тремясь удовлетворить потребности пользователей, желающих, чтобы у бытовой электронной техники интерфейсы стали более функциональными, разработчики сталкиваются со все большими трудностями, к которым относятся выбор отображаемой информации; способ ее отображения на дисплее; тип интерфейсной технологии и необходимость в использовании сенсорных экранов и графических элементов.

Интерфейсы бытового электронного оборудования должны работать на многих уровнях. Они не только должны обеспечивать легкий доступ к каждой востребованной функции, но и быть привлекательными, чтобы вписаться в уютную домашнюю обстановку.

Ключ к успеху при проектировании интерфейсов состоит в простоте решения. Например, несколько лет назад на панелях СВЧ-печей появились кнопки для разных режимов приготовления пищи, а также кнопки, предназначенные для вызова подменю алфавитно-цифровой индикации. Однако появление этих кнопок, по большей части, усложнило использование СВЧ-печей. В настоящее время интерфейс этих бытовых приборов, как правило, представляет собой графический дисплей с несколькими или даже одной кнопкой.

Универсальные символы

Поскольку производители желают, чтобы их бытовая техника продавалась в разных странах мира, население которых говорит на разных языках, необходимо, чтобы кнопки этого оборудования имели универсальные символы. Например, на стиральных машинах и фенах вместо слов Stop и Start стала использоваться единственная кнопка с универсальными символами, прежде применявшимися для обозначения функций Play, Pause или Power (см. рис. 1).

Рис. 1. Универсальные символы на сенсорных кнопках на металлической лицевой панели mTouch Metal over Cap

Кнопки с программируемыми функциями

Однако замена слов символами не обеспечивает тех преимуществ пользовательскому интерфейсу, которые дают кнопки с программируемыми функциями. Эти кнопки позволяют задать требуемый функционал. С помощью одной кнопки может быть реализовано множество разных функций или их отображение на разных языках. Как и универсальные символы, программируемые кнопки позволяют продавать бытовую технику на международном рынке.

Идея, лежащая в основе создания программируемых кнопок, позволяет сделать пользовательский интерфейс привлекательным и понятным. Рассмотрим, например, холодильник с морозильной камерой и встроенным диспенсером для воды (или льда). Не так давно на панели этого холодильника красовались разные механические кнопки, позволявшие получить дробленый лед, кубики льда и зажечь свет в диспенсере. Это устройство также было оснащено поворотной ручкой, с помощью которой устанавливалась температура морозильной и холодильной камер. При этом пользователь не имел представления о том, какая температура на самом деле была в холодильнике, а также не мог изменять уровень освещения его камеры. Разработчикам приходилось для каждой кнопки и ручки управления создавать отдельные платы, а производителю – выпускать наклейки на разных языках, если холодильники шли на экспорт.

В настоящее время все эти кнопки можно заменить одним пользовательским интерфейсом, расположенным над диспенсером на лицевой панели холодильника. Новый пользовательский интерфейс (см. рис. 2) состоит не более чем из двух закрепленных кнопок и графического дисплея. Пользователи получат возможность узнать текущее значение температуры в холодильной и морозильной камерах, а также задать определенную температуру в каждой из них. Кроме того, у пользователей появится возможность проверить состояние водяного фильтра, не открывая дверцы холодильника, и т.д.

Рис. 2. Программируемые кнопки простого интерфейса предоставляют пользователю больше информации и возможностей управления

Проектирование интерфейса

Поскольку с помощью программируемых кнопок обеспечивается доступ к значительно большему объему информации и повышаются возможности управления оборудованием, разработчикам следует найти золотую середину, чтобы не перегрузить дисплей этой информацией, за которой потеряются важные детали. Цель разработчиков – совместить высокоуровневую информацию, чаще всего востребованную пользователями, с интуитивно понятными контекстными меню с дополнительными сведениями и с возможностью быстро вернуться к начальному экрану.

На рисунке 2, например, программируемая кнопка водяного фильтра принимает зеленый цвет, если ресурс фильтра составляет более 30% от максимального срока службы, и желтый, а затем красный цвета по мере дальнейшего исчерпания этого ресурса. Прикасаясь к этой кнопке, пользователь может получить дополнительную информацию о фильтре (например, о времени до его замены).

