人機(jī)界面簡(jiǎn)介

　　人機(jī)界面是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。大量運(yùn)用在工業(yè)與商業(yè)上，簡(jiǎn)單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令（命令）的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機(jī)接口會(huì)幫助使用者更簡(jiǎn)單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長使用壽命，而市面上所指的人機(jī)接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

　　人機(jī)界面的使用方法

　　明確監(jiān)控任務(wù)要求，選擇適合的HMI產(chǎn)品；

　　在PC機(jī)上用畫面組態(tài)軟件編輯“工程文件”；

　　測(cè)試并保存已編輯好的“工程文件”；

　　PC機(jī)連接HMI硬件，下載“工程文件”到HMI中；

　　連接HMI和工業(yè)控制器（如PLC、儀表等），實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

　　人機(jī)界面的編程簡(jiǎn)介

　　用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目人機(jī)界面相對(duì)簡(jiǎn)單。若為LED顯示，應(yīng)根據(jù)LED的位數(shù)選取簡(jiǎn)單、明燎、用戶一看便知的提示符;顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)應(yīng)充分考慮用戶提出的技術(shù)要求。

　　分析編程的難點(diǎn)和技術(shù)解決方案

　　即使1個(gè)熟練的編程人員，編程過程中會(huì)遇到一些困難。為了能比較順利地完成程序設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)程序所完成的功能和程序流程對(duì)整個(gè)程序的框架分析一下，并根據(jù)自己掌握的技能定位整個(gè)程序的難點(diǎn)，然后找到最佳的算法。例如對(duì)于稍微大一點(diǎn)的項(xiàng)目，鍵盤掃描和顯示部分的程序編制應(yīng)該是單片機(jī)編程的難點(diǎn)。

　　（1）無論是鍵盤掃描還是顯示過程都和硬件部分息息相關(guān)

　　送片選信號(hào)選取鍵盤就必須搞清單片機(jī)芯片是高電平選通還是低電平選通;選通鍵盤后，還需要讀回鍵盤的狀態(tài)。對(duì)讀回的鍵盤狀態(tài)還要進(jìn)行防抖處理;若鍵盤抖動(dòng)，放棄讀回的數(shù)據(jù)，重新讀鍵盤狀態(tài);若確定為鍵盤按下，才能對(duì)按鍵值進(jìn)行處理;處理后的鍵值送顯示或作為其它使用。由此可知以上的每一過程都和硬件電路打交道。

　　（2）鍵盤掃描和顯示牽涉到的算法比較復(fù)雜

　　因?yàn)閽呙桄I盤的過程就是遍歷每個(gè)按鍵，識(shí)別抖動(dòng)，識(shí)別按鍵是否松開等過程;除此之外還要延遲合適的時(shí)間，以便再次讀取鍵值。顯示過程也要遍歷每個(gè)數(shù)碼管或液晶字符;其中查表過程，送顯示過程都要用到比較復(fù)雜的循環(huán)遍歷算法。

　　（3）數(shù)字鍵和功能鍵的區(qū)分

　　是數(shù)字鍵就送顯示，是功能鍵就轉(zhuǎn)相應(yīng)的功能子程序，把兩者結(jié)合起來就構(gòu)成比較復(fù)雜的散轉(zhuǎn)程序。MCS51單片機(jī)有現(xiàn)成的散轉(zhuǎn)子程序可供參閱，PIC可以參照MCS51的散轉(zhuǎn)子程序套用。

　　以上3點(diǎn)都是單片機(jī)編程的難點(diǎn)部分，在編程之前都應(yīng)該找出來仔細(xì)分析。通過分析，將所有可能成為難點(diǎn)之處都一一找出并找出相應(yīng)的算法，在以后的程序編寫過程中也相應(yīng)地比較順利。

　　寫程序

　　在上面的準(zhǔn)備工作完成后，就可以著手編寫程序。因?yàn)橛辛嗣鞔_的程序流程，有了充足的資料，可能遇到的難點(diǎn)基本上找到了解決方法;這樣，事先準(zhǔn)備得比較充分，即使在以后的程序編寫過程中遇到困難，也較易解決。這樣就可以節(jié)省很多時(shí)間，以便靜下心來認(rèn)真按照方案和流程編寫程序。另外，一般寫完1個(gè)功能程序就進(jìn)行調(diào)試，通過后再編寫另外1個(gè)功能代碼，這樣可以防止全部代碼編寫完畢后再調(diào)試可能帶來的相互影響，從而可以搞清楚到底是哪部分程序有問題。

