形态设计论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇形态设计论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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2形的概括与提炼

提炼与概括是艺术表现形式中常用的表现手法，能够强化和加深艺术形象，常见的提炼形象有人物、动物、建筑、图形符号（交通符号、指示符号、公众服务符号等）。

2.1形的概括现实形态中，形是复杂的、变化的，因此在设计时需要就行改造，“形”就是指物体所呈现的外部轮廓与结构特征，改造的手段表现为省略、提炼、概括、夸张等形式。从塞尚的几何静物的归纳、马蒂斯的剪纸形象，我们可以看出“形”的概括与改造过程。图案中的花卉描绘也是对现实形态的概括，繁多的花瓣枝叶就需要良好的提炼概括的能力，中国国画中经常使用的以点带面就是这种手法的写照。

2.2形的提炼提炼的目的就是为了以少胜多，透过毕加索《公牛的变形过程》，我们能够深切感受到形的提炼，经过十个步骤的简化提炼，我们不但没有感受到形象因为笔墨的减少而变得单薄，相反却造就了经典的形象特征。现代设计中我们对传统图形的运用就是一个提炼和概括的过程，比如标志设计中对传统图形的应用，传统图形注重完整性、对称性、装饰性和呼应性，现代标志设计中中国联通的形象就是对传统盘长纹样的提炼，既保留了原有图形的对称模式，具有庄重典雅的特征，同时又强化了图形的节奏感和律动感，通过盘长的吉祥寓意———源远流长，生生不息、相辅相成，来延展联通公司的通信事业无以穷尽，日久天长的寓意。十个空白处理与六个圆形形成了对称与节奏感，寓意畅通、完美。

3有意识的形与无意识的形

人造形态是人类有意识的形体创造。原始人类的初期工具的使用和创造、纹样的创造、早期儿童的随意涂鸦属于无意识的形的创造。有意识的形需要经过严格的训练、提炼、概括、整合才能形成，无意识的形是在人类对世界的感知处于蒙昧状态或者没有经过严格的训练的过程中创造出来的。自然界中的蜂巢、燕窝，通过自然力量创造的山体、河流、沟壑都是无意识形态，但是它们都是我们创造主观世界的重要素材和源泉。

3.1有意识的形什么是有意识的形？笔者的理解就是人类为了精神需求和物质需求所创造的具有一定规范和法则的形体。比如建筑（拉菲尔铁塔、古罗马角斗场）、绘画（蒙娜丽莎的微笑、洛神赋图）、工业产品（汽车、飞机）、民间艺术品（挂虎、五毒背心）、各种器物（玉壶春瓶、蟠龙瓶、斗彩碗）等都属于这一范畴，这些都是人类的宝贵财富，承载着历史与文化。有意识的形是为了特定的需求而创作的，在平面构成中我们所创作的具有重复、近似、渐变的形体都是有意识的形，它们是为了特定的艺术需求而创造的构成形式，因此具有一定的审美和使用价值，为今后的创作打下坚实的基础。

3.2无意识的形什么是无意识的形？确切地说就是在没有确定的方向和适用范围，没有明确的形象特征的情况下，偶发产生的形体。比如滴水留下的痕迹，手撕报纸的形体，车辙重叠的痕迹，冰雪融化的印记，落叶的重叠等都是无意识的形体，但是如果我们加以有意识的利用，就会成为创作的必要素材。无意识可以产生意外、惊喜，同时也带给人们以想象和自由。

