DCS人机界面窗口设计的研究.pdf

中国矿业大学学报990 314 中国矿业大学学报 JO U RNA L O F CH I NA U NI VERSI T Y O F M I NI NG T ECH NO LO G Y 1999年 第3期 第2 8 卷 Vo l . 2 8 No . 3 1999 D CS人机界面窗口设计的研究* 钱 旭 李 毅 李 净 摘要 人机界面是人（用户）与计算机之间进行联系的媒介，是软件产品的窗口. 将面向对 象技术与传统软件设计方法相结合，讨论了D CS人机界面设计的思想及方法. 它对于提高 D CS产品质量和缩短开发周期能起到积极的作用；同时对于设计易组合、易拆卸、易修改的 开放型D CS软件是一种有益的尝试. 关键词 面向对象技术，人机界面，软插板，软芯片，元类 中图分类号 T P 311. 5 Re s e a r c h o n t h e W i n d o w D e s i g n o f t h e D CS U s e r f a c e Q i a n Xu Li Yi Li Ji n g D e p a r t m e n t o f Co m p u t e r Sc i e n c e T e c h n o l o g y , CU M T , Xu z h o u , Ji a n g s u 2 2 10 0 8 A b s t r a c t T h e u s e r f a c e i s a m e d i u m t h a t r e l a t e s p e o p l e w i t h c o m p u t e r a n d t h e w i d o w o f s o f t w a r e p r o d u c t . Co m b i n i n g t h e o b j e c t -o r i e n t e d t e c h n o l o g y w i t h t h e t r a d i t i o n a l d e s i g n m e t h o d f o r s o f t w a r e t h e i d e a a n d m e t h o d o f D CS u s e r f a c e d e s i g n a r e d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r . I t c a n p l a y a n i m p o r t a n t p a r t i n i m p r o v i n g t h e q u a l i t y o f D CS p r o d u c t s a n d c u t t i n g t h e d e v e l o p i n g c y c l e s h o r t . T h i s m e t h o d i s u s e f u l f o r a n o p e n i n g D CS p r o d u c t w h i c h i s e a s y t o c o m b i n e , d i s a s s e m b l e a n d r e p a i r . K e y w o r d s O -O t e c h n o l o g y , u s e r f a c e , s o f t w a r e p l u g b o a r d , s o f t w a r e c h i p , c l a s s c e l l 近年来，计算机技术不断得到迅速发展，尤其是计算机应用的普及，使计算机用户遍及 社会的各个领域. 在这种情况下，人机界面的作用越来越大，它在软件工程中的地位也在不 断加强并逐渐受到人们的重视. 人机界面是人（用户）与计算机之间进行联系的媒介，它的作用不仅仅反映在输入输出 信息的表现形式上，而且涉及应用软件的艺术包装以及提高应用软件的竞争能力. 集散式控制系统 d i s t r i b u t e d c o n t r o l s y s t e m 通常称为D CS，它是一个融合了自动控制技 术、计算机技术与通信技术为一体的高科技控制装置，是用于生产管理、数据采集和各种过 程控制的处于新技术前沿的新型控制系统. 对于D CS的人机界面表现形式，在以往的D CS软件设计中，大量采用的是以数据及表格 的形式出现，而且形式各种各样，在软件设计中造成大量的重复劳动. 此外，这种表示方法 通常很难形象、动态、准确地体现出被控对象的实际工作状态. 