　　程序調(diào)試

　　程序的調(diào)試過程是1個(gè)比較復(fù)雜的過程，有些需要高度的技巧和一定的方法。一般的編程軟件都提供單步、單步越過、斷點(diǎn)、運(yùn)行到光標(biāo)處等基本方法，一般掌握這幾種基本方法就可以解決絕大部分問題。經(jīng)過長時(shí)間的調(diào)試實(shí)踐之后自然就可以掌握一定的調(diào)試技巧，即熟能生巧。

　　人機(jī)界面簡(jiǎn)單編程實(shí)例

　　1、原理

　　ActiveX控件的妙處在于，控件與應(yīng)用程序總是能融洽地交互。AcTIveX控件提供了三種與應(yīng)用程序交互的基本機(jī)制：屬性（Property）、方法（Method）和事件（Event）。用戶由此三部分來控制控件并開發(fā)程序。屬性是描述控件的當(dāng)前狀態(tài)，并影響控件的顯示和行為，屬性值存儲(chǔ)在控件的變量中。方法為定義在控件內(nèi)的函數(shù)（FuncTIon），方法的使用與控件所提供的功能有關(guān)，通常會(huì)影響控件本身或其行為，大多數(shù)方法的作用也會(huì)受到控件當(dāng)時(shí)屬性的影響。事件是在某些特定情況時(shí)，控件所產(chǎn)生的通知事件，事件被傳遞給控件應(yīng)用程序以執(zhí)行程序中與此事件連接的函數(shù)（Event handler）。

　　以下舉例說明，如何運(yùn)用DAQBench控件建立人機(jī)界面，以及使用ADLINK的數(shù)據(jù)采集設(shè)備的AcTIveX控件進(jìn)行模擬信號(hào)的處理。

　　我們假設(shè)把一個(gè)程序分成兩部分：可視部分（前臺(tái)顯示操作的界面）和不可視部分（后臺(tái)工作的線程）。本文程序的顯示界面非常簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)作圖控件及一個(gè)退出按鈕，后臺(tái)工作是使用一個(gè)虛擬的PCI—9112多功能數(shù)據(jù)采集卡（不需要安裝真正的板卡）產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù)。程序流程見圖1，在程序的開始，調(diào)用PCI—9112控件的方法StartContAI來激活連續(xù)的AI， 當(dāng)采樣完成時(shí)，會(huì)自動(dòng)激活PCI—9112控件的事件AiHalfReady 0，在事件響應(yīng)函數(shù)中，通過調(diào)用作圖控件的方法PlotChart 0，把采集到的數(shù)據(jù)傳送給作圖控件。這樣，我們就能不斷地在屏幕上看到采樣數(shù)據(jù)，直到程序退出。整個(gè)程序只有兩條語句需要鍵盤輸入，其余工作都是通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊來完成的。從這個(gè)程序您可以感受到用DAQBench的AcTIveX控件來做數(shù)據(jù)采集程序是多么的簡(jiǎn)單容易。

　　圖1 程序原理圖

　　2、編程

　　以下將以逐步推進(jìn)（step by step）的方式，說明如何在微軟的Visual c++6．0下，運(yùn)用DAQBench的ActiveX控件來完成數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。

　　2.1 程序框架的建立

　　使用Visual C++的MFC AppWizard來建立一個(gè)基于對(duì)話框的程序框架。

　　通過File》》New菜單命令建立一個(gè)新的項(xiàng)目，其會(huì)打開New的對(duì)話框。在Projects頁面中，選擇［MFC AppWizard（exe）］項(xiàng)目類型，在Project name中輸入項(xiàng)目名稱：MZR 點(diǎn)0K。

　　在Step 1對(duì)話框選擇［Dialog based］選項(xiàng)， 點(diǎn)Finish》》點(diǎn)0K。

　　這樣，應(yīng)用程序向?qū)��?huì)構(gòu)建一個(gè)新的項(xiàng)目和程序的框架，并自動(dòng)在對(duì)話框編輯器中打開程序?qū)υ捒颉?/P>

　　2.2 加載DAQBench控件

　　把需要的ActiveX控件添加到控件工具欄（Control Toolbar）的步驟如下：

　　（2） 選擇繪圖ActiveX控件（文件名）DAQBench DChart Control—（ADLINK），單擊Insert按鈕，在隨后的對(duì)話框中使用鼠標(biāo)點(diǎn)選OK，接受缺省的類名和文件名。

　　（3） 選擇數(shù)據(jù)采集ActiveX控件（文件名）NuDAQ PCI—9112 Control—（ADLINK），單擊Insert按鈕，單擊確定按鈕，單擊OK按鈕，接受缺省的類名和文件名。