3.3有意与无意创造的多彩世界人类的创作是处于有意识和无意识的行为当中的，国画的水墨与西方水彩画都充分利用了水与颜料的调和和分离特性，在有意与无意间创造了新的形体。油画通过材料的组合与画笔有意与无意的拖、擦、点、绘形成了色彩的纷呈表现。人类的建筑是有意识的创造，但是废墟的形成又是在自然界的作用下无意识的一种表现，同样表现了人类社会的精彩与智慧。儿童绘画的自我陶醉与创造就是这两种意识形态的结合，儿童的世界是成人无法理解和感知的，但是从画面的形体中我们可以获得愉悦。我们行走在大自然中，成为一道靓丽的风景，这是一种无意识的创造；平静的湖面被我们激起的涟漪也是无意识的审美状态；雪地的脚印还是一种无心的过失与美丽。平面构成中我们所进行的肌理设计就是针对这种有意识与无意识的思想进行画面的再构成与创作，通过肌理、形体、材料的重复、交错、对比、叠加创作出多彩的世界。

4形态

形态在《辞海》中被解释为形状和神态。形态分为现实形态、非现实形态、理想形态（概念形态）、物质形态（客观形态）、非物质形态（主观形态）等。形态是物体呈现的基本状态，形态是可以转化的，比如冰和水，木材和纸张，合成产品都属于对原有形态的转换，埃舍尔、达利、毕加索都改变了物体的原有形态，使画面更具有表现力，形态的转换也是对现实的一种自主的改变，具有创造精神，因此能够带来新的视觉效果和冲击力。

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展具在在展示空间中展品的承载物，祈祷承重、衬托的作用。在展示空间中也同样的是空间的主要部件。展具主要用于陈列和保管中使用的橱柜、台座、屏风、支架、板面、箱盒等器具。也就是通常展示设计中所提到的展示道具。这些道具依托于展品存在，同时也为展品提供至高的服务，展示设计中展具是构成展示设计中立体视觉语言的基础要素的重中之重。在大多数展示中，展示道具都具有通用、方便拆卸与组装、易运输等基本功能。它作为主要的承载物，必须具备展具标准化、安装组合化、运输方便化，这是当今展示空间设计的基本，也是未来发展的主要趋势。作为展示空间设计的一部分，展具除实用价值外，与展品空间视觉上的统一也是一个重点，在诸多类型的展品中，如何设计出合适的展具，并能在视觉和实用两个方面达到很好的效果，是设计师长久来追求的目标。在现在的展示设计中，新型的展示道具层出不穷，不同于传统的展示空间设计，把展示的重点放在平面上。现在的展示设计道具利用平面、立面、甚至顶面都给与利用，营造出新型的展示设计空间。

2.展示设计的空间

展示设计中空间和视觉语言是两个密不可分的艺术概念。设计中常常提到“设计，以人为本”。而在展示设计中，设计的主体发生了变化，由人转为了展品。所以，也可以说，“展示设计，以展品为本”。其中展品与人之间的关系又发生的微妙的变化，人们在观展期间形成了人流、路线等，以此扩散，与展品一起形成了展示空间，又形成了“设计，以人为本”。展示设计可以说是一种对空间进行艺术处理的过程，在进行展示设计时，空间是非常重要的一个部分，甚至可以说展示艺术就是对空间进行组织利用的艺术。展示空间形成了展品空间、观展空间、人的流动空间、休息空间、公共空间等，在展示设计中，“空间”的概念是贯穿始终的，空间规划就成为展示艺术的核心要素。展示设计中，空间的概念有着相对和绝对的双重性。空间，有由真实物体或者界面围合形成的真实空间，也有由光、影、隔断等形成的虚拟空间，这有形的和无形的两种空间在展示设计中都是不可缺少的。在这样虚实并进的空间中，由展品的位置和布展形式共同决定了展示的空间。因此展示的流动空间也在此形成。所以，展示空间的流动性是必然的，它是由展示空间的功能特点决定的。在这个特定的空间中，产生了和其它空间不同的环境艺术效果。

