1 人机界面的风格分析

这里所指的人机界面的风格，是指计算机系统的用户界面上控制输入的方法，大致经过了四代的演变：

1.1 命令语言：在图形显示、鼠标、高速工作站等技术出现之前，现实可行的界面方式只能是命令和询问方式，通信完全以正文形式并通过用户命令和用户对系统询问的响应来完成。这种方式使用灵活，便于用户发挥其创造性，对熟练的用户有很高的工作效率，但对一般用户来说要求高，易出错，不友善并难于学习，它的错误处理能力也较弱。

1.2 菜单选项：这种方式与命令行方式相比不易出错，可以大大缩短用户的培训时间，减少用户的击键次数，可以使用对话管理工具，错误处理能力有了显著提高。但使用起来仍然乏味，可能出现菜单层次过多及菜单选项复杂的情形，必须逐级进行选择，不能一步到位，导致交互速度显得太慢。

1.3 面向窗口的点选界面此类界面亦称WIMP界面，即窗口(Windows)、图标(Icons)、菜单(Menus)、指示器(PointingDevice)四位一体，形成桌面(Desktop)。这种方式能同时显示不同种类的信息，使用户可在几个工作环境中切换而不丢失几个工作之间的联系，用户可通过下拉式菜单方便执行控制型和对话型任务，引入图标、按钮和滚动杆技术，大大减少键盘输入，对不精于打字的用户无疑提高了交互效率。

1.4 自然语言使用自然语言与应用软件进行通信，把第三代界面技术与超文本、多任务概念结合起来，使用户可同时执行多个任务(以用户的观点)。

随着文字、图形、语音的识别与输术技术的进一步发展，多媒体技术在人机界面开发领域内的进一步发展，自然语言风格的人机界面将得以迅速的发展，最终走向实用化。

2 人机界面的设计原则

人机界面设计的好坏与设计者的经验有直接有关系，有些原则对几乎所有良好的人机界面的设计都是适用的，一般地可从可交互性、信息、显示、数据输入等方面考虑：

原则1：在同一用户界面中，所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持风格的一致性。风格一致的人机界面会给人一种简洁、和谐的美感。原则2：对所有可能造成损害的动作，坚持要求用户确认，例如提问“你肯定……?”等，对大多数动作应允许恢复(UNDO)，对用户出错采取宽容的态度。原则3：用户界面应能对用户的决定做出及时的响应，提高对话、移动和思考的效率，最大可能的减少击键次数，缩短鼠标移动距离，避免使用户产生无所适从的感觉。原则4：人机界面应该提供上下文敏感的求助系统，让用户及时获得帮助，尽量用简短的动词和动词短语提示命令。原则5：合理划分并高效使用显示屏。仅显示与上下文有关的信息，允许用户对可视环境进行维护：如放大、缩小图像；用窗口分隔不同种类的信息，只显示有意义的出错信息，避免因数据过于费解造成用户烦恼。原则6：保证信息显示方式与数据输入方式的协调一致，尽量减少用户输入的动作，隐藏当前状态下不可选用的命令，允许用户自选输入方式，能够删除无现实意义的输入，允许用户控制交互过程。

上述原则都是进行人机界面设计应遵循的最基本的原则，除此之外还有许多设计原则应当考虑，比如如何正确的使用颜色等。

3 人机界面设计的过程

人机界面的设计过程可分为以下几个步骤：

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

浅谈人机界面设计
出处： 作者： 中国技术资料网 2006年08月31日

3.4 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。

4 人机界面设计的评价

怎样评价一个人机界面设计质量的优劣，目前还没有一个统一的标准。一般地，评价可以从以下几个主要方面进行考虑：(1)用户对人机界面的满意程度；(2)人机界面的标准化程度；(3)人机界面的适应性和协调性；(4)人机界面的应用条件；(5)人机界面的性能价格比。

目前人们习惯于用“界面友好性”这一抽象概念来评价一个人机界面的好坏，但“但面友好”与“界面不友好”恐怕无人能定一个确切的界线，一般认为一个友好的人机界应该至少具备以下特征：(1)操作简单，易学，易掌握；(2)界面美观，操作舒适；(3)快速反应，响应合理；(4)用语通俗，语义一致。

需指出，一个用户界面设计质量的优劣，最终还得由用户来判定，因为软件是供用户使用的，软件的使用者才是最有发言权的人。

人机界面（HMI）基本概念

一、 人机界面（HMI）产品基本常识

1、人机界面产品的定义：
连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。HMI为英文Human-Machine Interface的缩写

2、人机界面（HMI）产品的组成及工作原理
人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分，即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件（如JB－HMI画面组态软件）。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

3、人机界面产品的基本功能及选型指标
基本功能：
A． 设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等
B． 数据、文字输入操作，打印输出
C． 生产配方存储，设备生产数据记录
D．简单的逻辑和数值运算
E． 可连接多种工业控制设备组网

选型指标：
A. 显示屏尺寸及色彩，分辨率
B. HMI的处理器速度性能

C. 输入方式：触摸屏或薄膜键盘
D. 画面存贮容量，注意厂商标注的容量单位是字节（byte）、还是位（bit）
E. 通讯口种类及数量，是否支持打印功能

4、人机界面产品分类
　　A. 薄膜键输入的HMI，显示尺寸小于5.7ˊ，画面组态软件免费，属初级产品。如POP－HMI 小型人机界面
　　B. 触摸屏输入的HMI，显示屏尺寸为5.7ˊ～12.1ˊ，画面组态软件免费，属中级产品
　　C. 基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI，显示尺寸大于10.4ˊ，画面组态软件收费，属高端产品

5、人机界面的使用方法
A. 明确监控任务要求，选择适合的HMI产品
B. 在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”
C. 测试并保存已编辑好的“工程文件”
D. PC机连接HMI硬件，下载“工程文件”到HMI中
E. 连接HMI和工业控制器（如PLC、仪表等），实现人机交互

二、 人机界面产品问答

1、人机界面与人们常说的“触摸屏”有什么区别？
　　从严格意义上来说，两者是有本质上的区别的。因为“触摸屏”仅是人机界面产品中可能用到的硬件部分，是一种替代鼠标及键盘部分功能，安装在显示屏前端的输入设备；而人机界面产品则是一种包含硬件和软件的人机交互设备。在工业中，人们常把具有触摸输入功能的人机界面产品称为“触摸屏”，但这是不科学的。

2、人机界面和组态软件有什么区别？
　　人机界面产品，常被大家称为“触摸屏”，包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，一般情况下，不同厂家的HMI硬件使用不同的画面组态软件，连接的主要设备种类是PLC。而组态软件是运行于PC硬件平台、windows操作系统下的一个通用工具软件产品，和PC机或工控机一起也可以组成HMI产品；通用的组态软件支持的设备种类非常多，如各种PLC、PC板卡、仪表、变频器、模块等设备，而且由于PC的硬件平台性能强大（主要反应在在速度和存储容量上），通用组态软件的功能也强很多，适用于大型的监控系统中。