时间：2023-03-20 16:24:33
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一、人机工程学的学科内容
人机工程学是一门研究人类、机器和环境之间相互作用的学科，它主要目的是为了使设计的机械设备或者人机系统能够满足人的生理和心理特征，使其能够更好的为人类服务。在工业设计中，我们通常将其定义为：对于成批量生产的产品，凭借专业知识、经验以及视觉感受等赋予其材料、结构、色彩等新的品质和资格。人机界面是人和机器在交互过程中非常重要的一个层面，也可以称之为用户界面。它是人和机器之间进行通信的媒介，负责信息的输入和输出，其设计的好坏直接影响用户的使用效果，是现代设计中非常重要的一个方面。
二、GUI的设计及色彩的特征
（一）GUI设计的流程
对于一个完整的用户界面设计包括其启动界面的设计、软件架构设计、相应按钮的设计、面板的设计、菜单的设计以及图标和滚动条的设计等等。跟其他产品一样其设计的过程非常复杂，包括前期的调研、总体设计、具体设计和实施[1] [2]，是一个需要循环测试和评估的设计过程。
（二）色彩在GUI设计中的作用
在人机界面使用过程中，色彩对人类的影响最为重要，会受到人们的首先关注，其次才是形状或者其他。所以对于人类来说色彩直接影响着其精神感受，在设计的过程中就要考虑到用户的审美观，使用户在使用的过程中产生舒适感和美感。
GUI的设计可以分为网页和软件两种不同的类型，其设计时对色彩的选择也不尽相同。在网页的色彩设计过程中有很大面积的色块区域，其像素空间也较大，设计师在设计色彩时有较大的发挥空间。但是在对软件的GUI设计时要考虑到工程类的严谨性和专业性，目前大多数采用了灰色作为其背景色，那么对于其图标的色彩设计就会受到很大的限制，且其色彩不宜超过64色。在整个GUI设计中首先要做到简单明了，对用户起到引导的作用，引导用户得到正确的联想和操作。其次还要保证色彩的柔和性，降低不同区域间的对比度，使用户在使用的过程中不会感觉眼睛疲劳。
（三）人机交互界面色彩的选择
在进行人机界面的色彩选择时首先要明确主色调，以体现界面的主题。在工业设计中一般选择浅灰色、浅黄色、浅蓝色以及浅绿色等浅颜色的背景，再配以深色系的字，这样既能够突出重点，又能够得到大多数人的认可。对于人机界面中其他的一些内容不宜选用抢眼的颜色，否则就会喧宾夺主，当然并不是完全不能应用，为了突出强调某些因素可以采用明亮的色彩，但是不能使用太多，否则就会适得其反，达不到强调的效果[3]。
在进行色调选择时一般要考虑一下三点：
1.暖色调一般会给人一种温暖的效果，冷色调则相反，使人感到冷清。
2.高彩度的暖色调给人刺激和兴奋，低彩度的冷色调能够使人平静思索。
3.高明色调使人感觉清爽、明快，低明色调则使人感觉深沉和庄重。
在选择颜色进行背景色搭配时一样不能使用对比强烈的色彩；使用大面积颜色时要选用低对比度的背景，否则会影响其图片和文字的辨别，严重时会发生互溶现象，使图片和文字不容易被辨识。例如在进行标题背景色设计时可以采用较深的颜色，配以鲜明的字体，这样一方面可以吸引用户的注意力，另一方面起到了突出界面主题的作用[4]。
三、人机工程学在GUI设计中的重要作用
设计的目的是为了更好的为人类服务，所以人是设计中首先要考虑的因素。人机工程学也是把人作为第一要素来考虑，它在GUI设计中的作用可以简单的概括为以下三个方面：
（一）提供人体尺度参数。人体工程学是人际工程学中研究中一个重要的方向，为GUI的设计提供人体结构尺度、生理尺度以及心理尺度等相关数据，从而为设计者设计人机界面提供可靠地参考依据。
（二）提供功能合理性设计参数。在设计过程中为设计者提供界面中各个要素的形状、大小以及色彩和布局等的参数，使其能够实现人和机器之间通信功能的最优化，进而最大限度的适应人类心理和生理需求。
（三）提供系统设计的理论依据。人机工程学是研究人和机以及机所处的环境一门科学，人机工程学的原理存在于用户界面设计的每一个过程中。在这个完整的人机系统中系统要能够为用户提供继续、后退和退出等命令的说明[5]。
四、设计实例
在这次设计中我们以一款儿童英语学习软件为例进行，设计了其登陆界面和一系列图标，其界面色彩丰富、图标的可指示性强。
上述图标和界面的设计主要采用了黄色调作为主色调，能够给人一种活泼、灿烂和可爱的感觉。对于儿童英语课程的学习来说其用户主要是儿童，这种色调的选择可以使其在使用过程中感到喜欢，增加了其愉快度，从而能够更好的帮助儿童学习英语。
五、结论
论文以人机工程学为基础，对其在GUI设计中的相关内容进行了阐述，介绍了基于人机工程学的GUI界面设计的方法，并且介绍了色彩在界面设计中的重要作用和如何选择合适的色彩以达到更好的效果。在文章的最后做着还给出了一个设计实例，验证了人机工程软件界面设计方法的指导性。
参考文献：
[1]何晓佑.产品设计程序与方法.北京：中国轻工业出版社，2000.
[2]Jeffrey L.Whitten，Lonnie D.Bentley，Victor M.Barlow.System Analysis and Design Methods. Von Hoffmann Press，1994.
工业设计是一门综合性学科，其知识体系包括数学、物理学、材料学、工程学、电子学、机械学、色彩学、心理学、美学、传播学及伦理学等。它在促进经济发展，改善人的生活方式等方面发挥了重要的作用。但究竟什么是工业设计，一直众说纷纭。2006年国际工业设计协会理事会（icsid）给出的定义认为：设计是一种创造性活动，其目的是确立产品多向度的品质、过程、服务及整个生命周期系统，因此，设计是科技人性化创新的核心因素，也是文化与经济交流至关重要的因素。工业设计的任务是对结构、组织、功能、表达和经济关系的发现和评估，主要表现在：
（1）增强全球可持续化发展和对环境的保护；
（2）赋予人类社会整体、个人、集体以利益与自由；
（3）决定用户、生产者和市场领导者；
（4）不论世界如何全球化，支援文化多样化；
（5）赋予产品、服务、系统与其特性在形式（符号的、语义学）的表达上与内涵的协调（审美的、美学）保持一致。
近五十年工业设计得到了快速发展，特别是以计算机和通信技术为代表的数字化信息时代的到来，进一步促进了工业设计的发展。计算机辅助工业设计以一种崭新的面貌进入企业，改变着企业传统的产品研发过程。
一、计算机辅助工业设计
20世纪60年代，随着计算机图形理论的创立，计算机辅助设计（cad）应运而生。随之而来的是软硬件的不断更新和现代工业的迫切需要，因此计算机辅助设计引入工业设计，也成为一种必然。工业迅猛发展，市场日新月异，产品的更新换代更加迅速，为了获得竞争的胜利，企业就需要缩短产品的研发周期，获得更好的市场资料，传统的产品研发手段已不能满足这种需求，借助计算机辅助工业设计（caid）的技术则可以更加容易满足这种需求。
caid，即是计算机及其系统集成相关高新科技，辅助产品（工程）或服务工业设计的现代设计技术，它的技术原理是将设计人员的最佳特性、创造性思维、经验知识、综合判断与决策能力、想象能力、审美能力等，与计算机的强大记忆、信息检索能力、海量信息高速精确计算与处理能力、易修改设计、虚拟真实显示、艺术渲染、一定的人工智能、工作状态稳定且不会疲劳等特性相结合，从而提高设计速度和效率，大大缩短设计周期，保证设计质量，降低设计成本。
二、caid的应用
caid的应用主要是基于数字化平台实现的，借助caid，企业可以大大缩短产品的研发周期，降低产品的研发成本，同时能够保证产品的质量，进而增强企业的市场竞争力。caid将科学思维和艺术思维融合在一起，科学的发明融入了艺术的思维，可使产品外观和操作更加人性化；将科学思维融入到艺术思维中，可以确保对产品的形态美及功能美的探求有科学的依据。
1、计算机辅助形态设计
计算机辅助形态设计就是借助计算机软硬件，通过形态变化、分割与比例等方法按照形式美法则对产品的造型进行探究，以获得功能布局合理、操作人性化的技术美。在这个阶段，设计师会经常对产品的形态进行探索，以获得良好的产品形态，这必然要求设计师经常对已有的产品形态进行修改。caid的参数化功能，便于反复修改尺寸、线型等；具有较强的曲面造型功能；能够快速地实现基于草图的三维建模。
2、计算机辅助色彩设计
色彩对于产品的重要性是不言而喻的，不同人群及地域对色彩的理解不一样，因此，设计师要根据不同的目标人群在特定的使用情景下使用特定的色彩，同时，特定形态的产品，也需要特定的色彩才能更加完美地展现产品的特性。计算机辅助设计中的相关软件一般都有强大的色彩编辑器，及色彩拾取功能，这可以让设计师方便地选取色彩，进而提高设计师的工作效率，也更加便于对色彩的修改。此外，软件的色彩数据库能不时更新，保证了设计的时代性、时尚性。