3.展示设计中的色彩语言

色彩在设计中通常与灯光一同出现，是室内设计中不可缺少的设计手法，在展示设计中也同样是展示设计视觉语言的主要元素，创造展示环境气氛不可缺少的表现形式之一。展示设计在色彩设计上更加注重色彩的心理效应，色彩给人带来的心理感受是设计中的重中之重。设计中同样要遵守统一性、突出主题、服务观众的设计原则。创造和谐的观展环境，满足观者的求新、求变、求奇的心理需求。色彩设计中在空间、道具、装饰、照明方面应该形成统一的设计风格，依托于展品存在，主次得当，达到好的展示效果；在这其中主题是另外的设计重点，整个展示设计的色彩是为了烘托空间气氛，突出展品主题。要抓住展示的展品，突出展品，与此同时强化设计设计重点；最后抓住观者的心理，应用色彩对人的心理和生理的变化进行设计，运用不同的色彩，结合不同的主题，运用色彩的丰富韵律、节奏表达最终达到很好的设计效果。

4.展示设计中的光环境

光，设计中重要的设计元素。展示设计中视觉空间环境不可缺的元素，常常以人工光源为主出现，起到很好的渲染气氛的作用。作为视觉的基础，人工光源的使用直接影响着展示空间中展品的展示效果，除了起到基础照明的作用外，更加重要的是渲染空间。有时，在展厅中加入自然光源，更加增添设计效果，展示视觉空间与展品浑然天成。但这其中，展示视觉空间室内人工光源与自然光源的比例安排显得尤其重要。有些特殊的展厅设计完全采用自然光源，这对展品的要求比较高，此种设计大多结合人工光源出现。展示设计的光照度是由展品的感光度决定的，展品的光照度一般大于展柜的光照度，各个不同的展示厅内的光照度不宜相差太大。在灯光的选择上不宜采用系外线灯具。节能射灯、荧光灯、碘钨灯、高压汞灯、钠灯、低压卤素灯、霓虹灯、白炽灯都是很好的选择。再设计中应注意避免炫光的产生。展示设计中的光环境主要是为了让观展者有一个舒适的观展环境，其次达到较好的展示氛围，创造独特的艺术气氛。

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二、中国画在定制服装设计中应用分析

1.国画轮廓结构运用

随着进入小康社会，开眼看世界以后，人们对于服装的要求不仅仅局限于遮羞蔽体，更多的是追求符合新时代的美感，追求精神层次上的审美需要。近年来，在各个国家的时装周上涌现了一股中国风的浪潮，这就充分说明了中国画元素在源源不断地给服装设计师们输送创作灵感。国画最能体现画者的精神境界追求，有：“笔未到，意先行”“笔断意连”“立象尽意”等等。抒发个人情感的同时达到飘逸，空灵的意境，这恰恰契合了定制服装设计衣服层次结构的诉求。传统的服装设计上往往较为中规中矩，譬如中山装，旗袍，西装，燕尾服等等，在衣服造型上线条挺直，结构规整，但是在空间层次上却显得单薄，相对不足。“形而上者谓之道，形而下者谓之器。”现代服装设计师需要在款式上打破传统的轮廓结构，国画往往通过散点透视，在画纸上将无规律的点线面融合成独特的二点五维空间，通过具象物置的描绘，取景独特，布局奇巧，不拘泥平面，形成一种新的造型图案，这一点就非常值得定制服装的借鉴，运用虚虚实实的结合构成新的立体造型，内在意境物化成外在物化结构形态。譬如：国画的线条。国画的线条因为受不同作画用笔，笔墨浓淡的影响，在风格上也大有不同，或浓烈，或刚毅，或柔美，写意粗犷，工笔细腻，如果说国画的线条是意境的具象表现，那么在服装设计上线条就是抽象表现了，线条可以给人以视觉冲击，或粗细不一，或断续相间。不同性格的线条运用能带来不同造型，这些都应该得到设计师们的看重，将其运用到定制服装中，使其更加凸显民族特色。

