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智能手机及平板电脑的用户界面设计技巧
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2010-10-09
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用户界面是人机交互的一种工具和机制。终端产品,例如iPad、电子书或其他任何消费类设备的质量,都与用户界面的构建和运行直接相关。 用户界面的广泛部署可追溯到打字机QWERTY 键盘的创新。它最开始源于对快速将数据(字母)输入机器并打印到纸张上的需求。在本质上来讲,当时是非常机械的。人们需要使劲敲击键盘,用足够的力量利用色带将字印在纸上。后来,纸张被非易失性存储器所取代,用来存储、编辑并在稍后打印出这些文字,文字处理器就这样诞生了。
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智能手机及平板电脑的用户界面设计技巧
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关键字: 用户界面 电容式触摸 触摸屏
用户界面是人机交互的一种工具和机制。终端产品,例如 iPad、电子书或其他任何消费类设备的质量,都与用户界面的构建和运行直接相关。
用户界面的广泛部署可追溯到打字机 QWERTY 键盘的创新。它最开始源于对快速将数据(字母)输入机器并打印到纸张上的需求。在本质上来讲,
当时是非常机械的。人们需要使劲敲击键盘,用足够的力量利用色带将字印在纸上。后来,纸张被非易失性存储器所取代,用来存储、编辑并在
稍后打印出这些文字,文字处理器就这样诞生了。
便携式设备
便携式消费产品,更具体地说就是手机,在早期基本上是模仿 QWERTY 键盘的。机械式按钮用来将使用者的意图转换为电平,这样就能够与
CPU 互动和理解。人类需要适应与机器协同工作。这种工作模式对于那些相对简单的设备,如基本的电话(座机或手机)来说表现良好。界面所需
的功率相对较低,在多数情况下,静态电流为零(忽略漏电流)。
但是对于那些更为复杂,且没有采用精密技术处理人类行为和互动机制的设备和机器,这种界面使得用户在使用终端产品时多次产生糟糕体验,
并认为其“使用起来太困难”。
手机用户界面的迅速发展解决了智能手机的困境。按键很快就被基于电阻触摸屏的界面所取代。尽管如此,基本的用户界面还是未能改变。
应当指出,电阻触摸屏界面并非唯一的解决方法。许多其他途径,例如电容式、表面声波等都可以发挥同样作用,但是,没有哪种方法像电阻式
触摸屏那样在便携式设备中的应用如此广泛。电阻触摸屏界面满足了手机市场的功耗、性能以及价格基准。不管用户设备用的是什么界面,它都
需要与机械式按钮抗衡,因为用户界面的根本基础并没有改变。
随着 iPhone、iPad 和 iPod 触摸产品的推出,电容式触摸屏界面得到了广泛部署。而在苹果公司选择电容式方案之初,人们都认为其做法背离了
行业发展方向,因为在那个时候,大多数手机制造商都选用机械式按钮或基于电阻式触摸屏(或两者兼顾)的界面。电容式触摸用户界面甚至都没能
出现在众多手机制造商的路线图之内。通过采用电容式触摸屏界面,用户界面可通过鉴别功能得到显著增强,如手势识别。
用户界面技术的功耗
了解每个用户界面技术的利弊非常重要。虽然这里有很多方面可以进行讨论,但我们将重点关注给定用户界面的功耗。图 1 描述了目前市面上的
基本用户界面架构。
图
1
:基本用户界面技术
手机解决方案的机械式按钮采用基于中断的时分感应机制,也叫键盘扫描。当用户按下给定的按钮时,将触发内部中断并开始键盘扫描。应当指
出,理论上静态电流消耗为零(或至少只是漏电流)。但是,按键的实际扫描和定位将在短暂时间内消耗数百微安很窄的峰值电流。因此平均电流非
常低。概念架构如图 2 所示。如果我们假设电压 Vdd = 3.3V,上位电阻为 10k 欧姆,那么上位电流是 3.3V/10k = 330uA。如果这些按钮处于“按
下”状态,将会出现这个电流。短暂触摸按钮时,在开关关闭时将出现 330uA 的电流峰值。
图
2 –
机械式按钮界面
除了电流和集成电路更加复杂,电阻触摸机制与机械式按钮类似。电阻触摸架构依赖于沉积半电阻元件的能力,即在一个基板(通常为玻璃)或聚对
苯二甲酸乙二酯(PET)上沉积铟锡氧化物(ITO)。将两个沉积屏幕融合在一起形成一个可变电阻,它与电源串联,输出电压与 x 和 y 成正比,此处有
“两个面板触点”。虽然直流静态电流可能相对较高,短暂的电流消耗完全取决于每英寸点(dpi)的分辨率和读取速度的要求。因此,准确报告位置所
需的电流量,与屏幕密度成正比。这个电流要比机械式按键高几个数量级,因为在实用性方面,电阻触摸屏可将其视为一种大型阵列的“机械式按
键”。因此,分辨率越高,屏幕上任意点需要的电流量也越多(见图 3)。当“连接”形成时,电流通道形成。这唤醒了电阻触摸屏控制器,内部 ADC
将读取 A 点电压,而结果就能在 B 点获取(结果寄存器)。如果你在 x 坐标上运行一遍 ADC,另一遍是 y 坐标,那么你可以得到 x 和 y 对,这里两个
屏幕是一起按下的。现代电阻触摸屏控制器一般集成了低边对地开关,以切断睡眠模式下的高 DC 静态电流。然而,正如前面提到的几个毫安级的
峰值电流(I_CONVERT),都是在暂时相 A 和 B 的时间间隔期内的源和同步电流。
图
3 –
电阻触摸屏控制器的基本架构
电容式触摸机制更加复杂。虽然它依赖于非常简单的电容和载流耗尽,但是可靠而用户友好的界面解决方案可能很难构建和调整。电容式触摸屏
解决方案的根本基础可通过观察单点按钮产品来理解。图 4 显示了一个电容式触摸按键解决方案的简单实现。
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- baidu_233764692014-11-16对于初学者,很有指导意义
czhi2008
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