人机交互下智能仪表接口方案设计与应用

人机交互下智能仪表接口方案设计与应用

摘要：本文对人机交互下智能仪表接口方案设计与应用问题进行了研究，阐述了人机交互系统结构与设计原则，分析了智能仪器仪表的功能和特点，并以此为基础，给出了智能仪器人机交互接口的设计方案和实际应用。

关键词：人机交互；智能仪表；接口方案；方案设计

中图分类号：tp3文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 06-0000-02

经过多年的发展和实践，智能仪器仪表已经在经济社会发展的不同领域发挥了重要的积极作用。作为智能仪器仪表指的是把微处理器或者微计算机技术应用到了测量设备的仪器仪表之中，使测量工作能够按照人的意图进行，从而发挥更为深入的作用。

1人机交互的系统结构与设计原则

1.1人机交互的系统结构

用户可以利用按键进入到相应的界面之中，进行参数的设置，也可以发送相关的命令。在这种情况下，输入的参数与命令会经由rs422串口通信，将其发送给下位机智能仪器，当仪器接收到了参数与命令之后，会进行相关的操作，并将返回的数据再经由rs422发送到人机交互系统之中。这样一来，人机交互系统的扫描串口就会决定是否接收相关的数据，在这种情况下，用户也能够浏览或者存储相关的数据结果，并经由rs232接口把这些结果数据传输至上位机数据管理系统之中。

1.2人机交互接口的设计原则

人机交互接口的设计原则包括以下几个方面：（1）简单性。人机交互系统的屏幕显示的信息往往要求要简单为好，使其能够为用户理解，在人机交互系统的接口中，不同的条目应该最大限度的使用相同的格式与结构，与此同时，系统还可以向用户提供更加丰富的运行状态和运行状态等，加之菜单层数的减少，也能够在一定程度上简化工作的步骤，降低进入错误路径的可能性；同时，对于常用性的操作还能够提供相应的快捷键，而这是非常符合用户的习惯的；（2）响应性。人机交互系统能够对所有用户的任何输入做出快速反应，这样一来，人机接口系统便具有了较高的效率和效果，资源的利用率也得到了提升；（3）可靠性。这一设计会对用户的任何一个输入做出相应的反应，并且能够容忍用户的不当操作，同时，也可以检测和屏蔽掉相关的错误信息，以此提高系统的容错水平。2智能仪器仪表的功能与特点

智能仪器仪表应具有以下功能和特点：（1）对测量到的数据进行误差分析与修正。在测量精度方面，不论是对测试系统还是对测试仪器仪表而言，均被看作是关键技术指标，并通过微处理器或者微计算机构建其相应的仪器仪表功能，当然，只要能够在事先测出这些误差出现的规律性，就能够借助一定的算法对其进行补偿与修正；（2）具有自检和故障监控功能。对智能仪器仪表而言，在开始测试之前或者在测试过程之中，应该能够发现机器本身存在的故障，只有能够及时的排除就能够使仪器仪表具有相应的系统重构能

力，并借此形成一个新的测试系统；（3）基于智能仪器仪表的测量过程通过微处理器或者微计算机进行控制，由此来实现对对象的自动测量，同时，还能够对测量的结果进行存储和打印，在自动切换量程之后提高其分辨率；（4）通过自动切换输入信号的方式，实现对多个参数的同时测量，进一步的，还能够实现对测量的结果数据进行综合性的分析和判断，并以此为基础，得到相应的结论，并就此作出相应的决策；（5）具有计算与数据处理能力。智能仪器仪表能够依照一定的算法实现对测量数据的计算和分析，在得到所需的参数之后，充分利用数字信号处理技术，最大限度的提高测量的精度。反之信号的干扰。

3智能仪表人机交互接口的设计与实现

3.1菜单设计

在智能仪器中，一般使用多级菜单的操作模式，菜单要响应键盘的操作，呈现出了一定的树形结构，在仪器仪表中，首先要对系统的参数进行相关的设置，在程序运行后还应该显示出相应的实时监控画面。在一般的仪器仪表中，还具备一定的历史数据查询功能。比如，将每屏的显示字符以及图形的固定的数据信息等信息，按照相应的编号存储至rom或者外部的ram之中，在需要显示相应的页面之时，依照特定的编号或者标志调出新的页面。

3.2输入/输出扩展与串型通信接口

输入/输出扩展与串型通信接口一般采用英特尔公司生产的、可编程输入/输出接口的芯片，这类芯片往往具有3个8位的并行i/o

口，其工作方式一般有3种以上，并能够利用相应的程序改变其功能。比如，8255在最大限度下能够向用户提供24路的i/o线，在系统pcb板上利用可插拔式扩展槽，能够方便用户和各种外围设备之间的相连。如果系统还需要扩展其他的功能，比如把8255的a

口重置为基本的输入/输出方式，就可以将其配以相应的片选信号，以此作为系统的数据总线进行扩展使用。从这一角度来看，该类扩展槽与pc机上的扩展槽是十分相似的，两者之间有着较大的共同点。

3.3lcd和单片机的接口

在以128×64点阵的mgls-12864液晶显示器中，能够同时显示中文和图画，共计存在2片ks0108b，并将其作为列驱动器与一片ks107b作为行驱动器。而单片机能够借助数据总线与控制信号，依照相应的时序直接访问到lcd。

3.4键盘与单片机接口设计

在键盘方面，如果需要的键数并不是很多，或者，mcu的i/o接口资源相对丰富的化，应该考虑使用普通的i/o作为键盘接口。相反，如果mcu的i/o接口相对较少，或者，试图对其进行简化设计的话，在这种情况下，应该选择数字键盘。对zlg7290键盘来说，其接口芯片的数量能够扩展到56个，同时驱动8位共阴数码管，并具有自动消抖功能。进一步的，这一键盘使用i2c接口，只是占用了较少的mcu资源。此外，除了可以采用数字键盘外，还可以使用一键复用的键盘。前者而言，其硬件设计复杂，而软件设计相对

简单。在键盘之中，功能最为复杂的键当属确定键，因为在每次按下确定键之时，都要对相应的数据进行保存，并对其相应的标志量进行赋值，此时仪表要执行相应的动作，比如lcd会显示下一级页面等。

4结束语

在现代科学技术的引导下，人机交互下的智能仪器仪表接口方案的设计与应用变得越来越重要。智能化仪器仪表的人机接口被看作是用户与计算机之间进行联系的媒介，因其是系统设计中的最为重要也是最为关键的组成部分。接口的选择和使用直接关系到系统的性能是否能够得到充分的发挥。而为了充分发挥单片机的性能，需要把宝贵的机时最大限度的应用于复杂的算法之中，并在必要的情况下，把它要从繁琐、耗时的人机交互之中释放出来，并以此为基础，开发更为友好的人机接口，这在当今社会是十分重要的。

参考文献：

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