2.国画色彩的运用

国画家张彦远说：“运墨而五色具，谓之得意，意在五色，则物象乖矣。”意指传统国画用墨讲究皴擦，点染，留白之法，两种方法相互交叉使用，加以五色墨：干湿浓淡白，烘托画面氛围。譬如“留白”，留白也是墨色应用最多的一种，所谓无声胜有声，如果在定制服装中将这一点也用上，也就是我们常说的镂空，精心策划的留白会变成整体的点睛之笔，就像旗袍，开叉到大腿，行走间婉若游龙，空白处给人以无限的联想空间。然而服装上的留白并不等同于一味的追求，而是将留白运用的刚刚好，把握好度最重要，需要做到美而不俗，妖而不艳，另外，留白也可以是定制服装图案上的空白，以实带虚，以虚代实，虚实相间，也是留白的特色之一。色彩作为重要的绘画方式，在国画中占据了极大地比例，也赋予了国画强大的生命了，就像语言之与人类，是同样的道理。画家潘天寿曾说过：“吾国绘画，笔为骨，墨为肉，色为饰”诠释了国画色彩的特点。国画中的色彩不注重色彩的冷暖，只追求用色的和谐和物体的固有色，画某件物品的时候，就将物品的基本属性跃然纸上，达到色彩与物体，色彩与线条，色彩与墨色的和谐，在处理手法上色彩饱和，极具强烈的视觉效果，如果在服装设计上运用到这种色彩对比又会是一种视觉享受。另外，中国画中水墨的处理又是国画色彩中的主导地位，可以说是中国特色，先祖们在技法上运用纯熟，如鱼得水，透过墨色的浓淡来表现明暗，立体。服装设计中色彩就是生命，在服装设计中如果能通过对服装面料的选择，加以特殊技术的处理，在墨色的黑白灰上寻找共通点，利用墨色的明暗虚实，幻化成空灵诡异的意境美，这让定制服装更加彰显个性之美。

3.国画意境的运用

国画中意境之美最能体现古中国的传统哲学之理。通过点线面等等变现手法达到“天人和一”的境界，而在定制服装设计上我们也追求“衣人和一”的美感。写意国画中最能体现意境之美，写指的是用笔，意指的是意境，意境讲究的是形与神的辩证统一，在统一中情景与形态相互交融，交相辉映，力求“以形写神”，比如高级定制服装品牌夏资•陈，其主要设计师的服装就非常具有东方意境之美，在2013年巴黎时装周春夏季一亮相就受到来自世界各地的瞩目，因为王彩霞设计师注重对意境美的追求，运用水墨写意中有着不可比拟的魅力，了解了国画的特点将其在定制服装中实践，在经过发挥主观联想臆造，造型重新组织等等设计手法，再通过服装展示时空间，灯光，面料等等相结合，便能使自己的作品独具一格。国画当中画面节奏变化明显，画面结构鲜明。例如写意手法中最常用到的表现方法：“枯笔”，讲求的就是不齐整，一笔画当中虚实相间，这就可以通过不同面料的选择，或者将面料揉皱，表现出一种枯笔的感觉，或者，通过不同色彩浓度的面料堆叠而成，破坏整体，形成行断意相连的视觉效果。当然，要将写意国画中的意境运用到定制服装中去必须先充分了解其文化底蕴，通过多次试验，才能将国画这一门精深的艺术与服装相融合，展现在世人的面前。

4.国画图案的运用

当我们在时装秀上看到范冰冰身着龙袍，舞鹤装而犹如一颗石头扔进水里惊起一群鸥鹭的震撼效应时，我们就可以看到传统的国画元素在定制服装的影响力是巨大的。中国画中传统图案种类繁多，花鸟图案吉祥大气，经典纹样传神细腻，山水元素气韵灵动，定制服装加入能充分借鉴这些图案纹样也是一种创新。譬如祥云，祥云在近年来大量被时装设计师所采用，不仅仅因为祥云是中国元素的代表，也是传统刮花中最常用到的作为烘托气氛的重要元素之一，采用传统苏绣，苏绣是我国民间的传统手工艺，以国画特有的色彩和传统纹样作为绣品底稿，可以是山水，可以是花鸟，将其转移到特定面料之上，加之以苏绣本身针脚密集，立体感强烈，这样的定制服装将栩栩如生，美妙绝伦。另外，手绘这种纯手工制造技术越来越受到人们的欢迎。手绘相较之于彩印，喷绘，扎染这技术就显的极为简单了，手绘易于操作，又能比较完整第传达设计师的主要设计意图，设计师可以根据自身喜好将国画中的元素进行整理创作，能过更好地体现水墨晕染的效果，也可以通过白描简单勾画来进行图案的绘画。但需要注意的是，国画元素的手绘对服装面料的要求相对较高。

