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人机界面

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【摘要】:
人机界面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,嵌入式人机界面信息交换,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。

基本概念

人机界面:
人机界面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,
嵌入式人机界面嵌入式人机界面
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。大量运用在工业与商业上,简单的区分为“输入”(Input)与“输出”(Output)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)。
人机交互:
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。系统可以是各种各样的机器,也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流,并进行操作。小如收音机的播放按键,大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。
人机交互(Human-Computer Interaction,简写HCI):是研究关于设计、评价和实现供人们使用的交互计算系统以及有关这些现象进行研究的科学。
人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。
人机交互与人机界面的关系:
人机交互是指人与机器的交互,本质上是人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解:人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。具体来说,人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信,以一定的符号和
液晶屏被用作人机界面显示器
动作来实现,如击键,移动鼠标,显示屏幕上的符号/图形等。这个过程包括几个子过程:识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等;而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或手段,是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或手段,它的物化体现是有关的支持
人机界面用液晶屏人机界面用液晶屏
软件和硬件,如带有鼠标的图形显示终端等。
交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画,而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中,交互是内容/灵魂,界面是形式/肉体;然而在大的产品设计系统中,交互和界面,都只是解决人机关系的一种手段,不是最终目的,其最终目的是解决和满足人的需求。
交互设计是从属于产品系统的,是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。
如果利用系统论的观点,交互设计是从属于产品设计系统的子系统。
设计过程
人机界面的设计过程可分为以下几个步骤:
1、创建系统功能的外部模型设计模型主要是考虑软件的数据结构、总体结构和过程性描述,界面设计一般只作为附属品,只有对用户的情况(包括年龄、性别、心理情况、文化程度、个性、种族背景等)有所了解,才能设计出有效的用户界面;根据终端用户对未来系统的假想(简称系统假想)设计用户模型,最终使之与系统实现后得到的系统映象(系统的外部特征)相吻合,用户才能对系统感到满意并能有效的使用它;建立用户模型时要充分考虑系统假想给出的信息,系统映象必须准确地反映系统的语法和语义信息。总之,只有了解用户、了解任务才能设计出好的人机界面。
2、确定为完成此系统功能人和计算机应分别完成的任务
任务分析有两种途径。一种是从实际出发,通过对原有处于手工或半手工状态下的应用系统的剖析,将其映射为在人机界面上执行的一组类似的任务;另一种是通过研究系统的需求规格说明,导出一组与用户模型和系统假想相协调的用户任务。
逐步求精和面向对象分析等技术同样适用于任务分析。逐步求精技术可把任务不断划分为子任务,直至对每个任务的要求都十分清楚;而采用面向对象分析技术可识别出与应用有关的所有客观的对象以及与对象关联的动作。
3、考虑界面设计中的典型问题
设计任何一个机界面,一般必须考虑系统响应时间、用户求助机制、错误信息处理和命令方式四个方面。系统响应时间过长是交互式系统中用户抱怨最多的问题,除了响应时间的绝对长短外,用户对不同命令在响应时间上的差别亦很在意,若过于悬殊用户将难以接受;用户求助机制宜采用集成式,避免叠加式系统导致用户求助某项指南而不得不浏览大量无关信息;错误和警告信息必须选用用户明了、含义准确的术语描述,同时还应尽可能提供一些有关错误恢复的建议。此外,显示出错信息时,若再辅以听觉(铃声)、视觉(专用颜色)刺激,则效果更佳;命令方式最好是菜单与键盘命令并存,供用户选用。
4、借助CASE工具构造界面原型,并真正实现设计模型软件模型一旦确定,即可构造一个软件原形,此时仅有用户界面部分,此原形交用户评审,根据反馈意见修改后再交给用户评审,直至与用户模型和系统假想一致为止。一般可借助于用户界面工具箱(Userinterfacetoolkits)或用户界面开发系统(Userinterfacedevelopmentsystems)提供的现成的模块或对象创建各种界面基本成分的工作。
5、在人机界面分析设计中所要考虑的人文因素主要包括以下内容:
1)人机匹配性:用户是人,计算机系统作为人完成任务的工具,应该使计算机和人组成的人机系统很好地匹配工作;如果有矛盾,应该让计算机去适应人,而不是人去适应计算机;
2)人的固有技能:作为计算机用户的人具有许多固有的技能。对这些能力的分析和综合,有助于对用户所能胜任的,处理人机界面的复杂程度,以及用户能从界面获得多少知识和帮助,以及所化费的时间做出估计或判断;
3)人的固有弱点:人具有遗忘、易出错、注意力不集中、情绪不稳定等固有弱点。设计良好的人机界面应尽可能减少用户操作使用时的记忆量,应力求避免可能发生的错误;
4)用户的知识经验和受教育程度:使用计算机用户的受教育程度,决定了他对计算机系统的知识经验;
5)用户对系统的期望和态度。
使用方法
明确监控任务要求,选择适合的HMI产品;
在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;
测试并保存已编辑好的“工程文件” ;
PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中;
连接HMI和工业控制器(如PLC、仪表等),实现人机交互。
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