Имеются и другие причины, по которым разработчику может понадобиться дисплейная технология с одной или двумя простыми кнопками, а не закрепленный дисплей или несколько кнопок. К числу этих причин относится возможность обновлять или изменять информацию по мере усовершенствования технологии. Современные встраиваемые микроконтроллеры, которые используются для управления упомянутыми выше интерфейсами, поддерживают подключение к Интернету. Эта функция позволяет загружать с сайта производителей обновления для микропрограмм бытовой техники через USB-порт. Таким образом, для автоматического обновления микропрограммы можно использовать проводное или беспроводное подключение к сети с помощью микроконтроллера (см. рис. 3).

Рис. 3. Один микроконтроллер PIC24DA управляет всеми функциями пользовательского интерфейса, включая несколько каналов связи
Display – дисплей; Touch Screen – сенсорный экран; Wireless Module – модуль беспроводной связи; 16-bit MCU – 16-разрядный МК; USB Connector – USB-разъем; Direct Drive – прямое управление; Capacitive Touch Buttons – емкостные сенсорные кнопки

Предположим, что некий производитель изобретет способ, который предотвратит образование волокнистой пыли в стиральных машинах. Через некоторое время на интерфейсы этих машин поступят сообщения с пошаговым описанием того, как выполнить обновление программного обеспечения. В результате обновится меню дисплея, что прежде было невозможно.

Проектирование кнопок

У разработчиков имеется на выбор несколько технологий для дисплея и внешних кнопок. Новейшие дисплеи имеют сравнительно большие размеры и высокое разрешение. Прежде в дисплеях использовались неяркие резистивные сенсорные экраны с нестойкой к царапинам полиэстерной пленкой. Прозрачность новейших проекционно-емкостных сенсорных экранов выше и достигает 90%, благодаря чему дисплеи выглядят ярче. Эти устройства поддерживают технологию множественного касания.

В качестве внешних кнопок можно задействовать стандартные емкостные сенсорные кнопки на непроводящей стеклянной или пластиковой панели. Такие кнопки применяются почти на всех современных изделиях. Емкостная сенсорная технология исключает необходимость в нажатии кнопки – достаточно легко прикоснуться к ней пальцем, чтобы увеличить электрическую емкость на значительную величину. Поскольку эти кнопки не реагируют на прикосновение пальцев в перчатке или на касания ручкой деревянной ложки, для активации их на кухонной плите пользователю придется снимать перчатки всякий раз, когда, например, потребуется изменить температуру приготовления пищи.

Для реализации механизма тактильной обратной связи разработчикам необходимо воспользоваться механическими кнопками или емкостной кнопкой с металлической лицевой панелью в соответствии с технологией Metal over Cap (см. рис. 1). Эта технология имеет ту же схемотехнику и принцип измерения, что и обычная емкостная кнопка. Отличие заключается только в конструкции лицевой панели и в более ощутимом нажатии. У кнопки Metal over Cap между лицевой панелью и печатной платой с сенсором находится разделитель, позволяющий панели прогибаться над поверхностью сенсора. Емкость, которая изменяемая при надавливании, измеряется между лицевой панелью и сенсором.

Интерфейсы будущего

Такие инициативы как Smart Energy и Smart Grid окажут большое влияние на способы отображения и выбор информации. В настоящее время разрабатываются стандарты, которые обеспечат совместимость между разными видами бытового оборудования, в результате чего холодильник, например, сможет обмениваться информацией с печью, а также со счетчиками электроэнергии, термостатом, водонагревателем, стиральной машиной, феном и другими устройствами.

В некоторых странах уже введены в действие гибкие цены на энергоносители на основе среднего показателя электропотребления. В результате применения такого подхода станет нецелесообразно, например, использовать посудомоечную машину сразу же после обеда. В будущем у пользователей появится возможность получать в реальном времени информацию на дисплее, позволяющую сравнить стоимость электроэнергии на текущий момент и через несколько часов.

Микроконтроллеры, которые управляют новейшими интерфейсами, позволяют конечным пользователям и производителям сократить расходы. Производители получают возможность упростить процесс выпуска изделий, исключив необходимость в изготовлении разных версий интерфейсов для разных стран, а также обеспечив дистанционную диагностику и обновление оборудования. В свою очередь, конечные пользователи получают технику, интерфейсы которой обеспечивают высокий уровень управления и информационную обратную связь в реальном времени. Таким образом, у пользователей появляется возможность принимать более взвешенные решения относительно платы за электроэнергию, потребляемую бытовой электронной техникой.