3、计算机辅助人机设计
人机工程的主要任务是研究用户使用产品时的合适尺度关系、操作方式，及使用时的生理反应与心理感受。它的根本目的在于通过对“人-机-环境”相互影响的研究，创造出一个最合理的“人-机-环境”系统。
人机设计的好坏将直接影响产品的性能及用户的安全，好的人机设计将有利于产品性能的最佳发挥，提高生产效率，反之，将威胁用户的身体健康，给用户的操作带来不便，降低生产效率，降低产品人机环境的综合性能。随着计算机辅助技术的发展，以cad为代表的三维数字化产品设计技术已成为企业提高竞争力的重要手段，进而出现了“数字化人机工程”概念，即借助计算机、信息处理技术，利用计算机辅助人机设计软件系统进行人机设计与评价。如运动型人体模型，它可以用来模拟人体的运动特性，在影视、工程设计、军事领域具有广泛的应用，在人机工程领域主要用于对姿态与动作的分析。
4、计算机辅助设计评价
借助caid对设计方案进行评价是提高设计质量的一个重要环节。由此，可以判断各个方案的价值，确定其优劣，以便筛选出最佳的设计方案。评价工具的出现，使得设计评价方法和原则具有更强的可操作性。例如利用计算机对产品进行艺术美学的评价和分析，这是ciad进行评价的一个突出案例。“计算机艺术美评价系统实质上也是个智能专家系统，在系统知识库中集中了客观上对某种产品是否美的评价概念，也集中了专家级的艺术美学思想及认识，它在系统推理中确定了评价艺术美的准则，然后进行人机对话对产品的艺术美做出专家级的评价”（汪海波《浅析计算机辅助工业设计》，载于《安徽工业大学学报》2005年第4期）。
三、计算机辅助工业设计的人机交互
信息在人类社会活动中变得越来越重要，当今社会已从以“技术为核心”变为以“信息为核心”，这标志着社会的进步，同时，也给设计者带来了一定的挑战，即如何将信息正确、及时地传递给用户。这就要求用户和产品实现无障碍交流，因此才有互动模式的caid实现。目前，在caid技术领域，人机交互的研究主要体现在人机界面设计和虚拟仿真设计等方面。
1、人机界面设计
计算机系统中的人机界面也称为用户界面，它介于用户和计算机之间，是用户与计算机进行信息传递和信息交换的载体，是用户使用计算机的综合操作环境。人机界面中设计师的作用就是处理人与硬件界面和软件界面的关系，而硬件界面与软件界面之间的关系则通过计算机技术来解决。目前，人机界面主要研究领域是人机界面模型设计、虚拟界面设计、多感官界面设计和多用户界面设计等。
2、虚拟仿真技术
通过计算机硬件系统的虚拟仿真技术，可以对人机关系进行有效的设计、验证和评估等工作。当前，“虚拟仿真技术的研究主要体现在触觉反馈、压力反馈等基础技术以及人机交互的模拟、人机虚拟环境的构建等方面”（罗海玉《计算机辅助工业设计技术综述》，载于《甘肃科技》2003年第7期）。它是一种高度逼真地模拟人在自然环境中试听等主观行为的人机界面技术。目前，已有很多设备可以用来虚拟仿真设计，如三位空间交互球、力反馈器、数据手套、头盔显示器等。虚拟仿真技术在国内目前主要用于军事领域、航空航天领域，在工业设计领域的运用还不多。但是，毫无疑问的是虚拟仿真技术必然是工业设计未来发展的一个主要方向，借助它可以实现设计过程中任一环节的考察与操作，可以帮助设计师快速、真实、有效地实现和修改设计方案，减少不必要的体力与脑力劳动，实现与设计团队的信息交流和资源共享，进而提高产品研发的速度，快速及时地抓住市场机遇，提高企业市场竞争力，获得巨大经济效益。
结 语
借助caid可以有效地缩短产品的研发周期，但是，目前caid技术还不够成熟，急需进一步研究。从工业设计本身而言，随着人工智能、虚拟仿真等技术的不断发展，设计师的设计思维也将发生重大变化，人机交互模式的caid就将成为未来工业设计发展的必然趋势，更加人性、快捷、真实的人机交互方式将会是caid中人机交互的必然结果。
参考文献
1、 zh.wikipedia.org/zh-cn/%e5%b7%a5%e6%a5%ad%e8%a8%ad%e8%a8%88. 维基百科
2、 刘和山、赵英新、黄克正、张明《浅谈计算机辅助工业设计》，载于《山东内燃机》1999年第3期
3、 杨海成、陆长德、余隋庆《计算机辅助工业设计》，北京理工大学出版社2009年版
一.引言
消防系统主要由三大部分组成：第一部分为感应系统，即为火灾自动报警系统；
第二部分为执行系统，即灭火自动控制系统；第三部分为消防联动系统。一般情况下火灾自动报警系统主要由探测器、手动报警按钮、报警器和警报器等组成，以便完成检查火灾并报警的任务。
二.火灾报警控制系统的选器件选择
（一） 报警探测器的选择
本文设计的系统属于区域性系统，故采用较小型的单体探测器为宜。故选用了JTF-GOM-GST601点型复合式感烟感温火灾探测器。其采用了复合探测技术是目前国际上流行的新型多功能高可靠性的火灾探测技术，是由烟雾传感器件和半导体温度传感器件从工艺结构和电路结构上共同构成的多元复合探测器。其不仅具有普通散射型光电感烟火灾探测器的性能，而且兼有定温、差定温感温火灾探测器的性能。由于采用了感烟和感温相结合的技术，使得该复合探测器能够对国家标志试验火的燃烧进行探测和报警。也能够对酒精等有明显温升的明火进行探测并报警。而且探测器为无极性信号二总线制，方便连接控制器。
（二） 手动报警器的选择
由于探测器可能会在某些情况下失效，故必须要有手动报警器，且能够自动通知119火警。本控制系统选用J-SAP-8402手动报警按钮，将手动火灾报警按钮与消防电话插座设计成一体，构成一体化J-SAP-8402型手动火灾报警按钮。其主要具有以下特点：
1.采用拔插式结构，安装简单方便；
2.电子编码，可现场改写；
3.有机玻璃片在按下后可用专用工具复位；
4.采用微处理器实现信号处理，用数字信号与控制器进行通信，工作稳定可靠，对电磁干扰有良好的抑制能力。
J-SAP-8402手动报警按钮主要技术指标：
1.工作电压：总线24V
2.监视电流≤0.6mA
3.动作电流≤1.8mA
4.线制：与控制器采用无极性信号二总线连接，与总线制编码电话模块采用四线制连接，与总线制电话主机或多线制电话主机采用电话二总线连接
5.无源输出触点容量：DC60V/100mA
6.使用环境：温度：-10℃～+55℃ 相对湿度≤95%，不结露
7.外壳防护等级：IP43
8.外形尺寸： 90mm×122mm×48.5mm （带底壳）
（三） 声光报警器的选择
本系统选用HX-100B声光报警器。HX-100B火灾声光警报器（俗称声光）是一款安装在现场的编码型声光报警设备，可直接接入火灾报警控制器（俗称报警主机）的信号二总线，需要由电源系统提供两根DC24V电源线。在现场发生火灾并确认后，安装在现场的火灾声光警报器可由消防控制中心的火灾报警控制器（报警主机）启动，发出强烈的声光报警信号，以达到提醒现场人员注意的目的。如图8。
HX-100B火灾声光警报器的主要技术参数：
1.工作电压：
信号总线电压：24V 允许范围：16V～28V
电源总线电压：DC24V 允许范围：DC20V～DC28V
2.工作电流：
总线监视电流≤0.8mA 总线启动电流≤6.0mA
电源监视电流≤10mA 电源动作电流≤160mA
3.线制：四线制，与控制器采用无极性信号二总线连接，与电源线采用无极性二线制连接
4.声压级≥85dB（正前方3m水平处（A计权））
5.闪光频率：0.8Hz～1.0Hz
6.变调周期：4（1±20%）s
7.声调：火警声
8.使用环境：温度：-10℃～+50℃ 相对湿度≤95%，不结露
9.外壳防护等级：IP43
10.外形尺寸： 90mm×144mm×57mm（带底壳）
（四） 报警门灯的选择
报警门灯安装在巡视观察方便的地点，如会议室、餐厅灯地方。本次选用LD-8314作为报警门灯。其接线方式也为无极性信号二总线连接。
（五） PLC的选择
本次选用三菱FXOS系列PLC作为控制器。其适应于极小模块，广泛用途的卡片尺寸的超小型PLC。 特别是直流电流与交流电源型相比，体积又进一步减少了一半，即使在以往安装困难空间，也可以从容地安装。
特点备有可自由选择、丰富的品种可选用10/14/20/30点型。同时，根据电源，输出形式，进行选择。体积虽小却具有令人心安的高性能。本次使用点数较少故选用FX0S-10MR-001即可。
FX0S系列的基本单元FX0S系列的功能简单，价格便宜，适用于小型开关量控制系统，它只有基本单元，没有扩展单元。清晰可见FX0s-10M其6个输入点和4个输出点。本次控制所需点数少，故选用此种最低档次的三菱PLC合理。更深入查找三菱PLC技术参数，可以访问三菱电机网站，对相关器件的手册进行下载。