为了有效地解决这些问题， f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 3/ 990 314. h t m （第 1／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 46 中国矿业大学学报990 314 对于D CS中人机界面系统的开发就应要求它具有开放性，即它应是一个易装卸、易维护和易 更新的人机界面系统［1］. 本文将面向对象技术与经典系统软件开发方法结合在一起引入到D CS人机界面系统软件 设计中，可使该软件系统具有开放性的特点. 本文参照计算机硬件的组成方式，考虑在软件 设计方法上借鉴硬件的设计模式，即在软件设计过程中通过“软”插板设计、“软”芯片设 计以及“软”主板设计来实现友善的D CS人机界面系统目标. 这种设计开发模式对于其他应 用系统的人机界面设计也具有一定的指导意义和参考价值. 1 D CS人机界面系统设计 作为一种开放型D CS人机界面系统的设计，在设计结构上可以参照计算机硬件的构筑模 式，由“软主板”结合若干块“软插板”来组成 见图1 . 图1 D CS人机界面构件组织 Fi g . 1 T h e s t r u c t u r e o f u s e r f a c e c o m p o n e n t i n D CS 依照将面向对象技术与经典系统软件开发方法结合在一起的软件开发模式，考虑D CS人 机界面系统设计过程分为“软主板”设计、“软插板”设计和“软芯片”设计3个阶段. 由于 多个不同的“软芯片”可以组成不同性能的“软插板”，而多个不同的“软插板”可以通过 标准软插板接口与软主板组装实现不同的D CS人机界面设计目标，因此可以将“软插板”的 设计归结为人机界面系统的信息表示系统设计，“软芯片”的设计归结为基本信息表示元类 的设计. 这两部分的设计可以同时进行，由于确定了软主板上的标准软插板接口，“软主 板”设计也可以考虑脱离目标系统来设计成一种通用模式. 这样，在进行D CS人机界面设计 时只需挑选相应的“软主板”（n 插板口）及相应的“软插板”即可实现. 这种设计方法可以 缩短软件的开发周期，而且可以大大提高软件设计的质量［2 ］. 1. 1 “软主板”设计 在该设计过程中，考虑到通用性的要求，主要设计分为D CS人机界面常用的公共通用类 库（“软芯片”）以及标准“软插板”接口两大部分. 1 标准“软插板”接口类 接口元类 { 对象输入信息参数表，输出信息参数表，⋯⋯ 操作软插板调用，返回信息处理，⋯⋯} ； 接口处理类 { 对象n 个软插板及n 个返回信息表，⋯⋯ 操作软插板调用，返回信息处理与协调，⋯⋯} ； 系统外包装类 { 对象软插板、艺术图形元类库； f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 3/ 990 314. h t m （第 2 ／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 46 中国矿业大学学报990 314 操作软插板外包装选取与设置，艺术图形的选取与调用} . 2 公共通用类库（“软芯片”） 公共通用类库通常用来存放各软插板所使用的公共通用元类. 如 信息表示位置设置元类 { 对象窗口坐标参数，⋯⋯ 操作窗口句柄获取，窗口弹出，⋯⋯} ； 数据库访问处理元类 { 对象模式参数信息表，⋯⋯ 操作相应信息处理、定义、修改} . 1. 2 “软芯片”设计 在该设计过程中，采用面向对象软件系统开发方法的思想进行. 即每一个“软芯片”可 以定义为一个基本的元类. 在D CS人机界面设计中，可以考虑设计如下一些元类 1 数字及符号信息表示元类 { 对象数字源，符号源，表示位置参数⋯⋯ 操作模式选取，数据输入，数据筛选，数据表 示⋯⋯} ； 2 表格信息表示元类 { 对象信息数据源，表示位置参数⋯⋯ 操作模式选取，数据输入，数据筛选，数据表示⋯⋯} ； 3 图形信息表示元类 { 对象静态数据源，动态数据源，表示位置参数⋯⋯ 操作模式选取，方程定义，图形录入、修正及显示⋯⋯} ； 4 静态艺术图形元类库 { 对象静态图形结构，静态图表现模式 操作多维图形管理与调用控制，多模式转换与调用} ； 5 动点艺术图形元类库 { 对象动点图形结构，动点表现模式 操作多维图形管理与调用控制，多模式转换与调用} ； 6 动态艺术图形元类库 { 对象 静态 动点）图形结构， 静态 动点）表现模式 操作动点在静态图上的叠加轨迹控制} ； 7 外包装元类库 { 对象各元类库 操作元类外包装选取与设置，艺术图形的选取与调用} ； 8 智能表示元类库 { 对象元类库 操作知识库的管理与调用，元类库间智能协调} . 1. 