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人机交互论文(优选范文6篇)

作者:2018-11-03 01:00阅读:文章来源:未知

  人机交互论文第一篇(1)

  题目:自动化立体车库人机交互系统的设计

  摘要:在自动化立体车库控制系统中, 人机交互系统起到了十分重要的桥梁作用, 其涉及到的机型多种多样。文中设计了基于STC12C5A60S2型单片机和S7-200PLC的人机交互系统, 提出了系统的设计方案, 给出了硬件配置中要采用的重要元器件, 其主要包括单片机和显示器等, 最后提供了部分关键环节的软件设计思路。实践表明, 这种系统设计思想具有一定的工程应用价值和参考价值。

  关键词:立体车库; 单片机; 人机交互系统;

人机交互

  Design of Human-machine Interaction System for Automatic Stereo Garage

  Ding Lijun

  Mechanical Engineering College of Ningxia University

  Abstract:

  In the control system of automatic stereo garage, human-machine interaction system is used as a bridge, involving in varied models. In this paper human-machine interaction system based on STC12C5A60S2 single-chip microcomputer and S7-200PLC is designed, plan of system is proposed, and some important hardware equips including single-chip microcomputer and displayer are given. And finally software designing thought of some key link of human-machine interaction system is mentioned. It has been proved by the application that the system designing idea has certain application and reference value for projects.

  Keyword:

  stereo garage; Single-chip microcomputer; human-machine interaction system;

  城市车辆的增多使得“停车难”成为困扰人们日常生活和出行的一个社会问题, 因此, 具有占地面积小, 库容量大等优点的自动化立体车库应运而生, 它能较好地解决城市住宅小区、商业区、写字楼等处停车难的问题。同时随着科技的迅猛发展, 立体车库监控与管理系统在经历了半自动化、自动化发展过程后, 其智能化程度也在不断发展。对于应用范围日益广泛的自动化立体车库而言, 设计一款简单明了、灵活友好的人机交互系统就成为不可缺少的系统组成部分。

  1 人机交互系统的总体设计方案

  在一个控制系统中, 人机交互系统是操作者向计算机直接输入相关信息、发出命令以及观察现场目标参数和信息的一个窗口, 是人与机器直接对话的界面。基于单片机的人机交互系统是计算机监控系统与PLC控制系统信息传输的重要桥梁。根据实际的工作现场, 一般立体车库有在线模式和离线模式这样两种工作模式。在线模式是指由监控系统直接控制立体车库, 分配车位给用户。此模式下, 先将车位的信息发送给人机交互系统, 再由该系统将车位信息发送给立体车库的PLC控制系统, 从而实现存车或取车的功能。离线模式是大多数立体车库采用的一种主要工作模式, 是指车主进入车库后先刷卡, 通过人机交互系统分配车位, 实现存车或取车的操作, 此时上位机上的监控系统就主要负责对运行状态进行监控。由此可见, 在离线模式下, 人机交互系统实际上成为了上位机, 车库能否安全稳定地正常运行主要取决于其可靠性和稳定性。

  随着通信、计算机等信息技术的飞速发展, 自动化立体车库对人机交互系统的要求也越来越高, 人机交互系统需要实现的基本功能有: (1) 读取ID卡号:当用户存取车时, 首先要在读卡器处刷卡, 人机交互系统处理器读取卡号进行识别。如果此卡为有效卡, 则将相应指令发送给PLC控制系统, 同时显示器显示卡的相关信息。 (2) 显示功能和语音提示功能:为了保证用户使用车库的安全性和便捷性, 人机交互系统要有显示器实时显示操作步骤及提示, 同时语音提示当前操作步骤, 使用户按照流程完成进出库作业。 (3) 与上位机监控系统可靠通信:新用户使用车位时, 首先要购买ID卡并且在监控计算机上进行新用户的注册登记。上位机的监控系统不但对用户信息要进行详细的记录和存储, 而且还要将新用户的车位号和ID卡号等相关信息发送给人机交互系统。 (4) 与PLC控制系统可靠通信:用户刷卡后, 人机交互系统将读取到的用户车位信息先发送给PLC控制系统, 再由PLC向控制电动机发出指令将车库和车位的挡杆全部打开。当车位停放稳定后, PLC控制系统检测到相关信号, 将车位正常的信息发送回人机交互系统, 人机交互系统就可以提示用户进行存取车的操作了。

  由此可见, 为了完成人机交互系统的上述功能, 要以单片机为核心, 加入ID卡模块、语音提示模块、显示模块、RS485通信模块, 数据存储模块等扩展模块。系统的结构框图如图1所示。