（六）人机界面的选择
本次选用三菱GOT人机界面。型号GT1165-VNBA-C作为本控制系统人机界面方案，但实际应用应该符合经济条件，因为GT1165-VNBA-C价格较贵，故若实际采用的话，可能不太符合经济规律。此次只是作为方案论证，并在GT simulator 2 中模拟GT1165-VNBA-C的效果。实际工程，应该按照工程造价预算，合理选择人机界面。8.4英寸TFT GT1165-VNBA-C AC机型 分辨率：VGA 640x480 显示色：256色、内存：3MB内置CF卡接口。实际工程中，可以使用RS232将GOT与PLC进行连接。
三. 控制器的详细设计
根据所选器件组成火灾报警控制系统。
（一） PLC线路设计图
根据设计需要连接PLC与各个部件，将探测器与X0连接、手动报警器与X1连接、复位按钮与X2连接。将声光报警器与Y0连接、将报警门灯与Y1连接、将消费设备与Y2连接、将连接消防联动装置与Y3连接。由于所选部件，大部分线制都是无极性信号二总线连接。故可以一端连PLC一端连COM。若有特殊需要，可以按照各个部件的使用说明，连接额外电源。GOT使用RS232与PLC连接。
（三） PLC的梯形图设计
选用GX Developer 8.52作为编程及仿真工具。GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。
（四） GOT的人机界面设计
本控制系统选用三菱的GT1165-VNBA-C作为人机交互界面。故使用三菱电机提供的人界面编程工具――GT Designer 2作为三菱GOT的开发工具。GT Designer 2是三菱GOT综合性开发工具GT Works 2的一个重要组成部分。
四.结论
本文按照需要选择了器件，并按照设计方案详细设计了消防报警控制系统。展望未来，可以采用更先进的分布式探测器，更加智能的控制器来应用。但若想做到更符合用户的以及最优化的选择各个部件，可以使用PDM技术，做到产品与需求最优结合。
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0072-01
1 绪论
人机工程驾驶舱设计中的重要性：
科技的发展促使着各行各业都逐渐向自动化、智能化方向发展。在以前需要人为完成的工作在当今时代很大部分都能够由计算机来自动完成，而且比人工完成的速度更快、精确度更好，这就使得人机之间的关系发生了转变。在现今人工智能技术、自动化技术已经被人们熟练的应用机的操作中，但是不管技术如何先进，人依旧是操作的主体，在整个过程中依旧起着决定性的作用。因此，为了更好的将飞机的作用发挥出来，必须要对人的体力、心理、生理等对人们产生影响的因素做到充分的考虑，使飞机驾驶舱设计适合人的要求，构成以人为中心的统一的人-机-环境系统。
2 人机工程在驾驶舱设计中的应用
人机工程学是按照人的特性来设计和优化人-机-环境系统的科学。其主要目的是使人能安全、健康、舒适和有效地进行工作。
人机工程学与航空技术的结合，是人机工程学研究和应用的一个极其重要的方面。在航空技术（如飞机驾驶舱）的人机系统设计中，无论是人机分工、人机界面设计，引入人机工程学的原理和方法，并渗入到航空技术设计之中，进行分析、评价和设计，会进一步提高人机系统整体优化水平。
2.1 人机工程学发展概况
人机工程学作为一门科学，其建立和发展仅50余年。
第一次世界大战至第二次世界大战期间，由于军事的需要，使用了飞机、潜艇等现代化设备，开始重视兵员的选拔和训练，人机关系有所改善，主要是使人去适应已定型的机器装备。
第二次世界大战至20世纪60年代，由于新设计的武器装备不符合人的生理心理特点，即使经过严格训练的人也难以适应，并经常发生事故，从而促使人们把人机匹配的研究方向从过去的由人适应机器转向使机器适合于人。1959年，国际人类工效学学会（IEA）正式成立，标志着人机工程学已发展成为一门成熟的学科。
20世纪70年代后，人机工程已渗透至各个行业，且在高新技术领域中予以应用。1975年，国际标准化组织（ISO）成立了人类工效学标准化技术委员会（TC 159），标志着人机工程学的应用进入了一个新阶段。
人机工程学在我国起步较晚，20世纪70年代末才确立起来并获得蓬勃发展，1989年，中国人类工效学学会（CES）成立，并于1992年被国际人类工效学学会（IEA）接纳为正式成员，标志着我国的人机工程学已进入一个新的发展阶段。
2.2 人机工程设计
人机工程在飞机驾驶舱设计中应用的目的是提高驾驶员操作效率、减轻驾驶员工作负荷，以确保系统的安全可靠。飞机驾驶舱设计对人机性能有两方面的要求：1）客观的人机工程学设计原则;2）对这些设计原则的正确履行，使之在设计中转化为驾驶舱的布局、尺寸、形态等各项指标中合理的人机数据。
2.2.1 人机工程设计原则
人机工程设计中应遵循的原则是安全、高效、舒适，这三个要求是相辅相成的。
安全是人机界面设计的第一原则，评估人机界面的安全性主要从以下几个方面来进行：是否对飞行员有直接的生理伤害;是否易于造成飞行员的错误;提供一个友好的显示界面;飞行员要能够迅速有效地控制各个系统。
驾驶舱人机界面的舒适程度不仅仅关乎于驾驶人员的感觉，同时能够影响到他们的心理及生理。这对于驾驶人员能力的发挥有很大的影响，甚至间接的影响到飞行的安全问题，因此，对此我们必须加以重视。
在设计驾驶舱人机界面的过程中，设计人员通常首先考虑的都是高效原则，将设计的功能和性能作为首要问题进行考虑，而对安全以及舒适度放在了次位，或者没有做到足够重视。其实在整个设计的过程中，这三者之间是紧密相关、互相影响的。因此在设计时应该对三方面通盘考虑，突出重点。同时应该加大科研投入，设计出飞行员喜欢的人机界面。
2.2.2 人机工程在飞机驾驶舱设计中的应用
1）人体尺寸数据库及人体建模。
随着CAD、CATIA等计算机辅助绘图软件的飞速发展，在飞机驾驶舱设计中，越来越多的用到人体模型。人体模型的建立，需要广泛搜集人体尺寸数据，并建立人体尺寸数据库及相关标准。我国在2003年了飞行员专用标准《中国男性飞行员人体尺寸》GJB4856-2003。
利用飞行员的人体尺寸数据，可以在CATIA等软件中构建人体模型，来优化驾驶舱设计，使整个人机系统中的人和机器合理匹配。
2）操纵台、仪表板和座椅等设计。
驾驶员眼位确定后，在进行操纵台、仪表板和座椅等设计时需考虑驾驶员视野要求、驾驶员对操纵器件的可达性要求等。
在驾驶员眼位确定的前提下，应根据驾驶员坐姿身体尺寸设计操纵台、仪表板的位置及倾斜角度，将安全操作所需要进行观察辨认的所有显示器和控制器提供给驾驶员。使他们在需要观察一个控制器或显示器时不需要移去一个障碍物或重新调节座椅，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可视性、可达性要求。
飞机座椅属于工作用座椅，在座椅设计时，通过以往的飞机各元件人机工程设计原理和相关试验，按照驾驶员坐姿身体尺寸设计座高、座宽、座深、座面倾角、靠背、靠背倾角、扶手高度和坐垫，满足第5百分位到第95百分位的驾驶员可达性要求。
3）可达性、可视性评估验证。
采用电子模型与实体模型相结合的方法，供飞行员体验新飞机驾驶舱，对可视性和可达性进行评估验证，提高设计效率和质量。
利用CATIA等软件设计1：1的飞机驾驶舱模型，并用CATIA软件中的人机工程模块进行驾驶姿势评价、视域分析和可达性仿真验证，对驾驶舱的设计进行评估和完善，能够有效的缩短研制的周期并降低研制成本，给飞行员建立一个舒适、安全的飞行环境。
3 未来人机工程在驾驶舱设计中应用展望
尽管目前我们已经将CITTA等软件的人机工程设计与仿真验证应用于设计驾驶舱的过程中，但是就现实情况而言还不能够完全的满足驾驶员体验驾驶舱的要求，而且因为软件中生成的人体模型没有穿着衣物，这样对衣物尺寸的设计会有很大的影响。虚拟座舱的适时出现能很好的解决这一问题。
虚拟座舱是虚拟现实技术在航空领域的重要应用。虚拟座舱有临境性、交互性和想象力的特点，能使人进入一种封闭的虚拟环境，通过人机接口输出3维视觉、听觉和触觉信息，多通道刺激人的感官，从而使人在头脑中形成身临现实环境的感觉;同时，又能接受人的手指动作、话音、头眼指向等多通道控制信息，实现人机交互。
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0216-01
