人机交互界面UI简介
 
 
如需转载请标明出处：http://blog.csdn.net/itas109 
 QQ技术交流群：129518033
 


 
文章目录
 
人机交互界面UI简介
前言
1.命令行界面 CLI
2.文本用户界面 TUI
3.图形用户界面 GUI
4.实体用户界面 TUI
5.语音用户界面 VUI
6.自然用户界面 NUI
 

 
前言
 
人机交互界面（User Interface，简称UI）是系统和用户之间进行交互和信息交换的桥梁。
 
用户向UI输入信息，UI将用户的输入翻译成机器语言，交由机器来处理，机器将处理结果在UI上转变成人类可知的信息，再输出给用户。
 
1.命令行界面 CLI
 
命令行界面（Command-Line Interface，CLI）是在图形用户界面GUI得到普及之前使用最为广泛的用户界面，通常不支持鼠标。
 
典型应用：
 
bash、sh…
MS-DOS
cmd命令提示符
Windows PowerShell
 
2.文本用户界面 TUI
 
文本用户界面（Text-based User Interface，TUI）是图形用户界面GUI出现之前常见的人机交互形式的用户界面。和GUI一样，TUI可以使用整个屏幕区域并接受鼠标、快捷键和其他输入。
 
与GUI相比，TUI对系统资源要求更低，对相关软件依赖少，对终端的要求更低，程序体积较小，更加稳定。
 
与CLI相比，TUI交互更加灵活，信息展示方式更符合人类直观感受，操作较为简单，学习曲线较平缓。
 
 
典型应用：
 
Ghost
Midnight Commander(https://github.com/MidnightCommander/mc)
vi
 
典型应用库：
 
curses
ncurses(https://invisible-island.net/ncurses/)
pdcurses(https://pdcurses.org/)
CDK
Newt
Turbo Vision(https://sourceforge.net/projects/tvision/)
早期版本的Visual Basic
 
3.图形用户界面 GUI
 
图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
 
典型应用：
 
Microsoft Windows
X Window System(unix-like、Linux)
macOS
Android
iOS
 
4.实体用户界面 TUI
 
实体用户界面（Tangible User Interface，TUI）是一种用户界面，它是指用户通过物理环境与数字信息发生交互行为。
 
典型应用：
 
VR虚拟现实
AR增强现实
 
5.语音用户界面 VUI
 
语音用户界面(Voice User Interface，VUI)是指使用语音方式交互的用户界面。
 
典型应用：
 
小米 小爱同学
阿里 天猫精灵
Apple Siri
Amazon echo
 
6.自然用户界面 NUI
 
自然用户界面（英语：Natural user interface, NUI）是指一类无形的用户界面。NUI只需要人们以最自然的交流方式（如语言和文字）与机器互动。
 
 
License
 
License under CC BY-NC-ND 4.0: 署名-非商业使用-禁止演绎
 
如需转载请标明出处：http://blog.csdn.net/itas109 
 QQ技术交流群：129518033
 
 
Reference:
 1.wiki

#基于LabVIEW的WIFI通信人机交互界面设计#
 

 
文章目录
 
前言
一、LabVIEW简介
二、LabVIEW人机交互界面的软件设计
三、 LabVIEW人机交互界面测试
总结

 
 
前言
 
我们可以使用多种编程软件对实验数据进行处理，比如：C++、MATLAB、Python、JAVA、LabVIEW等。大多数主流的测试仪器和数据采集设备都有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常方便地控制这些硬件设。利用LabVIEW进行数据处理、分析、显示及存储十分方便，并且可以设计人机交互界面。因此本系统选择LabVIEW对数据进行处理，在电脑端利用LabVIEW设计人机交互界面，对实验数据进行存储与处理。
 
 
 