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2基于隐喻的尘桶吸尘器造型设计

隐喻表面上是迅速地、直觉地完成的，但是在它的后面却隐藏着使用者的生活经验和视觉体会。应用隐喻的设计方法来设计尘桶吸尘器的造型时，首先要确定尘桶吸尘器的功能属性和精神属性，接下来要选择相似的意象源，然后提取意象源的典型特征，最后把这些特征转移到尘桶吸尘器的造型当中。以一款北美洲的尘桶吸尘器设计为例，探讨隐喻设计在这款产品造型中的应用，具体流程包括：（1）确定设计目标；（2）隐喻意象源的确定；（3）对意向源的特征提炼；（4）将抽象的意象特征转换到设计对象；（5）反馈验证。

2.1确定设计目标产品形态设计建立在对产品语意的目标设定上，在做尘桶吸尘器形态设计之前先进行相关的设计调研，从而确定产品造型设计目标。调研包括3个方面，首先是产品的目标消费群体的需求，经过相关的研究，明确了北美洲的消费者喜欢扎实耐用、性价比高的产品；其次是委托设计的客户方对产品的设计要求，通过沟通了解到委托设计的客户希望此款产品能够体现高端大气、高性能的感觉；最后就是定位这款产品的生产成本，与客户商讨之后确定做一款成本不高、性价比高的产品。综合以上设计的考量因素，最终定下来的设计目标是一款扎实耐用，造型大气，有科技感，成本不算高的产品。

2.2隐喻意向源的确定确定隐喻的意向源也就是确定喻体，这要综合考虑社会观念、用户的文化背景和认知能力等，意向源可以从自然物、人工物、历史物和抽象物中选取。意象源的选取要找到与要表达产品的相似性特征，并且该特征是为人们所熟知并且能够感知到的。根据确定的尘桶吸尘器设计目标，结合北美客户的文化背景和认知方面的因素，进行头脑风暴，见图2，再通过联想、推理和类比等方法列出了多个适合表达本体形态的意向源。在众多的意向源中，考虑到喻体与本体的相似度，造型的表现力，造型语言提取的难易程度，同时考虑到与市场上其他同类产品造型的差异性，决定选用具有管状元素的哈雷摩托作为喻体的最终形态。哈雷摩托是美国常见的交通工具，其造型体现了手工打造的完美机械感，性能卓越，扎实耐用，与尘桶吸尘器造型的语意具有高度的相似性。

2.3对意向源的特征提炼对作为喻体的哈雷摩托的形态进行详细的特征分析，提炼出哈雷摩托整体和细节的特征，见图3，确定最能体现本体设计目标的表达要素，主要包括形态、材质、色彩等。哈雷摩托整体造型给人充满了动感的感觉；细节上的典型特征元素是其排气管的圆管状造型和发动机上面的条纹状排列造型；材质上突出高反光的金属质感，色彩上多见金属银色与其他颜色对比使用。哈雷摩托造型特征分析见图3。

2.4将抽象的意象特征转移到设计对象抽象出来的意象特征运用简化、重组和夸张等方法进行概括，结合尘桶吸尘器的结构和功能特点后运用到其造型设计当中。构建产品最基本的要素包括产品的造型、功能、色彩和材质，这些视觉元素也是传达产品的隐喻语言。

