要求具有相对独立性，即同层次上的因素不具有包含关系或者是因素之间的关联性较小，也是说所选择的因素，一方面是构成评价指标体系必不可少的，另一方面彼此要相对独立[4]。
2.1 飞行员负荷来源
在实际飞行任务过程中，飞行员负荷主要来源于：物理特性、生理特性和心理特性。物理特性从几何、力学和热力学三方面进行研究；生理特性从感觉特性和生理适应性两方面进行研究；心理特性从人的心理过程进行研究，如表1所示。
表1 战斗机驾驶舱飞行员负荷来源
2.2 飞行员负荷工效评价
2.2.1 操作域/视域/注意域测量
在实际工作过程中，对操作域/视域的测量必须结合具体的任务要求而进行动态测量，并且随着研究的进一步深入，对注意域的关注越来越强烈；对动态操作域的测量可根据驾驶员在各种任务背景下的反应时间/准确率来进行；动态视域/注意域的测量可依据驾驶员操作时视野区域的注视空间频率分布、注视持续时间、注视分配序列、水平与垂直扫视轨迹幅度及次数等指标来检测评价。具体序列如下：
①明确信息来源；
②了解信息接受顺序；
③确定接受信息中最关心的信息；
④接受信息的关心程度；
⑤从接受一个信息转化到另一个信息的切换速度。
2.2.2 三维目标拾取
目标拾取运动作为人机环境系统中人机界面作业的一种基本操作，对于系统的设计有着重要的影响。可通过设计进行三维目标拾取运动实验，获得了大量的实验数据，在实验中采用计算机测控技术，并根据理论研究和实验分析，建立三维目标拾取运动特性的理论模型；最后，采用所获得的实验数据对理论模型的实验系数进行了确定。主要测量指标为各种任务下操作的反应时和准确率。
2.2.3 视觉反应适配性
在众多的视觉信息内容输入（观察）和输出（控制）时，必然存在着竞争与优先权的问题。因此，必须研究手眼反应适配性问题，通过对观察识别区与运动控制区的实验测试，根据二者在空间及时间尺度的单元特征序列数据计算并结合相应的任务要求进行灵活性、协调性评价。
2.2.4 作业效率与视觉功能时间变化特性
有关实验表明，随着作业时间的延长，飞行员视觉功能会有不同程度的降低，并导致中枢神经处理能力下降，即作业效率下降。其主要原因是视觉感受器所传递的信息强度不足，使中枢不能有效响应所致，主要表现为飞行员反应时间延长。
2.2.5 飞行员生理信息与显示器布局工效
飞行员的生理信息，如心血管功能、心肺功能、脑功能等，与显示器布局工效存在一定的关系，但目前国内外研究较少。目前航空医学和工程技术人员把生理信息测量内容集中头部水平的动脉搏动、脑电谱及心率等，利用这些参数来评估驾驶员生理负荷、认知负荷等。
2.3 人机界面设计评价
人机界面设计过程中应把握控制器及与之相关的显示器关系明显的原则，即控制器应设计在邻近显示器的下方或右方，以保证飞行员操作控制器时不会挡住显示器[5]：
①人机界面中仪表、控制器的位置可按功能、顺序、一致性、可达性等指标分组布置；
②人机界面中仪表、控制器的时空转换分配可通过时滞、使用匹配性、指针标度、部件的运动方向等指标来衡量；
③人机界面中仪表、控制器的颜色可根据概念兼容性、视敏度、对比度等指标来进行设计；
④人机界面中仪表、控制器的形状可依据用途、空间间距、颜色、视距、操作生理要求等指标来确定；
⑤人机界面中的照明评价可采用灯光分布、对比度、亮度、夜视装置相容性、完全暗适应/不完全暗适应性等指标来反映。
为提高显示/控制器的信息综合显示性能，降低飞行员的误操作率，就必须从飞行员使用角度出发充分考虑人对信息感知、分析、评价、决策和操作等各个环节生理和心理需求来设计评价显示/控制器面板。设计及评价原则如下：
（1）显示元件形式的设计。对于需要定量显示的信息，可采用数字显示方式；对于需要定性显示的信息，可采用模拟显示方式，如指针式表头显示、图表显示和曲线显示等。
（2）操作单元形式的设计。对于开关量信息的输入，可采用按键或按钮的形式；对于多项选择信息的输入，可采用一排按键的形式；对于连续信息的输入.可采用滑块形式等。
（3）直接操作形式的设计。在显示元件部分，对显示信息的载体，如曲线、指针等，应设计直接操作形式，使其达到预定的位置，实现操作方式中显示元件与操作元件合二为一，操作简单，增加显示/控制器面板的“透明性”。
（4）面板的布局设计应符合重要性原则、分组原则及相关性原则，即：显示元件按重要性的大小，应依布置在面板的第1，2，3，4象限；操作元件应按使用频率的高低依次布置在第4，3，2，1象限。
■
分组原则：显示元件和操作元件应按功能分组，分组方法有线框围合法、颜色区分法、形状区分法和距离区分法等。
相关性原则：功能相关的显示元件和操作元件，在布置时应显示出它们的内在逻辑关系。
（5）面板分页设计，功能较复杂的显示/控制器面板可采用几个分面板形式，分配到每个子面板上的功能应简洁明了，易行员理解，但面板数也不宜过多，以免造成飞行员学习和使用困难。
（6）面板色彩设计，应增加视觉敏感度开减小视觉疲劳。
（7）显示/操作菜单结构设计，便行员记忆及使用，最好能做成柔性形式，让飞行员建立自己的显示/操作菜单。
（8）图符设计，应与所要表达的含义有很强且很直接的联系，有利行员敏捷操作、记忆与迅速再识别。
（9）“帮助”菜单设计，应符合人的信息处理规律。应提供仪器的功能结构框图和面向功能的操作顺序图。
3 评价框架
如何对复杂的人机界面适配性系统进行评价，最简单、最实用的方法是使其评价单元化。划分单元的方法有许多种，要依据具体的评价目的要求来进行划分。
针对人机界面适配性系统评价特点，划分单元的一般方法有以下几种方法：
（1）根据评价系统中作用的突出性进行划分；
（2）根据评价系统运转的先后顺序进行划分；
（3）根据评价系统中的不同区域进行划分；
（4）根据评价系统中结构关系相对严密程度进行划分。
划分评价单元的目的是为了使评价系统的评价过程简单化，提高评价过程的易操作性，同时也体现了评价单元之间的结构逻辑关系。评价框架如图2所示。
图2 战斗机驾驶舱人机界面适配性评价基本框架模型
4 结束语
随着战斗机发展的日新月异，要求飞行员在特定环境中既能观察环境，又能操作和管理复杂系统和机械设备。人机界面适配性研究，是飞机驾驶舱面板优化设计的基础和根据，是保障安全飞行和提高作战能力和效率的重要手段，是研究新一代高性能军用、民用飞机函待解决的重大安全技术问题。本文从系统学角度，全面、综合地建立了人机界面适配性评价体系，但主要局限于定性分析，有关人机界面适配性评价体系构建精确化、科学化，还需进一步深入研究。
【参考文献】
[1]蒋涛.火力发电厂DCS系统人机界面综合评价研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2006：5-6.
[2]孙林岩.人因工程[M].北京：中国科学技术出版社，2001：52.
[3]赵君，郝建平，李星新.装甲车驾驶舱人机界面评价指标体系研究[J].人类工程学，2008，14（4）：53-56.