我们生活的21世纪已经进入了信息时代，近年来随着智能手机，平板电脑的不断发展发展。人机界面的设计和开发已经成为国际上计算机设计领域最为活跃的研究方向。在网站策划、网站设计和网站运营的过程中，人机交互和用户体验是经常被谈及与运用的概念。一个网站布局得不合理，首先会表现在功能和页面设计的契合度上，具体表现就是用户在网站上找不到需要的信息，或者是我想完成一个操作找不到相应的按钮。这就是在设计网站时没有从用户的角度出发所造成的。为了让学生运用网站配色与布局知识设计出人性化的网站，更好的与就业岗位对接，在本阶段的课题研究中我将“网页布局与人机学的研究与实践”作为我研究的课题。学生在设计作品时能够运用人机学的知识，提高用户体验的舒适度。
一、网页布局与人机学的研究意义
通过本课题的研究，学生能够运用色彩原理进行网页颜色的搭配并且能够运用布局技巧进行网页的布局设计。同时能从临摹网页到自主设计，让网页效果设计真正从想法逐渐变成现实。在综合项目实战中，贯穿网页配色与布局的知识，综合运用人机学的原理，达到对网页设计制作的整体把握。有助于提高中职学生网页制作的能力。
二、网页布局与人机学的研究目标
通过对网页布局与人机学的研究与实践，不断改进网页布局综合案例的教学策略，力求找到提高我校学生网页设计能力的方式方法，提高教育教学质量，有效的把课堂变为真正的工作室。在综合项目实训中设计出与就业岗位充分对接的网页作品，为学生就业打下坚实基础。
三、网页布局与人机学的研究过程
（1）准备阶段（2013年7月～2013年8月）
专题研究准备阶段的主要任务是学习与课题研究有关知识，确定专题研究目标、研究对象、研究方法和研究内容，制定研究实施计划。
（2）实施阶段（2013年9月～2014年6月）
根据市场调研结果明确专业核心能力，制定相应的计划，编写技能检测手册。
（3）总结阶段（2014年7月～2014年9月）
对本课题研究过程及资料进行收集整理，形成课题总结报告，并将专题论文、调查报告和研究个案汇编成集，撰写个人结题研究报告。
四、教学实践的成果和结论
在学校课题的研究分类中，我主要承担的是《网站配色与布局》这本教材中网页布局与人机学这部分的教学研究。在几年的网页制作课程的教学实践中，不断尝试应用多种信息化教学手段，以“学生为主体教师为主导”的教学理念贯穿整个教学过程。体现了“做中学，做中教”的职业教学理念，充分调动了学生学习的主动性和积极性，较好的培养了学生独立思考，分析与解决问题的能力，取得了很好的教学效果。在教学中旨在网页布局与人机学的教学实践中有更为突出的成果，培养中职学生的职业能力，为学生今后成为一名优秀的网页设计师打下坚实基础。2013年7月在抚顺市信息化教学设计中获得一等奖；2013年9月辽宁省“创新杯“信息技术说课大赛一等奖；2013年11月获得国家级”创新杯“信息技术说课大赛一等奖；2013年12月获得抚顺市级优秀课。2015年11月获得国家级信息技术教学设计大赛二等奖。
1.网页布局与人机学的相关概念研究
通过对此概念的研究，在教学过程中，我采用实例讲解的方式。从iPad看人机学。iPad是当今社会较为流行的电子设备，也可以称之为街机。同学们对我列举的实例会非常感兴趣，由此学生会非常渴望即将要讲解的知识。iPad是著名的苹果公司出的平板电脑。iPad在人机交互操作上做得非常细致。为什么iPad无论老人小孩都会用，其基本操作甚至很少需要别人的协助和说明书？究竟是孩子容易接受iPad？还是iPad容易让孩子接受？iPad的设计可谓“童叟无欺”，老人、孩子都可以流畅使用。人机学应该是“傻瓜式”的，去追求一种更“本能”的操作，就像吃饭穿衣一样简单。通过以上实例的讲解，学生很快理解人机学的概念，并且知道在网站配色与布局这本书中为什么给我们介绍人机学的概念。让学生充分理解了网页的易用性和美观性非常重要，这样同学们就能很认真的学习人机界面设计的原则及设计方法。在教学中有效的突出了教学重点，突破教学难点。
2.网页布局综合案例的设计风格研究
引入案例――网页布局的风格类型。本案例的主要目的是在不改变网页内容的前提下，改变网页的风格类型。这就需要用的布局的知识。在之前的学习中我们已经掌握了各种网页布局的知识与技巧。不同的网页有不同布局。这样综合起来就形成了不同的网页风格类型。那我们常见的网页风格类型有哪些？有什么特点？引入理论学习知识，教学过程很自然的过度。经过理论讲解后，进行实战案例――设计临摹典型商业型网站。
在教学过程中引入实际案例，教师通过案例讲解相关理论知识，再让学生应用所学理论知识完成实战案例，使学生能够 “学以致用”，完成本课的技能目标。这样不仅增强了讲解的直观性，降低了学生学习的难度，还可以有效的激发学生的学习兴趣，充分调动和发挥了学生学习的积极性、主动性、创造性，培养职业核心能力，实现教、学、做一体化。
3.电子商务网站个案研究
网页设计是一项系统工程，它包含了从用户调研到最终上线的全过程。我将以一个电子商务网站为例，系统地讲解整个网页的设计过程。
在项目实战案例――新蛋购物网站主页制作讲解过程中。首先了解技术要点，包括（1）确定网站整体风格。（2）网页色彩搭配。（3）网页布局技巧。其次进行案例分析：随着网络的普及，网购已经火起来，给同学们阐述 “没有人上街不代表没有人逛街”的现象。同学们在这个过程中就会纷纷议论都在哪些网站上买过东西，喜欢浏览哪些网站，为什么喜欢去浏览那些网站，引出网页设计的重要性。电子商务网站作为网购的首要利器，是用户和商家的唯一互动平台。所以界面设计的好坏，对其销售额起着重要的影响作用。在授课过程中自然引入案例，要求在设计制作过程中注意体会如何运用网页配色与布局的知识来设计出人性化的购物网站。使学生能够自主学习、独立操作和自我评测。
通过对新蛋购物网站首页的制作，更加熟练的使用之前学过的技巧。深入了解页面的合理用色和颜色之间搭配使网页更有效果；图片在画面中的合理摆放；准确划分页面结构等。对前面所学的知识融会贯通，学以致用。在设计网站的时候，要分析网站的主题内容，选择符合主题表现形式的布局，采用搭配合理的色彩表现主题的风格，加上细心的构思和新颖的创意，必然可以设计出优秀的网站。
五、存在的问题和今后的设想
学生到企业学习的机会太少，没有实际开发项目的经验。每个企业都有自己的团队，每个人都有自己指定的设计项目，这就要求都得是有经验的设计师。而我们的学恰恰就缺少这中间的锻炼过程，很少会给我们中职学生提供实践的机会。这使我们中职学生不能够很好的与企业对接。
要想解决这一问题，我觉得我们任课教师必须走入企业，先接触一些开发网站的公司，在企业参观学习。在网页制作的课堂上，拿一些企业的真正案例让学生实践，制作网页配色和布局的整个流程，这样同学们才能真正的得到锻炼。让学生深刻体会网页界面布局的人性化设计，真正的将课堂变为企业的创作工作室，使学生能快速适应工作环境，提高中职学生的就业率。
由于多媒体技术的不断发展，相对应的计算机教学也逐步发生了改变，在教学过程中对于多媒体设备的需求也不断的增大，而多媒体技术的应用相对应的带来了多媒体设备的故障报修和及时的维修反馈提出了要求。为了增强多媒体教室的管理及电教设备的管理，使用一套针对电教设备管理的信息系统是有必要的。
而对于我校来讲，随着招生规模的不断扩大，电教设备的需求量也随之增大，与之相对应的就是对于电教设备管理的工作量也增大了，对多媒体教室的管理也提出了更高的要求。为了更好地对电教设备实现管理，需要一套适应时展的管理系统，特别是能跟上无线网络发展的管理系统。
1需求分析
对于一个多媒体教室管理系统，首先要确定使用者，然后才能确定系统所需要的功能，对于多媒体教室的应用方面可以分为三大类别，第一类是使用者，包括教师和学生。第二类是设备维修维护人员，包括硬件维修人员和软件维护人员。第三类是管理者，包括管理员以及该系统的版权所有人即最高管理员。
在与电教设备管理人员及相关人员沟通后，电教设备管理系统主要的功能用包括：用户管理、设备购置管理、设备库存管理、设备借用管理、设备维修管理、设备报废管理、移动终端管理。
电教设备管理信息系统在设计和实现时应满足以下非功能性需求：
（1）友好的人机界面。友好的人机界面首先应做到风格的一致性，如界面设计总体风格要一致：即所有窗口界面风格应该一致，如古典风格、现代风格、朴素典雅风格等。
（2）系统的快速反应。对于基于网络的信息管理系统的反应能力是非常重要的，系统的反应能力主要为单位时间内系统所能处理的信息量，或者说在相同的硬件条件下系统回应用户需求的时间要短。
（3）易扩充升级、易维护性。对于一个基于计算机和网络的管理系统来讲，计算机及网络硬件、软件的更新换代是非常快的，这就要求系统在设计时一定要实现容易升级、维护方便的特性。
（4）可移动性。利用无线网络技术和移动终端实现移动办公，真正实现设备管理的无纸化。