一、LabVIEW简介
 
LabVIEW是美国国家仪器（NI）公司开发的一款可以用图形代替文本语言进行编程的程序开发环境，与C语言、BASIC不同的是，C语言和BASIC开发环境是利用文本进行编程，而LabVIEW是利用图形进行编程，十分简便方便。
 LabVIEW图形化编程语言有很多的优点：
 1．LabVIEW有强大的函数库和便捷的程序调试工具，函数库包含串口、GPIB、数据采集、数据存储、数据处理等，几乎可以完成任何编程功能，程序调试工具可以设置断点、单步运行、以动画形式显示子VI的结果。
 2．LabVIEW采用数据流编程方式来控制函数执行的先后顺序。
 3．在LabVIEW的前面板上可以创建许多控件，控件的外形与传统仪器的外观很相似，视觉效果好。
 
 
二、LabVIEW人机交互界面的软件设计
 
人机交互界面的设计使用LabVIEW图形化编程语言，LabVIEW的前面板设计如图1所示。
 
 图1 LabVIEW前面板
 在前面板上设置4个字符串控件，分别为“输入实验名称”、“实验步骤”、“实验接线图”以及“IP地址”。然后设置一个数值输入控件用来输入“端口号”，设置一个波形图控件用于显示实验曲线，设置一个表格控件用来存储实验数据。
 
 图2 LabVIEW后面板
 后面板设计如图4.9所示，整个设计采用平铺式顺序结构，该结构包含两个子程序框图。平铺式顺序结构可以确保子程序框图按照一定的顺序执行，平铺式顺序结构的数据流不同于其他结构的数据流。所有连线至帧的数据都可用时，平铺式顺序结构的帧按照从左至右的顺序执行。每帧执行完毕后，将数据传递至下一帧，即一个帧的输入可能取决于另一个帧的输出。
 第一个子程序框图里面包含两个while循环结构，第一个while循环的功能是网络数据接收，第二个while循环的功能是对接收的网络数据进行存储，储存在表格里，并绘制数据曲线图。网络数据接收是通过调用LabVIEW的TCP协议来实现的，包含“打开TCP连接”、“读取TCP数据”、“关闭TCP连接”函数。“打开TCP连接”函数可以打开指定的TCP网络连接，该网络由前面板的“IP地址”和“端口号”指定。“读取TCP数据”函数用来从TCP网络连接读取字节，并通过数据输出返回结果[21]。“关闭TCP连接”用来关闭TCP网络连接。首先通过“打开TCP连接”函数来建立网络连接，网络连接成功后会进入第一个while循环，不停的去读取网络传输的数据，由于网络传输的数据是字符串格式，所以要通过“十进制数字符串至数值转换”函数将字符串中的数值字符转换十进制整数，并通过数字返回。在第二个while循环中设置了一个比较函数，当传输的网络数据不等于68859时，将该数据传到表格控件和波形图控件，从而将数据同步输入至表格中存储，同时实时显示数据曲线。第二个while循环10次，当计数次数超过10次时，会结束循环，这样每次TCP连接可以传输10个数据。
 第二个子程序框图中包含“连接字符串”、“获取时间日期字符串”、“搜索替换字符串”、“拆分路径”、“创建路径”函数，网络数据传输到第二个子程序框图，可以导入“.txt”格式文件，文件以当前时间日期命名。
 在前面板上填入IP地址和端口号，运行程序即可与WIFI模块建立连接，在表格控件上可以显示传送的数据，在波形图控件上可以显示这些数据所形成的图形，同时将实验数据导入以时间日期命名的“.txt”格式的文件中。
 
三、 LabVIEW人机交互界面测试
 
以电容式传感器的位移实验为例，在LabVIEW前面板上输入实验名称、实验步骤，填入IP地址192.168.43.98和端口号8086，运行程序即可与WIFI模块建立连接，如图3、4所示。
 
 图3 LabVIEW前面板
 
 图4 利用LabVIEW连接WIFI模块
 按下按键KEY0便可向LabVIEW发送数据，在前面板的表格上可以显示传送的实验数据，在“实验曲线”控件上可以显示这些数据所形成的曲线，如图5所示。
 
 图5 在前面板上显示实验数据
 经测试，LabVIEW人机交互界面可以对WIFI模块传输的实验数据进行存储、显示、处理，完全满足本系统需要对实验数据进行处理的要求。
 