　　（4） 添加完畢，返回Components And Controls Gallery對(duì)話框，單擊Close按鈕。

　　這樣，就在對(duì)話框編輯器的控件工具欄中，加進(jìn)了繪圖控件DAQBench DChart Control和數(shù)據(jù)采集控件NuDAQ PCI—9112 Control，可以方便地將控件加入到對(duì)話框中。

　　2.3 程序設(shè)計(jì)

　　將控件添加到控件工具欄之后，就可以在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的用戶界面時(shí)使用控件了。開發(fā)者可以使用對(duì)話框編輯器將控件放置在對(duì)話框上。具體操作步驟如下：

　　刪除窗體上帶TODO消息的靜態(tài)文本控件，并刪除確定按鈕。

　　單擊Controls工具條底部的DChart按鈕，并通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊把它放在對(duì)話框中，ActiveX控件可以象標(biāo)準(zhǔn)Windows控件一樣插入對(duì)話框，并可調(diào)整位置與大小。

　　選擇Controls工具條底部的PCI—9112按鈕，把它放在對(duì)話框中適當(dāng)?shù)奈恢茫�右鍵點(diǎn)擊對(duì)話框中的PCI—9112控件，在打開的菜單中選擇屬性（Properties），就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)帶有各種不同屬性字段的屬性頁對(duì)話框。通過屬性頁對(duì)話框，你可以對(duì)這個(gè)特定的控件進(jìn)行設(shè)置，具體數(shù)值見表1。

　　表1 控件NuDAQ PCI-9112 Control屬性設(shè)置

　　在用戶使用控件編寫程序之前，要先為該控件設(shè)定一個(gè)變量名稱。下面為作圖控件和采樣控件設(shè)定相應(yīng)變量：通過快捷鍵Ctrl+W，打開MFC Class Wizard對(duì)話框，在Member Variables標(biāo)簽中將Class name設(shè)置為CMZRDlg，通過Add Variables？按鈕給其中的控件標(biāo)識(shí)號(hào)添加變量，變量的定義見表2。

　　表2 對(duì)話框中相應(yīng)控件變量的

　　定義PCI—9112控件的事件處理函數(shù)，通過快捷鍵Ctrl+W，在MFC Class Wizard窗口中，按下Message Maps 標(biāo)簽并在Object Ids字段中選IDC_PCI9112CTRLI控件，在Messages字段中選AiHalfReady，單擊Add Function按鈕，添加數(shù)據(jù)采集控件的AiHalfReady消息響應(yīng)函數(shù)，接受缺省的函數(shù)名，單擊Edit Code按鈕以定位到該函數(shù)，在其中加入下列代碼：

　　void

　　CMZRDlg：：OnAiHalfReadyPci9112ctrl1（VARIANT FAR*ScaledData，VARIANT FAR*BinaryCodes）

　　{

　　／／TODO：Add your control notification handler code here

　　m_Chart.PlotChart（ScaledData）；／／ 將ScaledData中的采樣數(shù)據(jù)傳遞給作圖控件。

　　}

　　在初始化函數(shù)中啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集函數(shù)：

　　定位到對(duì)話框初始化函數(shù)void CMzRDlg：：OnInitDialog（），在其結(jié)尾return TRUE；語句之前加入下列語句

　　BOOL CMZRDlg：：OnInitDialog（）

　　{

　　CDialog：：OnInitDialog（）；

　　（1） 選擇Project》》 Add To Project 》》Components And Controls？項(xiàng)目，然后，在接著出現(xiàn)的對(duì)話框中，使用鼠標(biāo)雙擊Registered ActiveX Controls目錄條目。這樣就會(huì)打開一系列計(jì)算機(jī)上已經(jīng)安裝和注冊(cè)的ActiveX控件清單。選擇并插入需要的ActiveX控件到您的項(xiàng)目和控件工具欄中。

　　／TODO ：Add extra initialization here VARIANT Filename；

　　m_Pci9112.StartContAI（Filename）；／／激活連續(xù)

　　return TRUE； ／／return TRUE unless you set the focus to a control

　　｝

　　2.4 程序測(cè)試

　　通過按Ctrl_F5鍵直接在Developer Studio中運(yùn)行程序，運(yùn)行結(jié)果如圖2所示。

　　圖2 運(yùn)行結(jié)果

　　開發(fā)環(huán)境：本文假設(shè)您已經(jīng)安裝了Visual C++6.0和DAQBench和PCIS—OCX。

　　DAQBench和PCIS—OCX這兩個(gè)軟件可從凌華公司的網(wǎng)站（http：／／www．a(chǎn)dlinktech．com／download area／software．htm）下載。