2系统设计
在设计和实现基于移动终端的电教设备管理系统时，实现的功能有：用户管理功能、设备购置管理、设备库存管理、设备借用管理、设备维修管理、设备报废管理、移动终端设计等，系统的功能模块图如图1所示。
通过以上实体分析及遵循相应的原则，本系统设计12个数据表，分别为用户信息表、用户权限信息表、部门信息表、设备基本信息表、购置计划信息表、购置信息表、设备入库信息表、设备出库信息表、设备库存信息表、设备借用信息表、设备维修信息表、设备报废信息表等。下面给出部分数据表的字段描述。
3系统实现
管理员登录系统后，点击设备管理，进入设备管理界面，管理员可以根据需要管理的设备类别、设备状态、设备名称和所在教室号进行检索，不检索则默认显示所有设备，并且对设备进行查看、修改和删除。若需要添加新设备则点击新增设备进行添加。若需要批量修改、批量删除则选择批量修改和批量删除即可。
4结论
本论文主要介绍了如何搭建一个基于移动终端的电教设备管理系统，使高校的设备管理真正实现了无纸化办公。按照科学性、实用性等原则提高了高校行政工作的工作效率，减少了工作开销，具体实现了网上办公系统的基本功能。
网站界面设计，英文的全称是Web User Interface Design，又叫UI设计。包括三个方面：可用性，交互设计和视觉设计。通常研究的是让网站的界面具有更多的可用性，更良好的用户体验，以及更美观的视觉设计，概言之就是“人性化设计”。[1]在全球人口逐渐老龄化的今天，应该把更多的“人性化设计”真正应用在老年人这一弱群体上。本文旨在从老年用户的生理和心理各要素出发进行综合考虑，探析以老年用户为中心的网站界面（UI）设计要点。
1 老年用户研究
设计优秀老年用户网站界面的先决条件是与老年用户进行有效的交流，充分理解老年用户的需求，重视老年用户的生理和心理特征。
1.1 老年网民用户人数众多
据调查显示，近些年来，我国老年网民的比例一直在攀升，增长率已经超过了网民总体的增长速度，对于互联网的应用日益广泛。根据相关统计报告显示，2008年年底，51～60岁的网民从1999年的10.6万人增长到1251.6万人，60岁以上的由3.5万增长到447万人。虽然我国老年网民绝对数量不多，10%不到，处于上网人群的弱势群体，但却是以令人瞩目的速度增长着。
1.2 老年人对互联网的多样化需求
老年人由于心理上和生理上的变化，与儿童、少年、青年人和中年人人群有着不同的特殊需求。根据The Usbased Spry基金会报告显示，老年人的需求主要表现在四个主题：财产安全、身体健康、精神愉悦和良好的社会氛围以及参加智力活动。[2]具体表现在：获取相关信息，一些老年人希望上网浏览和查询最新的外界信息保持“耳聪目明”的状态，有些则是投身老年论坛，希望利用网络查询、浏览养生保健和常见疾病等信息沟通交流，有些希望通过网络和子女视频聊天、互发邮件；财务管理，还有相当一部分老年人希望能够使用网络来购物、买卖股票以及付账等。总之，老年人对互联网的多样化需求一点都不亚于其他人群。
1.3 老年人的生理和心理特点
从50岁到60岁这个阶段，明显地会出现一些衰老的迹象，主要表现在容易健忘，爱发脾气，认知过程缺乏适应能力；视觉模糊，色彩辨别力降低，视野范围和判断距离的能力通常大大不如过去；动作缓慢，手眼配合欠佳，听觉便开始逐渐减退。[3]总之，因此，随着年龄增长，工作效率逐渐下降。具体表现如下：
（1）近距离视力退化更大。比如在35厘米左右的读书距离内，视力减退的惊人，并伴有老眼昏花。据统计，70岁健康老人的视力超过0.6的只有51.4%。
（2）听力显著下降。特别是对较复杂和速度快的语言的理解，男性比女性减退的更明显。老年人并不知道自己的听力在下降，而是认为别人说话不清楚。
（3）记忆的减退，但也有自己的特点，比如老年人对往事的记忆清晰，而对新近发生过的事物或者新近学习过的内容遗忘较快；对需要将记忆材料进行组织加工使之进入长时储存方面的记忆力较差；老年人的意义识记减退较少，机械识记减退较多。例如，老年人对人民、地名、数字等东西的记忆效果就不好；
（4）思维能力弱化。在调查里，许多老年人常常抱怨自己已经不能像早先那样很好的思考问题了，这反映人的思维能力到老年时出现逐渐衰老的趋势。
2 以老年用户为中心的网站界面设计要点
在对老年用户做了研究之后，笔者认为适宜老年人的网站界面设计的总体原则是以人性化为本，同时注意网站的易用性，规范性，美观性，具体如下五点：
2.1 将操作任务化繁为简
在越来越强调人机交互的今天，对于老年用户来说，最好的人机交互就是简化操作任务，减少不必要的任务，[4]尽量让老年用户在网站上面的操作变得简单，同时又不宜出错。比如强调基本功能，尽量减少和弱化附加功能。如Gmail的登陆界面，简化到“登录信息+登录设置”即可，无须要其他的附加信息。
2.2 合理的信息显示
互联网的根本目的是提供信息，合理的信息显示包括两方面的内容：划分信息功能区和减少视觉密度。[5]
（1）划分信息功能区。当页面的信息较多时，为了避免视觉混乱，应该划分信息功能区。最重要的信息放在页面的视觉中心；同一类的信息放在一起，并与其他类信息间隔一定的空间；同一类的信息用同一种颜色或同一色系的颜色来表示；不同信息区又可以用不同背景色来区分。
（2）减少视觉密度。网站界面需表达的信息很多时，易造成界面看起来非常拥挤，信息挤在一团，对于老年人来说很难一眼就能获得所需的信息。因此，必须减少视觉的密度，比如：考虑适当的留白，适当的留白将使整个界面看起来清楚而美观；降低品牌识别logo、名称的大小，无需为了彰显品牌形象而刻意放大；使用简单的图形，尽量平面化，不要使用过度复杂的图像；使用空白空间，而非线条去区分文字内容；使用简洁的语句表达信息，避免内容过多等等。
如upcoming的首页设计，依据信息的不同类别划分板块，并按重要性摆放在相关位置。焦点活动咨讯配图放在视觉中心点，紧接着下面是活动信息介绍，左边的活动类型板块，右边是活动的辅助信息。信息安排布局井然有序，是划分信息功能区和减少视觉密度的最佳例子之一。
2.3 合理的文字规划
文字对于网站界面的作用不言而喻，对于老年用户来讲，网页文字的漂亮是建立在易读易辨的基础上的，合理的文字规划，主要表现为以下两个方面：[6]
（1）文字内容尽量简洁，配上有意义的图标或者图片，同时应该避免使用专业术语。字体的选择也要易于老年用户辨认，网页默认的字体是宋体。可以根据需要选择一些特别字体。例如，为了体现专业可以使用粗仿宋体，体现设计精美可以用广告体，体现亲切随意可以用手写体等等，但前提是一定要易于老年人辨认。
（2）井然有序的排版。有时候别出心裁的界面设计或许会带给使用者眼睛一亮、赏心悦目的视觉感，但无论何，井然有序的文字区规划，才易达成最有效、最舒适的效果。如有较多的说明文字，要让说明具有顺畅地阅读连贯性。举个例来说，一个向中对齐与一个向左对齐的文字区块，明显地，向左对齐的区块读起来顺畅多了，因为使用者在读完一行字后，自然而然往左下方继续读下去，不需要重新找寻开头，相较之下，向中对齐的区块看起来混乱多了。因此，有规矩地文字区规划将可大幅度提升用户界面的品质。
2.4 合理的色彩规划
网站界面的色彩对于老年人来说同样重要。老年人的视觉衰退很明显，一个好的色彩规划可以提高界面的视认性，从而提高操作的准确性和效率；可以减轻视觉上的疲劳。另外，通过色彩规划来增强界面的美感和亲和力。[7]
具体来讲，老年用户界面中，最好不要超过3到5种颜色。大区域最好使用浅色调，如白色、浅灰等。对于老年人而言，配色要采用视认性高的色彩，要加大色彩的对比度，背景与主体对比度要大，背景色不宜采用有金属反光的颜色，如银色和金色。对于重要的按钮或信息要用诱目性高的色彩来表达，但颜色不宜过多，且区域不可以太大，否则看起来过度混乱，缺少美感，也容易造成视觉上的疲劳。
2.5 细节为王
对于老年用户来说，细节同样重要，比如尽量使用有意义的图标，尽量不要使用生涩难懂的专业术语，注意提供精确的导航提示，提供声音控制，尽量减少噪音干扰，克制使用新技术的欲望等等。
3 结束语
关注老年人网站界面设计，是以人为本的需要，也是国内所有优秀设计师的责任。限于篇幅有限，对于老年人使用的网站界面设计，笔者也只能泛泛而谈，有所不足和欠缺，还望读者指正。同时，撰写本文，以期抛砖引玉，引起大家对老年人更多的关爱和设计出更多更好适宜老年人使用的产品。
参考文献：
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[3] 廖晔.网页界面设计及其学科相关性研究[C].湖南师范大学硕士学位论文，2006（04）.