总结
 
上位机软件设计使用LabVIEW对其前面板、后面板进行设计。通过ATK-ESP8266WIFI模块与LabVIEW进行WIFI通信，将实验数据发送至电脑端，在电脑端利用LabVIEW在前面板上显示实验数据、生成数据图像，从而对实验数据进行处理，简化实验步骤，提高实验效率。
 
PS：LabVIEW源文件在博主上传资源中可供下载，免积分。

第六章 人机交互界面表示模型与实现
 
1.表示模型（第二版课本P99）
 
       使用人机交互界面的表示模型和形式化的设计语言来分析和表达用户界面的功能以及用户和系统之间的交互情况，并且界面表示模型能方便映射到实际的设计实现。常用的表示模型有：
 
       行为模型：用户和任务角度 COMS   UAN   LOTOS
 
       结构模型：系统角度 状态转换网络和产生式规则
 
       事件-对象模型：人机交互活动归结为事件与对象的相互作用
 
       表现模型：人机交互界面表现的具体描述方法
 
1.1 行为模型（第二版课本 P99）
 
 
1.2 结构模型（第二版课本 P109）
 
 
1.3事件-对象模型（第一版课本 P137）
 
        对话独立性：在系统设计和实现时，强调人机交互界面和业务的分离，即界面和系统的业务或者数据模型不互相影响，彼此独立。强调对话独立性，可以更好实现系统的扩充和重用。
 
        语义反馈：实时反馈界面的状态和用户操作的细节，以便用户能够清楚的了解当前操作的过程。
 
        在行为模型中，GOMS和LOTOS都没有考虑对话独立性和语义反馈，UAN则强调了语义反馈，基于事件-对象模型较好兼顾了对话独立性原则和语义反馈原则。
 
 
1.4 表现模型（第二版课本 P122）
 
 
6.界面描述语言（第二版 P）
 
       界面描述语言一般分为：命令式语言和陈述式语言。命令式语言要求编程人员明确的指定如何执行任务，陈述性语言要求编程人员只需指定任务要做什么，陈述性语言要比命令式的语言更为抽象。
 
几种常见的陈述性语言：用户界面标记语言(UIML)、扩展界面标记语言(XIML)、XML用户界面语言XUL。
 
2.软件结构和实现
 
       将详细设计的结果——界面的表示模型转换成能在硬件上运行的交互系统，实现交互系统的开发环境提供了有效的转换手段，把概要设计和应用规则转换成可以执行的软件，开发环境为程序员提供了不同层次上的支持。
 
       窗口系统：提供设备独立性和资源共享
 
       用户界面管理系统：抽象层次更高的支持交互系统实现的开发环境
 
       支持复杂人机交互系统的实现的软件体系结构：E-O模型、Seeheim模型和智能体
 
2.1 窗口系统（第二版 P127）
 
（1）窗口系统定义：
 
       强调为程序员提供硬件设备的独立性，为单一输入输出设备创建多个抽象设备来实现资源共享。设备独立性和多任务管理是窗口系统最重要的两个特性。
 
（2）窗口系统结构：
 
      在各个应用程序内部实现和管理多任务    
 
      在操作系统核心集中处理多任务管理
 
      多任务的管理可由独立的管理程序进行管理，应用程序通过调用该管理程序提供的接口来实现对多任务的管理和设备的独立性操作。例如客户/服务器结构，资源管理器是窗口系统的核心，负责多任务的管理。
 
（3）交互事件处理：应用程序内部事件处理循环  事件注册方式
 
（4）交互组件开发包：一般的窗口系统，输入和显示是分离的，许多语言提供了用于开发交互系统的开发软件包，交互系统开发软件包在支持窗口管理的基础上增加了另一种抽象，它把输入和输出的行为结合起来
 
（5）交互框架：交互系统根据所用的交互设备和交互方式的不同而不同，移动设备适合于笔式的交互，桌面应用主要有两种交互方式：桌面方式和浏览器方式。
 
（6）MVC模型
 
    MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照模型 (model)、视图（View）和控制（Controller）的方式进行分离，形成模型层、视图层、控制层三个层次；模型负责业务流程和状态的处理以及业务规则的制定，视图代表用户交互界面，控制器将模型映射到界面中，处理用户的输入，每个界面有一个控制器。
 