  图1 人机交互系统结构框图

  2 人机交互系统主要硬件部分的设计

  系统选用的单片机是宏晶科技生产的STC12C5A60S2, 其工作时不仅速度快, 功耗低, 抗干扰能力强, 而且性价比很高。STC12C5A60S2拥有1280字节的RAM, 60K的程序存储空间, 其内部还集成了硬件看门狗, 中断优先级达到四级。该机型可以兼容51系列单片机的所有语句, 并且在同样晶振的情况下, 是51系列单片机运行速度的8~12倍。该单片机具有的8通道、10位精度ADC, 能实现高达25万次/秒的转换速度, 并且可以提供两路全双工串行口。通过串口1和PLC通信, 通过串口2和上位机系统进行数据通信。STC12C5A60S2型单片机还具有4路可自行配置的8位I/O口, 便于模块的功能扩展和升级。

  本系统中选用的ID读卡器是北京完美科学研究所研发的WM-02型非接触式读卡器, 其基于RS-485通讯, 适用于远距离控制, 内部的处理芯片可以完成读卡、通信和控制任务, 并且只有4根用户接口线, 接线简单。系统显示器采用的是工业字符型液晶LCD1602。LCD1602可以同时显示两行字符, 包括数字、字母、符号, 每行显示的字符数是16个, 共192种字符, 其工作电压为5V。LCD1602与STC12C5A60S2单片机的接线如图2所示。

  图2 LCD1602与STC12C5A60S2接线图

  在通信方面, 硬件连接主要考虑电平转换问题。单片机采用是的TTL电平标准, TTL输出的高电平高于2.4V, 低电平低于0.4V。而计算机的串口是标准RS232电平, 采用-3V~-15V电压信号表示逻辑量1, 采用+3~+15V电压信号表示逻辑量0。因此, 单片机与上位机通信时要进行电平转换, 本系统采用的是美信公司生产的MAX232电平转换芯片。单片机一方面要与上位机通信, 另一方面还要与PLC可靠通信。西门子公司提供了带有RS232/RS485转换器的PC/PPI电缆, 可以将PLC和单片机通过MAX232电平转换芯片相连。

  3 人机交互系统的软件设计

  3.1 总体设计思想

  立体车库人机交互系统分为在线和离线两种工作模式, 在线模式下, 由配有工控组态软件的监控计算机判断ID卡的类型并且分配车位;离线模式下, 这些工作就要由人机交互系统来完成。根据用户对车位的使用情况, ID卡分为永久卡和临时卡, 因此软件系统的设计要按照卡的类型分别进行。在单片机程序中, 永久卡和临时卡的卡号存储在不同的数组内。只要在卡的有效期内, 车主就可以通过刷卡随时存车或者取车, 临时卡在卡过期后就不能存取车了。在整个的存取车过程中, LCD模块会显示卡的信息, 同时伴有语音提示下一步的操作。如图3所示为临时卡存取车的流程。

  3.2 模块化程序设计

  单片机程序用Keil C进行编写。整个程序按模块划分, 主要包括刷卡模块程序、通信模块程序、LCD显示模块程序以及语音模块程序。在开发专业项目程序的过程中, 广泛采用模块化的程序设计思想, 一个程序往往由很多个小模块组成, 每个模块实现一个特定的功能, 相应的代码单独封装成.c文件, 最后把每个模块的声明放在.h文件中, 其他函数可以直接进行调用。以LCD1602程序为例, 其接口函数就被封装在lcd1602.h文件中, 部分程序如下:

  图3 临时卡存取车流程图

 

  其他函数要调用.c文件中的函数时, 将lcd1602.h文件包含进入即可。

  3.3 PLC通信程序设计

  用户刷卡后, 人机交互系统要与PLC控制系统进行可靠地通信, 才能保证用户顺利地完成存取车的操作。该系统采用的是西门子公司的S7-200 PLC, 其具有体积小、使用方便, 可靠性高等优点。设计通信程序时, 应做到尽可能得短小, 这样才能缩短PLC程序的扫描周期。PLC通信程序主要由以下几个部分组成: (1) 主程序。主程序是整个通信程序可靠完成数据接收和发送的架构部分。 (2) 初始化子程序。在这一部分程序中要为自由口选择通信参数, 用特殊标志寄存器中的SMB30, 对SMB87、SMB88以及SMB89分别写入控制字。 (3) 读写数据子程序。读和写分别是两个子程序, 用于将PLC中的数据发给单片机和把单片机传来的数据写入PLC。这两个子程序中, 一定要先禁止RCV, 然后进行数据传输, 最后还要发送一条数据的反馈信息。 (4) 校验子程序。通信程序中采用的校验方式是BCC校验码, 要传送的字符串作异或和后由发送方传送出去;同样, 接收方对接收到的字符串也以相同的方式作异或和, 进一步判断收到的指令和数据是否正确。 (5) 接收完成以及发送完成中断程序。在校验正确后, 发送完成中断程序首先要复位相应的标志位, 对BCC码寄存器进行清零, 接着允许RCV。接收完成中断程序的主要任务是将接收到的数据进行还原并保存在存储单元中, 在校验正确后, 才能再次启动接收数据。

