變量穴施水穴播機人機交互界面設(shè)計

1.引言
變量穴施水穴播機為一種可根據(jù)田間土壤濕度，實現(xiàn)自動變量穴施水的節(jié)水抗旱型播種機具，在使用前需對整機進行初始化設(shè)置并對相關(guān)傳感器及附件進行有效性檢測，在使用中需根據(jù)田間土壤水分的分布狀況對工作模式進行切換。為便于用戶對該機具的操作，利于其推廣應(yīng)用，設(shè)計一簡單、實用的人機交互界面是必不可少的。
2.硬件簡介
變量穴施水穴播機控制系統(tǒng)組成如圖1所示。圖中的單片機是系統(tǒng)的控制中心，選用臺灣Winbond公司的W78E58，它屬8位總線快速51系列單片機，其片內(nèi)程序存儲空間為32kB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器空間為512字節(jié)。系統(tǒng)采用4×4型矩陣鍵盤，各鍵分別代表“0”-“9”、4個方向鍵（“↑”、“↓”、“→”、“←”）、確認鍵以及返回鍵。液晶顯示模塊則采用型號為JHD192×64的點陣型LCD，，最多可顯示48個（16×16點陣）漢字或92個（16×8點陣）英文字符。GPS接收機用來對機組進行田間定位，USB模塊則用來從U盤相關(guān)文件中讀出施水量并上傳給單片機，單片機根據(jù)施水量來控制執(zhí)行機構(gòu)進行施水。為實現(xiàn)水種同步，系統(tǒng)采用光電傳感器對種子的下落進行監(jiān)控。

3.人機交互用戶界面設(shè)計
3.1 功能設(shè)計
變量穴施水穴播機在工作之前控制系統(tǒng)要進行自檢，工作過程中可根據(jù)需要對工作模式進行切換，同時用戶也可單獨對其中一個附屬部件進行檢測和試驗，因此，在設(shè)計人機交互界面時必須進行充分的考慮。根據(jù)該機具的具體結(jié)構(gòu)及使用要求，本文設(shè)計了由4級菜單組成的人機交互界面，表1列出了各級菜單名稱及索引號(ID)。為增加程序的可讀性，菜單的ID定義為有代表意義的字符。從表1可看出，整個菜單呈樹形拓撲結(jié)構(gòu),每個節(jié)點的父節(jié)點都是唯一的。

3.2 軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件采用C51語言編寫，在Keil環(huán)境下編譯和調(diào)試。人機交互界面設(shè)計的總體思想是以固定格式建立一個變量庫和一個菜單庫，以索引號作為各個變量和菜單的主關(guān)鍵字。變量庫中專門存放液晶顯示所涉及的變量，每個變量有一個變量索引號；菜單庫中專門存放各個菜單的內(nèi)容，每個菜單有一個菜單索引號，菜單中所涉及的變量可以從變量庫中抽取。
3.2.1相關(guān)參數(shù)及結(jié)構(gòu)體定義
(1).與菜單操作有關(guān)的按鍵定義
#define KeyUp 10 //“向上”鍵鍵碼
#define KeyEnter 11 //“向下”鍵鍵碼
#define KeyEsc 12 //“返回”鍵鍵碼
#define KeyDown 14 //“回車”鍵鍵碼
(2).根據(jù)需求，建立一個結(jié)構(gòu),并定義一個結(jié)構(gòu)體變量KeyTabStruct。
typedef struct
{
uchar KeyTab_MenuIndex； //當(dāng)前菜單的ID號
uchar KeyTab_MaxItems； //當(dāng)前菜單最大項目數(shù)
uchar KeyTab_PressEnter； //按下“回車”鍵時轉(zhuǎn)向的菜單ID號
uchar KeyTab_PressEsc； //按下“返回”鍵時轉(zhuǎn)向的菜單ID號
uchar KeyTab_PressDown； //按下“向下”鍵時轉(zhuǎn)向的菜單ID號
uchar KeyTab_PressUp； //按下“向上”鍵時轉(zhuǎn)向的菜單ID號
void (*CurrentOperate)()； //當(dāng)前菜單對應(yīng)的功能操作函數(shù)指針
}KeyTabStruct；