[4] 赵侃用户体验设计――网页界面设计的重中之重[J].艺术与设计（理论），2010（09）.
[5] 何荣.浅析网站界面设计[J].科技信息，2008（26）.
Matlab是美国MathWorks公司设计的数学软件，主要包括Matlab/Simulink和GUI设计两大部分[1?2]。Matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、创建用户界面、系统仿真设计等，主要应用于工程计算、信号处理与通信、图像处理、控制设计等领域。
笔者在近几年的教学中，结合应用型人才培养的目标，采用CDIO工程理念，能充分根据学生的兴趣和爱好进行Matlab教学，针对其系统仿真和人机界面设计两大功能进行模块主题式教学，充分调动了学生学习的积极性。本文采用M文件和GUI界面进行了音乐播放器的设计，并总结了两者之间的联系。
1 基于M文件的音乐设计
1.1 Matlab播放音乐的前提
Matlab具有强大的功能，主要归功于强大的内置函数功能[3?4]。在Matlab中，可以借助sound函数来播放声音，其格式为：
sound（Y，FS） ：通过扬声器产生一个采样频率为FS的信号Y，其中Y的范围定义为-1.0≤y≤1.0，超过这个范围的值将被重新调整，以产生更符合人耳的声音。 同时当Y为N×2大小的矩阵时，可以通过该函数产生立体声。
sound（Y）：产生默认的采样频率为8 192 Hz的声音。
sound（Y，FS，BITS）：产生按位采样的声音，其中大部分的平台支持BITS=8 or 16。
同时可以通过wavwrite 产生*.wav视频/音频文件，其格式为：
wavwrite（Y，FS，NBITS，WAVEFILE）：写入一个采样频率为FS Hz，位数为NBITS （其中NBITS 必须为8， 16， 24或32）的数据信息Y，并生成相应的WAVE文件。如果产生立体声的数据需
图1 《荷塘月色》的简谱
依据《荷塘月色》简谱中的谱音，节奏，音节，高低音在matlab *.m文件中建立对应代码，依据响应函数实现。
paragraph1= [1 1 6 5 6 1 1 2 3 2 2 1 2 2 5 5 3 3 2 3 1 1 6 5 5 3 2 3 2 1 2 2 1 2 2 3 2 1 6 2 1；
0 0 ?1 ?1 ?1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ?1 ?1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ?1 0 0；
0.5 1 0.5 1 1 1 0.5 0.5 2 0.5 1 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2 0.5 1 0.5 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 2 0.5 1 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2]；
以上代码功能说明：第一部分为所演奏歌曲的谱；第2部分为各谱音对应的音调；第3部分为各谱音对应的音节。
1.3 歌曲播放
fs = 8000；
sound_pose = [0 2 4 5 7 9 11 0：12]；
y = zeros（1， sum（music（3，：））*fs + 1）； %初始化
cure_pose = 1；
for count = 1 ： length（music）
cure_sound_name = music（1， count）； %处理音乐
cure_sound_pose= sound_pose（cure_sound_name）；
%产生音乐
cure_freq = 220 * 2 .^ （（cure_sound_pose + rhythm + 3） / 12 + music（2， count））；
cure_sound = generate_tune（cure_freq， music（3， count）， fs）；
y（1，cure_pose：（cure_pose+ length（cure_sound） ? 1）） = cure_sound；
cure_pose=cure_pose+ length（cure_sound）；
为了歌曲播放的连续性，需要对其频率进行修正，其代码为：
function y = amendment（p， l）
if p < 0.2
y = p*5；
elseif p < 0.3
y = 1.8 ? p * 4；
else
y = 0.6 * exp（（0.3 ? p）/5）；
end
2 基于GUI的音乐设计
在Matlab 提供的GUI 上利用Matlab 语言编写核心代码并构建框架是一种不错的选择。这不但减少了代码编写的工程量，而且制作出的软件同时具有界面友好和能够方便进行各种数据处理及图像分析等特点[7?8]。图形用户界面（Graphic User Interface，GUI）的程序是在图形界面[9]下创建与用户交互的控件元素，使用户可以通过操作这些交互控件实现特定的功能，并且可以返回显示在程序界面相应的结果显示区域中[10]。本文通过GUI的GUIDE进行音乐键盘的设计来说明GUI的功能和使用。
2.1 总体界面显示
根据键盘的显示，通过GUI各功能键设置了音乐键盘，其总体设计包括单频发音模块、多频模块、播放谱曲模块、播放视频模块和关闭模块。
图2中键盘的黑、白键通过Pushbutton控件相应属性改变进行设置。
图2 音乐键盘的总体设计
2.2 部分按键代码实现
（1） 关闭功能模块
通过设置一个push button键来实现，在该键callback下，编写该回调函数。程序如下：
selection=questdlg（[′是否关闭′，get（gcf，′Name′），′窗口？′]， ...
[′Close ′，get（gcf，′Name′），′...′]，′是′，′否′，′是′）；
%当选择退出按钮时，得出一个问是否确定关闭的框
if strcmp（selection，′否′）
return；
else
clc；
clear all；
delete（gcf）；
end
（2） 多频功能模块
通过设置一个radio button 来实现双音多频的功能，当选中该按钮时，则增加它的频率分量。使其含有丰富频率分量。通过设置一个全局变量，当选中该控件时，全局变量的值改变，程序如下：
function duopin_Callback（hObject， eventdata， handles）
global r；
r=get（handles.duopin，′value′）； %多频的按钮是否选中
2.3 歌曲的显示
通过查阅资料，发音频率对应的表达式为f=440*2^（（f0-49）/12），当所发音为低音时f0的取值为31～37，发中音时f0的取值为40～46，发高音时f0的取值为49～55。播放音乐可以通过设置一个push button键来实现，通过编辑该键callback功能通过wavplay函数就可以播放该歌曲了。
A=440； %标准音A
ft=44100； %频率
f0=ft/2；
scale12=A4/2^（9/12）*2.^（（0：11）/12）；
ma1=[1 3 5 6 8 10 12]； %七音符
score=[1 1 5 5 6 6 5，...do do sol sol la la sol?
4 4 3 3 2 2 1，...fa fa mi mi re re do?
5 5 4 4 3 3 2，...sol sol fa fa mi mi re?
5 5 4 4 3 3 2，...sol sol fa fa mi mi re?
1 1 5 5 6 6 5，...do do sol sol la la sol?