3 “软插板”设计 作为D CS人机界面设计，“软插板”可以考虑根据用户的需求从“软芯片”中选取并组 装而成，如可有以下形式 图2 D CS人机界面软插板结构 Fi g . 2 St r u c t u r e o f u s e r f a c e s o f t w a r e p l u g b o a r d i n D CS f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 3/ 990 314. h t m （第 3／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 46 中国矿业大学学报990 314 显然，每一个功能子系统可以看成为是一个“软插板”，由这些“软插板”可以组合成 用户所需的目标软件. 每一个“软插板”设计必须考虑“软主板”的通用接口模式，这样可 以在系统组合时很方便地完成系统的装卸工作. 1. 4 系统装配 系统装配的原则是以“软插板”中的各个功能子系统为目标，从相应元类库中选取所需 的元类进行链接装配，然后通过标准通用“软插板”接口与“软主板”相连. 在完成了各 个“软插板”的基本显示功能的基础上，要重点考虑各个“软插板”的外包装设计及“软插 板”间的智能协调，将“软插板”有机地连接在“软主板”上，随着元类库的不断充实与管 理的完善，达到D CS人机界面的随机化，可装卸化以及艺术美观化的目的，以提高控制系统 的可视化程度与艺术化程度. 2 结 论 在D CS人机界面的设计过程中，设计方法的选取决定了产品的质量与成本. 选用面向对 象技术与传统的经典系统软件开发方法相结合的软件设计思想进行D CS人机界面的设计既可 以利用面向对象技术的开发优势及特点、又可迎合大多数软件设计人员已经习惯了的设计思 路与手法、同时也可以符合大多数软件产品使用者的操作习惯，是目前比较实用的一种软件 设计思想. 在D CS人机界面的设计过程中，可以考虑整个软件设计分3个阶段完成，即“软主 板”设计、“软插板”设计及“软芯片”设计. 这3部分设计都可以同步进行. 一个“软插 板”就反映为是一个功能子系统；一个“软芯片”则是构成“软插板”的一个基本部件. 可 以通过对“软芯片”的标准化设计达到“软芯片”的规范化与统一，进而实现“软插 板”在“软主板”上的随意组装和目标系统的快速实现. 在D CS人机界面的设计过程中，不仅要设计控制信息的表示方式，作为一种产品更重要 的还有它的外包装设计及智能协调，在外包装设计中，不仅要考虑可装卸问题，还要考虑美 学的问题，要利用美学的观点来指导外包装设计. 在智能协调设计中，则应考虑模糊控制等 一系列问题. 因此，D CS人机界面设计包括的领域非常广泛，需要多领域的多个专家来协同 完成［3］. 利用面向对象技术与传统的经典系统软件开发方法相结合的软件设计思想进行D CS人机 界面的设计可以使所开发的软件系统具有开放型的特点. 一旦目标系统发生变化，也可以快 速组成新的目标系统. 当目标系统的功能子系统发生变化，所需作的工作就是从系统提供的 元类库中选取相应的“软元件”进行装配即可. 如想增强系统的性能与功能，则可以通过追 加相应元类库中的元类来实现. 如想修正子系统中某一部分的性能，也可以通过修改该部分 所属的元类来完成，而无需牵扯到系统的其他部分. 由于软主板接口的标准化，使得系统的 功能替换也能很方便地进行，只需进行软插板的替换工作即可. *煤炭科学基金资助项目（97 电10 10 3） 作者简介 钱 旭，男，196 2 年生，工学硕士 博士研究生 ，副教授 作者单位 中国矿业大学计算机科学与技术系 江苏徐州 2 2 10 0 8 参考文献 1 钱 旭，刘红缨. 开放型集散式控制系统软件设计方法的探讨. 计算机工程与设计，1995， 16 6 2 5～32 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 3/ 990 314. h t m （第 4／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 46 中国矿业大学学报990 314 2 钱 旭. 开放型集散式控制系统主控软件设计. 中国矿业大学学报，1996 ，2 5 2 41～44 3 钱 旭，刘红缨. 关于面向对象集散式控制系统的智能化问题的讨论. 计算机工程与应用， 1995，31 4 54～56 收稿日期1998 -0 9-2 3 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 3/ 990 314. h t m （第 5／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 46