2.4.1造型的隐喻将哈雷摩托的排气管、发动机的造型进行抽象表达，应用到尘桶吸尘器的造型设计中，做到取其“形”，延其“意”，传其“神”。尘桶吸尘器设计的整体造型见图4。尘桶桶盖的设计提取了哈雷摩托排气管的造型元素，表面的凸起采用管状元素旋转而成，形成强烈的外骨骼效果。机身侧面的主体造型也是模仿哈雷摩托的圆管状排气管，两个管状造型上下并置，形成了侧面的主体形态。管状形态从进风口到后轮由细到粗的变化，与哈雷摩托的侧面造型具有高度的相似性。侧面出风口的造型借鉴了哈雷摩托发动机上面的条纹元素，重复排列而成，条纹状镂空设计既符合吸尘器出风的需要，又丰富了产品侧面的造型细节。

2.4.2功能的隐喻高科技产品的功能日趋复杂，操作界面常使人眼花缭乱，现代的产品设计应该把复杂的产品操作变得更为简洁明了，操作界面的视觉形式及其外在形态以语意的方式加以形象象征化，可暗示操作。产品功能的隐喻基于本体和喻体在产品功能层面上具有的相似性，哈雷摩托的排气管具有向后喷气的功能，而吸尘器的电源线也是向后拉出的，因而把尘桶吸尘器卷线口设计成哈雷摩托排气管出口的造型，这不仅从形式上，更是从功能层面上都具有了高度的一致性。此处的隐喻设计给吸尘器使用者带来了熟悉的体验效果，更容易辨别这一部分的操作方式。

2.4.3材质色彩的隐喻色彩具有在第一时间让人心动的力量，在一瞬间就能感染人。在如今感性消费、体验式消费的时代，色彩并不是商品的点缀，它同时可以为商品带去不同的符号、文化等内涵。哈雷摩托以闪亮的铬和钢为典型特征，配以黑色、蓝色、红色等色彩体现出一种男性化的、绚丽的、坚固扎实的内在感受。尘桶吸尘器设计应用了哈雷摩托的配色方案，将紫色（R：68；G：0；B：98）、蓝色（R：0；G：104；B：183）、黑色（R：0；G：0；B：0）等色彩与金属银色（R：160；G：160；B：160）相结合，产生了系列色彩方案，供消费者在购买时选择，见图5。

2.5反馈验证方案制作完成后进行市场调查，倾听调查对象的反馈意见，询问他们看到方案后的想象和联想。调查的结果表明这款造型的接受程度较高，调查对象基本上都认为这款产品结实耐用，结构精密，有科技感，大气上档次。这些反馈意见与当初的设计目标基本一致，证明此款设计圆满完成。最后确定了尘桶吸尘器整机的尺寸为：长350mm，宽250mm，高300mm。同时考虑到人机工学的合理性，尘桶拎手空间的尺寸确保做到长100mm以上，高30mm以上。

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对于设计师而言，其设计思想最终将以实体形式呈现，即通过创意视觉化，用草图、示意图、结构模型及产品实物形式加以表现,达到其再现设计意图的目的。因此，从一定意义上可以说，工业设计是作为艺术造型设计而存在和被感知的一种“形式赋予”的活动。形的建构是美的建构，而产品形态设计又受到工程结构、材料、生产条件等多方面的限制，当代工业设计师只有在更高层次上对科学技术和艺术整合，才能创造出可变而多样化的产品或创意。工业设计师通常利用特有的造型语言进行产品形态设计，并借助产品的特定形态向外界传达自己的思想与理念。设计师只有准确地把握形和态的关系，才能求得情感上的广泛认同。