4 4 3 3 2 2 1]；%fa fa mi mi re re do? %乐谱
3 结 语
Matlab具有强大的图形显示功能，同时具有丰富的人机交互界面设计的功能，通过Matlab中的GUIDE创建GUI设计时，既能将已有的M文件进行仿真，又能将仿真的图形结果通过人机交互的方式显示，从而给使用者留下更形象、深刻的印象。而在GUI设计时，可以将设计的GUI界面保存为Fig文件的同时生成对应的M文件，方便用户随时进行编辑处理。利用Matlab/GUI进行界面设计可以为用户提供友好、方便、形象的图形显示和数据分析处理，将会在教学和工程应用上带来良好的效果。
参考文献
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wavwrite（Y，FS，WAVEFILE）：产生WAV文件时 NBITS=16 b。
中图分类号：TP277.2 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03
0 引 言
在桥梁工程领域，随着各类自然及人为灾害的增加，对桥梁稳定性监测和预警的要求也越来越高。目前，桥梁监测主要集中在桥面、桥墩等桥体的监测，而对于桥梁桥墩所在基质（基础地质条件）的监测却相对较少。基质是桥梁稳定的重要基础，当基质经过流水冲刷，地质条件发生变化时，桥墩的稳定性会随基质变化直接影响整个桥梁的稳定性。
本文设计了一个基于CC2530无线传感网络，利用GPRS通讯及云服务器的桥梁基质监测系统。实现了将监测所得的各桥墩基质高度数据上传至云服务器处理并预警的功能。
1 系统简介
系统设计包含物联网层、承载网络和应用层三个部分，其中物联网层将CC2530作为基础，设计监测基质高度的无线传感器，每个桥墩都安装一个传感器作为ZigBee无线网络的终端或中继设备。协调器与SIM900A通过串口进行数据通讯，控制SIM900A连接GPRS，通过GPRS网络发送数据至服务器或接收来自服务器的指令。系统基础结构如图1所示。
根据ZigBee网络的特点[1]，网络内使用短地址进行通讯，而重新组网后短地址可能会发生变化，系统设计使用CC2530的长地址（IEEE地址）作为区分唯一设备的ID，长地址为64位全球唯一识别码，不会更改。服务器数据库保存桥墩的长地址，每次终端注册时数据库更新长地址对应的短地址。物联网层与服务器通讯简图如图2所示。
系统设计一座桥只有一个协调器和GSM模块，即一座桥只有一个确定的IP地址和端口。如图2所示，系统要与某座桥的某个桥墩进行通讯的步骤为：查询桥墩绑定的长地址――查询长地址对应的IP、端口及短地址――往IP和端口发送包含短地址的数据――IP对应的GSM模块收到数据――发送到协调器――通过短地址发送到终端。如此，系统即可实现服务器与多座桥不同桥墩传感器之间的通讯。
2 系统硬件设计
2.1 基质监测传感器设计
由于桥梁桥墩基质测量的特殊性，没有现成的即方便又经济的传感器可以使用，论文以CC2530为核心芯片设计了一款综合测量和无线通讯传感器。传感器采用磁环+普通的霍尔传感器作为测量部分[2]，CC2530作为中控部分，磁环和塑料垫片相隔放置于一定长度的PVC管中，一个磁环和垫片的高度为5 mm，即测量的精度为5 mm。传感器样机如图3所示。
图中所示为横向放置，正常安装时为竖向安装，传感器底座和PVC管为一体，穿过CC2530电路板，两者之间可以相互移动，当有位移时，电路板上的霍尔传感器感应到变化则通知CC2530产生一次中断，每产生一次中断移动5 mm距离。传感器在桥墩上安装的示意图如图4所示。
由图4可知，无线传感器的CC2530部分与大钢管为一体，安装固定在桥墩上，底座、PVC管同小钢管固定，PVC管穿过CC2530的感应器，小钢管套入大钢管内，底座沉入水底与基质接触。当基质高度降低时，小钢管跟随降低，当降低高度达到分辨率5 mm时，CC2530产生一次中断，系统监测到高度变化后，传感器计算当前高度，将高度数据通过协调器发送到服务器。
2.2 协调器设计
协调器电路设计与常用CC2530电路设计类似，加入SIM900A模块，利用串口与协调器通讯。其样机如图5所示。
2.3 供电设计
考虑到设备都在户外运行，系统设计协调器和传感器都采用太阳能板+蓄电池的供电模式。
3 CC2530程序设计
根据系统功能，程序设计分为协调器程序和无线传感器程序两个部分。无线传感器可以作为终端或中继使用。
3.1 协调器程序设计
协调器主要用于数据处理，组建ZigBee网络，接收桥墩的监测数据并通过SIM900A发送到服务器，接收服务器的控制查询数据并将数据下发至终端或中继设备。程序主要分为组网、串口通讯、无线通讯三个模块。
在组网程序方面，协调器运行Z-Stack协议栈与终端或中继设备组网，该部分程序只需在Z-Stack协议栈[3]基础上稍做修改即可。
串口程序的设计主要使用AT指令与SIM900A模块进行通讯。通过程序设计，让CC2530根据AT指令模式发送和接收数据并判断命令类型，实现GPRS连接和数据传输。与服务器间的数据通讯通过UDP实现。
无线通讯程序主要接收处理桥墩终端上传的数据，包括注册、心跳、高度数据、报警等，将数据按照协议格式通过串口和GPRS发送至服务器。处理串口转换过来的相关指令并发送至桥墩终端。协调器端程序流程图如图6所示。
3.2 终端传感器程序设计
终端传感器的主要功能包括与协调器组网通讯，接收协调器指令进行查询、设置基质初始高度等，监测基质高度变化，并将变化后的高度数据发送至协调器。按照功能区分，将终端程序的设计分为组网程序、传感器程序和无线接收处理三个模块。传感器端程序流程如图7所示。
图7 传感器端程序流程
终端组网程序同样使用Z-Stack协议栈，在协议栈的基础上稍做修改，组网时读取短地址和长地址并发送到协调器。
传感器程序主要利用I/O口中断，每中断一次表明基质高度发生5 mm变化，程序根据初始设置高度值计算当前高度并上报至协调器，若短时间内高度变化过快则发送报警指令等。
无线数据处理模块主要处理来自协调器的指令，包括查询、设置高度等指令。程序接收到指令后，根据协议做相应的处理。此外，程序还设计了1分钟定时向服务器发送心跳的功能，以表明设备在网，方便服务器处理。
4 云服务器功能设计
云服务器是系统运行的核心部分，论文所用系统将阿里云的云服务器作为基础，设计数据库和应用，实现桥梁基质的实时监测。云服务器主要包含数据库设计，网络通讯设计和应用层设计三个模块。人机界面设计如图8所示。
数据库设计使用SQL Server2008进行数据管理，根据系统功能数据库保存桥梁各桥墩传感器的长地址和短地址，保存每座桥梁SIM900A的IP地址和端口及每个桥墩的高度数据等。
网络通讯设计主要用于服务器跟桥梁和桥墩传感器之间的通讯。论文使用UDP完成，根据设计的通信协议以及数据库功能保证通讯正常进行。通讯指令包含注册、心跳、高度数据、设置、报警等类型。
应用层设计主要是人机界面设计。论文采用地图供应商提供的接口[4]，将监测的桥梁以地图模式显示，此外，还包括设备绑定、查询、报警等功能。
图中左侧为各桥梁以及桥墩的信息，中间为当前桥梁的地图位置，下方为桥梁各桥墩的基质高度信息。菜单包括绑定传感器、设置等功能。
5 结 语
本文设计了一种监测桥墩基质高度变化的传感器，利用ZigBee网络+云服务器实现了实时监测桥梁桥墩基质高度变化的功能，系统设计友好的人机界面将监测数据进行直观展现，系统无需人工值守即可实现远程实时监测、报警等功能。目前，该系统已在丽水市宣平港大桥投入测试阶段，测试期间系统稳定，各项功能均正常运行。
参考文献
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[3]曾宝国.Z-STACK协议栈应用开发分析[J].物联网技术，2011，1（3）：71-73.
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[5]林元乖.基于物联网技术的休闲农业智能监测与培育系统[J].物联网技术，2014，4（5）：78-79.
1引言
安钢计量信息平台系统设计包括系统总体设计和详细设计，包括硬件及软件两部分，主要描述的是该系统的组成与运行过程。按照计量信息需求及的实际情况，系统采用浏览器/Web/数据库服务器三层分布式结构。计量信息共享平台是一个人机对话系统，从物理机构上看，它主要是由计算机、硬件设备、软件、数据和用户组成。
为达到本系统设计目标，在设计中遵循以下几个原则：实用性，可用性，先进性，易用性，人机分工合理性几个方面。根据信息平台的实际情况，对各个具体功能和细节进行分析和系统开发，根据用户需求，在Windows环境下，采用当前最为流行的开发工具进行开发，建立人机友好，可视化的用户界面，输入方便快捷，输出信息易读易懂。
2体系结构设计
本信息共享平台采用三层B/S结构，B/S结构中只安装一个服务器，而客户端采用浏览器运行软件。在数据管理层和用户界面增加了一层结构，称为中间件，使整个体系结构分为三层。中间件主要提供以下功能：负责客户机与服务器、服务器与服务器间的连接与通讯，实现应用与数据库的高效连接。这种三层结构在层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。
3系统总体设计
图1系统功能结构图
根据系统的要求，在建立计量信息共享平台之前，首先做好数据的采集工作。统一数据是建立信息共享平台的基础。在计量信息共享平台上，数据层是基础，通过数据的共享和交换处理形成信息，然后利用技术手段把信息总结、分类和归纳形成知识层，在此之上提供管理与决策支撑。根据系统的需求分析，确定系统的功能如下：基础数据、电能计量、动力量数据处理、轨道衡数据处理、工作计划、供应处数据、管理查询、权限管理、设备维护、设备信息、生产数据、实时监控、数据查询、数据维护、采集数据上传、原始数据查询、组织机构等功能。整个系统的功能结构图如图1所示。
4整体网络方案设计