  以下是本设计的部分初始化程序:

  4 结束语

  为了解决日益突出的城市“停车难”问题, 自动化立体车库必然会得到越来越广泛的应用, 并且从功能和组成上呈现出多样化的特点。本文提出的人机交互系统主要基于STC12C5A60S2型单片机和S7-200 PLC, 对于使用该机型设计人机交互系统的人员有一定的参考价值。

  参考文献
  [1]武乡.低成本、机械式立体车库人机交互系统研究与设计[D].兰州:兰州交通大学, 2013.
  [2]赵珑莹.基于组态软件与单片机的路灯智能控制系统的研制[D].大庆:东北石油大学, 2016.
  [3]丁莉君, 李宏燕.上位机与PLC通信的设计与应用[J].机床与液压, 2009 (9) :231-232.
  [4]刘少军, 张思雨.自动化立体停车场的监控系统设计[J].机械与电子, 2016 (6) :49-51.
  [5]张桂香, 耿长清.基于PLC的升降横移式立体车库自动控制[J].自动化仪表, 2013, 34 (7) :35-37.
  [6]姜艳华, 张连勇.基于PLC的立体车库自动控制系统[J].计算机系统应用, 2011, 20 (5) :21-24.

  人机交互论文第一篇(2)

  题目:汽车产品人机交互用户体验测试评价方法

  摘要:随着科学技术的不断发展, 汽车产品变得越来越智能化, 汽车作为人们常用的交通工具, 在其构成上是相对复杂的, 长期以来, 对于如何安全的、自动的控制驾驶汽车, 是每一个驾驶者对于汽车产品的期待。为了能够使汽车与人类之间像朋友一样相处, 形成了人机交互这样的方式。本文针对汽车产品人机交互用户体验测试评价方法进行研究。

  关键词:汽车产品; 人机交互; 用户体验测试; 评价; 方法;

  用户体验经济时代, 汽车企业要开发更多的用户, 就要提高用户的参与度, 设置用户体验, 是人机交互设计的目标, 通过这种方式, 拉近人与车之间的距离, 使人与车能够和睦相处, 使人类把汽车不再只看作是工具, 而是生活中的朋友。当前, 越来越多的用户对汽车产品的体验, 随着VR技术的推广与发展得到实现。

  1 用户体验的过程

  1.1 观察阶段

  针对于汽车产品的用户体验过程, 分为四个阶段, 首先是观察阶段, 这是用户体验的第一阶段, 这个过程中, 用户对汽车人产品的做出直观的判断, 例如车身的颜色、设计以及材质等等, 是需要触感、视觉以及比较外在的感受来判断对于汽车产品的喜爱程度, 衡量消费的欲望。

  1.2 探索阶段

  在观察阶段之后, 用户会进入一个探索期, 这是用户根据自己的经验和心理的预算, 对产品做一个大致的判断。这一阶段用户会选择对汽车产品的功能或者是颜色进一步的了解, 在这个了解的过程中, 要保持用户的兴趣, 尽量避免一些会使用户产生疑虑和怀疑的事情, 不要使用户的内心期待降低。

  1.3 交互阶段

  这是最重要的阶段, 也是本文研究的重点内容, 交互阶段过程是比较复杂的, 首先是用户对于汽车的功能要有快速的了解, 然后用户会根据外界环境对产品进行感知, 对汽车产品进行评估操作。值得一提的是, 在这个过程中, 尽量减少用户对于外界环境与外界解释之间的差距, 使目标合理化。用户在完成体验以后, 会重复的确认评估过程, 我们要引导用户采用正确的评估方式, 清楚的感受到系统的状态, 及时解决用户在体验过程中遇到的问题。

  1.4 保持阶段

  这是用户体验的最后一个阶段, 在上述三个体验阶段结束以后, 用户有了较为良好的收获体验, 就会产生想实际操作的意向, 这是汽车产品用户体验中非常常见的现象, 但是, 在这个阶段往往会损失大量用户, 是用户体验中比较困难的问题, 因此, 选择合适方式, 能够留下客户是这个阶段的关键目标。