2产品形态的基本要素

现代产品一般给人传递二种信息，一种是知识即理性信息，如通常提到的产品的功能、材料、工艺等，是产品存在的基础；另一种是感性信息，如产品的造型、色彩、使用方式等，其更多地与产品的形态生成有关。从技术美学的角度来看，好的工业设计应该首先给用户带来最佳的问题解决方案。产品造型设计正是以此为基础而展开，融合了技术、材料、工艺等成就了一种系统的和谐美。产品造型设计不同于纯造型艺术。纯造型艺术追求纯感性美，可以是自然存在的，也可以由艺术家的灵感产生。作为产品造型设计则必须满足用户的使用需求，形成技术解决方案。可以说，产品造型设计需要用理性的逻辑思维来引导感性的形象思维，以提供问题的解决方案为标准，不可能天马行空地任意发挥。产品形态美不再仅仅是一种视觉感受，它要体现在产品上和与用户的交互过程中，而不是有一个成果了事。产品造型设计是通过形、色、质三大元素给用户以美感影响的。

2.1形――空间形态和造型艺术的结合

形是营造主题的一个重要方面，主要通过产品的尺度、形状、比例及层次关系对心理体验的影响，让用户产生拥有感、成就感、亲切感，同时还应营造必要的环境氛围使人产生夸张、含蓄、趣味、愉悦、轻松、神秘等不同的心理情绪。例如，对称或矩形能显示空间严谨，有利于营造庄严、宁静、典雅、明快的气氛；圆和椭圆形能显示包容，有利于营造完满、活拨的气氛；用自由曲线创造动态造型，有利于营造热烈、自由、亲切的气氛。特别是自由曲线对人更有吸引力，它的自由度强，更自然、也更具生活气息，创造出的空间富有节奏、韵律和美感。流畅的曲线既柔中带刚，又能做到有放有收、有张有弛，完全可以满足现代设计所追求的简洁和韵律感。曲线造型所产生的活泼效果使人更容易感受到生命的力量，激发观赏者产生共鸣。利用残缺、变异等造型手段便于营造时代、前卫的主题。残缺属于不完整的美，残缺形态组合会产生神奇的效果，给人以极大的视觉冲击力和前卫艺术感。造型艺术能够表现引人投入的空间情态，如体量的变化、材质的变化、色彩的变化、形态的夸张或关联等，都能引起人们的注意。产品只有借助其所有外部形态特征，才能成为人们的使用对象和认知对象，发挥自身的功能。

通过产品形态体现一定的指示性特征，暗示人们该产品的使用方式、操作方式。通过造型形态相似性如裁纸刀的进退刀按钮设计为大拇指的负形并设计有凸筋，不仅便于刀片的进退操作暗示它的使用方式，许多水果刀或切菜刀也设计为负形以指示手握的位置。通过造型的因果联系如旋钮的造型采用周边侧面凹凸纹槽的多少、粗细这种视觉形态，以传达出旋钮是精细的微调还是大旋量的粗调；容器利用开口的大小来暗示所盛放东西的贵重与否、用量多少和保存时间长度等。

通过产品形态特征还能表现出产品的象征性，主要体现在产品本身的档次、性质和趣味性等方面。通过形态语言体现出产品的技术特征、产品功能和内在品质，包括零件之间的过渡、表面肌理、色彩搭配等方面的关系处理，体现产品的优异品质、精湛工艺。通过形态语言把握好产品的档次象征，体现某一产品的等级和与众不同，往往通过产品标志、常用的局部典型造型或色彩手法、材料甚至价格等来体现，如标志“Braun”象征剃须刀无与伦比的档次，象征物主的富有及地位但仅作为计时用的金表等。通过产品形态语言也能体现产品的安全象征，在电器类、机械类及手工工具类产品设计中具有重要意义，体现在使用者的生理和心理两个方面，著名品牌、浑然饱满、整体形态、工艺精细、色泽沉稳都会给人以心理上的安全感，合理的尺寸、避免无意触动的按钮开关设计等会给人生理上的安全感。