安钢计量信息共享平台的建设，首先是网络系统的建设，整体网络采用千兆义太网技术，在硬件网络布线设计上采用了分层的结构，分为：核心层、汇聚层、接入层。
网络核心层采用2台高性能万兆路由交换机ExtremeAspen8810交换机组成，放置在数据中心机房作为核心设备，提供与四个汇聚交换机的互连和服务器的连接。网络汇聚层设置四个节点(网络交换中心)，分别放置在回皮轨道衡、计控部、热送称、黑河路，每个汇聚层节点配置一台高性能的Extreme的SummitX450汇聚交换机。对于接入层，有的地方使用已有的DlinkDES系列交换机，有的地方节点数较少，甚至只有一个节点，就直接连到汇聚层交换机上。接交换机的地方有：回皮轨道衡交换中心在计控仓库、焦粉称、西站配置三台接入层交换机；计控部交换中心在250t/300t称配置一台接入层交换机；热送称交换中心在进厂称配置一台接入层交换机；黑河路交换中心在三炼轨道衡配置一台接入层交换机。四个交换中心共配置6台接入层交换机。其网络拓扑结构如图2所示。
图2安钢计量数据网络拓扑结构
5软件详细设计
5.1软件平台设计
操作系统：选用MSWindows2000高级服务器；数据库系统：选用MSSQL2000；系统采用三层B/S的逻辑体系结构，前端用户界面为浏览器。在数据库和前端业务界面之间为业务逻辑层。采用微软.NET框架开发。对外的服务功能以Web服务的形式提供。
5.2信息共享平台整体结构设计
从逻辑功能角度分析，把该系统分为应用系统和支撑系统两大部分。支撑系统是整个系统继承的物质基础，包括计算机系统、通讯网络系统、数据库系统和工具层。应用系统是建立在支撑系统之上，根据在子系统中的作用领域又分为计量数据管理系统和现场数据采集两个应用子系统，两者之间通过支撑系统的网络通讯系统实现物理集成，通过数据库系统实现信息集成。系统基本结构图如图3所示。
5.3数据采集层系统设计
数据采集层完成现场数据的采集，包括能源量采集系统的升级，物资量采集软件的编制与更新，它是信息共享平台的数据来源。
能源量采集网络采用”893”单总线结构。硬件上把所有能源量计量网络划分为四个小的子网络，每个网络设一个数据采集子站，由子站完成各子网内的数据采集，子站就近通过光纤在义太网上进行数据交换和网络控制，同时设立一个中心站完成数据的汇总、分析和网络传输。软件使用北京亚控公司的组态王软件对能源量采集系统进行开发。对电量采集数据，使用自编的数据采集软件把全部电站的结算电表数据实时采入计算机数据库，并进入数据中心数据平台，由数据中心按不同用户的需要对授权用户提供数据查询与监控。物资量采集程序开发工具使用Delphi6.0+MSDE数据库进行开发，完成数据采集任务，并存入本地采集站的数据库中，由远程数据库服务器通过“存储过程”完成将本地的数据上传到数据库服务器，经过加工、处理后提供和授权用户查询。
系统采用上传模型：(采集上传的数据主要包括：能源量数据、轨道衡计量数据、汽车衡计量数据、皮带称计量数据、在线称计量数据、电量计量数据。)
图3系统基本结构图
5.4管理层系统设计
管理层完成对现场计量数据的采集和管理、分析与应用等功能，整个系统采用三层B/S模式结构，数据存储部分由SQLServer2000完成，业务逻辑层使用开发完成，表示层使用完成开发。系统主要完成系统中提供的能源量及物资量数据的归类、处理、及相关功能的实现，是信息共享平台的主要部分。
5.5支撑系统设计
被分为四个层次：计算机层、通讯网络层、数据库层、工具层。
工具层介于应用系统和计算机网络/数据库系统之间的软件工具的集合。包括开发工具和集成工具。数据库层是计量数据网络系统中所使用的数据库系统，处于通讯网络层之上，在计算机网络的支持下，为应用系统提供信息存储、管理、共享和集成的手段。本系统涉及数据采集系统的本地数据库及管理信息系统的数据库。计量信息共享平台均采用关系模型。数据库的设计关键是表的设计，信息共享平台应用的数据库表有两种：本地数据库表；管理层数据库表。通讯网络层是计量数据网络系统中数据通讯的载体和枢纽，计量信息共享平台通过完落系统，是计算机之间、计算机与计量设备之间连接，实现了整个系统的网络集成，支持和保障了计量数据网络系统的信息集成。采用混合型网络拓扑结构，TCP/IP协议。计算机层是支撑系统的底层。本系统要求客户端计算机为PⅢ以上，安装Windows2000Professionnal；服务器设计为双冗余、群集方式，运行MicrosoftWindows2000AdvanceServer。
5.6人机监控界面设计
监控画面是人机交互的界面，一个软件系统是否成功，最终的检查标准是它能否使用户感到满意。本系统人机交互包括两个方面：一方面是人对系统的输入，包括向系统下达的命令，提供的命令参数和系统所需要的其它输入信息；另一方面是系统向人提供信息，即输出。输出信息一般有三种：提示信息；系统向人报告的计算或处理结果；系统对输入操作的反馈信息。本着使用简便、界面一致、及时反馈与美观的原则，结合计量信息共享平台的功能需求，应用面向对象的方法进行系统的人机界面设计。
6结束语
以上详细论述了安钢计量信息平台的总体设计和详细设计，将整个系统按照横向和纵向分层介绍，采用具体的方案设计了安钢信息计量平台。该系统在实际中得以很好的应用。
参考文献
[1]杨海鹰，，陆婉珍.信息管理系统应用设计.现代科学仪器［M］，1996(1)：32~45
[2]黄梯云，李一军.管理信息系统［M］.北京：高等教育出版社，1999.34~40
[3]做好能源计量工作的三点意见［J］.中国计量，2006(12)：4~5
[4]陈燕.重庆大学人事管理系统的设计与开发：[硕士论文].［D］保存地点：重庆大学图书馆，2002.
[5]王鹏，董群.数据库技术及其应用.［M］北京：人民邮电出版社，2000.1：101~171
关键词：生产现场无线数据采集终端造型设计
根据数据采集器的用途不同，可将其分为两类：有线数据采集器和无线数据采集器。无线数据采集器是为适应现场数据采集和扫描笨重物体条码等脱机使用场合而设计的。无线数据采集器主要用于生产制造、仓库管理、销售窜货追踪、企业资产管理[1]等领域。随着生产过程、管理、装备信息化步伐的加快，生产现场数据无线采集终端将得到快速的发展[2，3]。国外应用于生产现场的无线数据采集器主要有具备存储功能的手持数据采集器、无线条码扫描器及数据采集器、LED生产管理显示看板[4]等；国内这种产品还很少。而且面对众多的零、部件加工车间大量的现场数据实时控制如何进行；不同层面上的制造与管理人员如何能实现更好地在线沟通；现场的操作方式与持握方式怎样？等等，这些问题在现有国内外的产品中均没有得到综合的体现，本设计正是针对上述问题展开，从实现在制造物流中的顺利、快捷、体现个性的沟通方面进行了探索。
1产品形态设计
根据应用人群为工厂中的工人和管理人员，产品必须赋予抗摔防震、耐脏的功能，所以在产品形态设计上必须给人予结实有力、浑厚大气的感觉，作为工厂的建设者还应体现出产品的尊严，体现持握产品的人的象征感，这种感觉使他带着自信和积极认真地态度去迎接每一份工作，故本产品并没有采用一般工业产品的仪器使用的象征感觉。采用富有个性和流行时尚感的造型设计，增加了造型的亲切感与使用的舒适感，一种当家作主和被尊重的感觉。在颜色上采用易耐脏并且流行的有时尚感的银灰色和给人以稳重感的深蓝色。
2产品持握方式设计
根据生产现场数据采集的特点，在生产现场的工位、检测点、材料、工具的出入口以及巡检人员等配置生产现场无线数据采集器，实现作业现场数据实时采集与通讯。
对于生产工位的工人，一般双手经常处于工作状态，为了不影响工作效率，又能实时传递生产信息，所以将采集器设计成戴在的胳膊上，并尽量靠近头部，用语音输入生产现场物流传递信息，在技术交流和临时通知方面提高效率
对于工厂管理人员，可以采用手持、戴在胳膊上两种方式。手持时，在生产现场通过扫码器快速识别各种部件，灵活地运用语音、键盘、扫码等功能实现实时的数据在线通讯。
键盘采用推拉式，屏幕显示方式可以实现纵横向切换。
3无线数据采集信息界面设计
在操作方式的选择上，避免触摸屏操作易出错、寿命低、成本高等缺点，采用按键方式。
人在进行操作机器时，主要受价值和动机目的支配[5]，在设计中要考虑人视觉、思维、动作的习惯过程，使操作界面的设计符合人的日常习惯，使产品容易掌握和不易出错。为了减少操作的不确定性，按钮的设计采用不同执行操作发出相应的声音和光的变化，以增加人们的操作信心与可驾驭感。
在数据采集的过程中，可能会遇到同一种零部件重复读入的情况，还有可能是同一种零部件，由于不在同一个位置所导致的重复录录情况。在进行易出错界面设计时，根据用户的使用出错频率改进设计。对输入数据的域值进行设定，当输入值大于该值时就要对操作员进行提醒，使之尽量减少出错的发生。
3.1数据采集的信息界面设计在界面设计时，设计师不应当提供过多的选择可能性。录入时只需输入被采集物品的编号，填上数量即可完成采集。如图4所示。并根据被采集件输入的频次，决定检索的次序，使专用部件的搜索快捷、方便。如有临时添加的信息，通过语音输入与求助键配合使用，使物流实现准确快捷的传递。整机的物流识别可采用条码扫描录录。数据采集器的操作程序可根据实际的需要进行编制，充分考虑操作使用过程的方便、灵活和通用性。
3.2数据传送的信息界面设计数据传送功能有数据的下载和上传。
数据下载时通过要件按钮将需要数据采集器进行确认的零部件信息从计算机中传送到数据采集器中
数据上传时将采集到的零部件数据通过发件按钮将数据传送到计算机中去。
数据采集器的菜单，可以将所要完成的系统功能加入，如：零部件入库、出库、补货和盘点等。同一批数据，既作为入库数据又作为出库数据，给操作带来了方便，减少了数据的再次读入。
4耐用与节电功能设计
为了防护采集器的屏幕，在采集器的两侧和中间屏幕部分装有减震功能的防震橡胶，可承受一般的撞击，即使跌落在地板上，也能正常运作；自动的省电运行模式设计，10秒无操作自动进入省电运行模式，按任意键自动“唤醒”。所以，使用两节普通7号电池能正常使用达一个月以上。