优点：可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图
 
视图与控制器的可接插性，允许更换视图和控制器对象，而且可以根据需求动态地打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换
 
模型的可移植性，因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模型独立地移植到新的平台工作
 
缺点：增加了系统结构和实现的复杂性：对于简单的界面，严格遵循MVC，使模型、视图与控制器分离，会增加结构的复杂性，并可能产生过多的更新操作，降低运行效率
 
视图与控制器间的过于紧密的连接：视图与控制器是相互分离、但又确实联系紧密的部件，视图没有控制器的存在，其应用是很有限的
 
视图对模型数据的低效率访问：依据模型操作接口的不同，视图可能需要多次调用才能获得足够的显示数据
 
（7）Struts模型
 
       Struts的体系结构实现了MVC模式的概念，它将这些概念映射到web应用程序的组件和概念中；视图（View）――JSP页面和表示组件；控制器（Controller）――ActionServlet和ActionMapping ；模型（model）――系统状态和商业逻辑JavaBeans
 
2.2 UIMS（第二版 P145）
 
       软件包功能有限，开发费用高，并且使用困难，比软件包更高层次的抽象是用户界面管理系统（User Interface Management System UIMS），支持用户界面的表示、设计、实现、执行、评估和维护，能够为用户提供一致的人机界面，以极其友好的方式与用户进行人机交互，并能使开发者几乎随心所欲地使用此开发工具进行软件开发。
 
（1）对话独立性
 
定义：业务与界面的分离
 
优点：可移植性：用于不同的系统
 
         可重用性：对话独立性增加了元素的可重用性
 
         界面多样性:开发不同形式和风格的界面适应不同用户和环境
 
         定制界面：按照设计人员和用户的方式和风格进行设计
 
应用和界面的关系：
 
对话独立性要求二者分离，但是二者存在密切的关系，界面表现为应用服务，应用所需要的外部数据由界面传输，应用内部数据和状态通过界面展示给用户。
 
交互系统三要素：应用层、表现层、对话控制层（程序和表现的通信）
 
（2）UIMS的表示方法
 
●表现层：涉及用户输入输出信息的处理
 
       如何处理和表示图形的输入输出、如何适应多媒体的需要、如何适应智能人机界面规格说明的需要。
 
●对话控制
 
    基于语言：菜单网络、状态转换网络、上下文无关文法、事件语言、面向对象语言
 
    基于图形
 
    基于应用语义过程
 
●应用层
 
       对象-算子表示：对象对应于应用程序的数据结构；算子对应于人机界面调用的应用子程序。
 
基于关系和一阶逻辑的表示：关系用来表示应用程序中的数据结构，而一阶逻辑模型用来表示应用子程序。
 
2.3 支持复杂人机交互系统的实现的软件体系结构
 
（1）Seeheim模型（第一版 P155）
 
       Seesheim模型是基于对话独立性的概念，界面表现与应用通过一个控制单元实现松散耦合。表现部件负责人机交互的外部表现；对话控制是用户和应用程序之间的协调器，控制二者对话的形式；应用接口是为了实现界面和应用程序通信而定义的一组协议。
 
优点：界面设计结构清晰，适合界面与应用程序分别执行或者并行执行。
 
缺点：不能反映软件的整个生存期
 
对于直接操作的图形用户界面设计并不合适：直接操作需要一致、连续的的语义反馈以及相应用户的动作。
 
（2）E-O模型（第一版 P163）
 
由四个逻辑部件组成
 
       设备管理模块DMM：提供交互设备的接口，实现设备无关性
 
       事件管理子程序EMS：读取输入，反馈输出
 
       对象管理子程序OMS：管理类和对象
 
       事件-对象管理子程序EOMS：事件目标整合，是用户界面系统的核心。
 
（3）智能体（第一版 P165）
 
定义：一个完整的信息处理实体
 
组成：事件接收单元、事件发送单元、记忆单元、处理单元
 
特征：自发性、通信性、反应性、协作性
 
分类：认知型智能体、反应型智能体（大多）