  2 汽车产品人机交互用户体验测试的评价方法

  2.1 用户实际测试

  人机交互系统的体验, 是为了实现驾驶者与汽车之间的完美共存, 这是汽车人机交互系统的最终目标, 同时也是整个汽车行业的发展研究的主要方向。让用户能够切身的实际对汽车产品进行体验, 是一种比较直接的评价方式。人车交互改变了传统汽车交互上的机械式, 而是伴随着科学技术的发展以及信息技术的应用, 使人与车之间的互动变得丰富有趣。例如, 语音交互, 这是比较常见的人机交互, 采用云计算的方式, 让汽车能够适应驾驶者的语言发音习惯, 甚至能够识别方言, 这种交互让我们看到了汽车产品的无限可能, 语音交互还能有效的避免疲劳驾驶, 或者酒后驾驶, 系统会根据空气中的指标对车内的环境进行判断, 一旦驾驶者出现疲劳或者是喝酒的情况, 系统就会有相应的提示, 另外, 汽车产品上的人机交互还有手势交互, 生物识别等等, 这些都是要用户在实际测试中进行考察测试的。用户在感受新技术带来的魅力的同时, 对于汽车产品的评级也会有自己的考量。

  2.2 专家评价测试

  这是一种相对客观的评价方式, 比较适用于对汽车产品知识不太了解的用户, 对于汽车的判断用户本身没有比较明确的想法, 可以邀请专家对汽车的相关功能进行测试与评价。汽车产品的人机交互实质上是汽车整体功能的信息可视化。技术人员对于汽车产品的系统信息进行集成处理, 总结出相应的参数以后, 在智能化的筛选与优化的过程中, 将相关信息进行加工与传递, 根据人做出的正确判断, 将指令经系统传达回汽车本身, 实现人机交互。自动驾驶也是这样的原理。驾车变成了一件有趣的事情。另外, 汽车本身要有自己的表达, 预警表达, 这不是人为能够控制的。例如, 汽车在行使过程中可能出现紧急的情况, 这时人们手忙脚乱, 没有时间做出判断, 汽车的人机交互系统要及时向驾驶者传达危险的警告信号。可以是语音, 也可以是视觉的方式, 总之要让驾驶者第一时间感受到危险, 留出足够的处理时间。这些功能没有比较多的汽车产品研究经验, 是在用户体验中无法做出准确的评价的, 因此, 通过汽车方面的专家进行判断, 进行评价测试, 对用户提供宝贵的意见, 以及可供参考的建议, 对于用户和汽车来说, 都是非常有利的。

  2.3 问卷调查的方式

  问卷调查能够更大范围的了解到用户的体验感受, 以及对于汽车产品的评价, 特别是现在网络的发达, 互联网技术的广泛应用, 设计一个能够适应大部分用户的问卷调查, 根据汽车产品的外形、系统、功能以及人机交互等, 让用户提供多方面的建议, 这对于设计者来说是非常重要的。汽车能够广泛应用, 最后重要的还是要得到用户的喜欢, 性价比合适, 能够带个用户不一样的体验。在问卷调查中, 特别的针对人机交互的问题, 听取用户的意见, 往往就是汽车产品大量用户的需求, 在设计的人机交互的过程中, 采用这样的用户体验评价方式, 能够对汽车产品有了多方位, 多样化的审视, 能够有更进一步的调整与修改, 满足大量用户的需求, 这对于汽车行业的发展有着关键性的作用。

  3 总结

  汽车产品人机交互是汽车行业发展上的一项重要内容, 这是汽车发展的骄傲, 同时也是我们信息技术以及科学技术发展的骄傲, 对汽车产品的人机交互用户体验测试与评价有很多种的方法, 但是都要从用户的权益出发, 带给用户最佳的体验效果, 使用户在对汽车产品人机交互进行体验的过程中, 能够感到人与车之间的亲近感, 促进汽车行业的繁荣发展。

  参考文献
  [1]宋杰, 史慧君.人车信息交互系统未来发展趋势展望[J].科技创新导报, 2014, 11 (32) :99.
  [2]刘笑男, 孙彪.基于用户体验的互联网汽车设计趋势研究[J].美术大观, 2017 (06) :144-145.
  [3]康海鹏.增程式混合动力汽车人车信息交互系统设计[J].汽车工程师, 2016 (03) :30-32.
  [4]谭浩, 孙家豪.基于语义分析下汽车无人驾驶和自主驾驶用户体验研究[J].包装工程, 2016, 37 (14) :58-62.

  范文一: 人机交互论文(优选范文6篇)
  范文二: 研究和论述助力自行车人机交互技术的专利分布和发展
  范文三: 分析计算机辅助工业设计中的人机交互的发展趋势
  范文四: 探究人机交互领域脑力负荷的研究现状
  范文五: 人机交互技术的发展和应用现状研究

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