2.2色——情感与文化的象征

色作为产品的色彩外观，不仅具备审美性和装饰性，而且还具备符号意义和象征意义。作为视觉审美的核心，色彩深刻地影响着人们的视觉感受和情绪状态。人类对色彩的感觉最强烈、最直接，印象也最深刻，产品的色彩来自于色彩对人的视觉感受和生理刺激，以及由此而产生的丰富的经验联想和生理联想，从而产生复杂的心理反映。产品设计中的色彩，包括色相明度、纯度，以及色彩对人的生理、心理的影响。色彩对室内空间意境的形成方面有很重要的作用，它服从于产品的主题，使产品更具生命力。色彩给人的感受是强烈的，不同的色彩及组合会给人带来不同的感受：红色热烈、蓝色宁静、紫色神秘、白色单纯、黑色凝重、灰色质朴，表达出不同的情绪成为不同的象征。产品设计中的色彩暗示人们的使用方式和提醒人们的注意，如传统照相机大多以黑色为外壳表面，显示其不透光性，同时提醒人们注意避光，并给人以专业的精密严谨感，而现代数码相机则以银色、灰色以及更多鲜明的色彩系列作为产品的色彩呈现。色彩设计应依据产品表达的主题，体现其诉求。而对色彩的感受还受到所处时代、社会、文化、地区及生活方式、习俗的影响，反映着追求时代潮流的倾向。

2.3质——材料质感和肌理的传递

人对材质的知觉心理过程是不可否认的，而质感本身又是一种艺术形式。如果产品的空间形态是感人的，那么利用良好的材质与色彩可以使产品设计以最简约的方式充满艺术性。材料的质感肌理是通过表面特征给人以视觉和触觉感受以及心理联想及象征意义。产品形态中的肌理因素能够暗示使用方式或起警示作用。人们早就发现手指尖上的指纹使把手的接触面变成了细线状的突起物，从而提高了手的敏感度并增加了把持物体的摩擦力，这使产品尤其是手工工具的把手获得有效的利用并作为手指用力和把持处的暗示。通过选择合适的造型材料来增加感性、浪漫成分，使产品与人的互动性更强。在选择材料时不仅用材料的强度、耐磨性等物理量来作评定，而且考虑材料与人的情感关系远近作为重要评价尺度。不同的质感肌理能给人不同的心理感受，如玻璃、钢材可以表达产品的科技气息，木材、竹材可以表达自然、古朴、人情意味等。材料质感和肌理的性能特征将直接影响到材料用于所制产品后最终的视觉效果。工业设计师应当熟悉不同材料的性能特征，对材质、肌理与形态、结构等方面的关系进行深入地分析和研究，科学合理地加以选用，以符合产品设计的需要。

优良的产品形态设计，总是通过形、色、质三方面的相互交融而提升到意境层面，以体现并折射出隐藏在物质形态表象后面的产品精神。这种精神通过用户的联想与想象而得以传递，在人和产品的互动过程中满足用户潜意识的渴望，实现产品的情感价值。

3形态观塑造的必要性

设计意味着创新，这决定了必须用发展的观点来看待设计及其形态，不然所设计的产品就会丧失生命力。消费者在选购产品时，往往也通过产品形态所表达出的某种信息来判断和衡量是否与其内心所希望的一致，从而最终做出购买的决策。不同的时代都有自己的设计语言，时代在发展决定着设计师应不断地培植新型形态观，成为引领消费的先行者。以苹果公司所产个人电脑的设计为例，G3时代，人们看到的是多彩、透明、绚丽的外观，体现活泼的气氛、给人时尚的感受；在G4时代，呈现的是半透明、银灰色的外观，每个细节都体现着科技时尚。两下相比，人们会觉得G3电脑已不属于当前时代，因为它在视觉上已体现不出当前时代的气息，缺乏属于当前时代的设计语言；G4电脑则体现出理性、前卫，引领时尚潮流。关注NOKIA手机造型的趋势与走向，可以发现其产品造型在保留本产品品牌形象DNA的同时增添了几分时尚与动感的色彩，这些在以前的系列产品中是很难见到的，因为用户现在需要这种时尚元素与之共舞。

从苹果和NOKIA的例子可以看出工业设计师的形态观是社会生活文化时尚的缩影，需要这种积极向上的形态观，走在时尚前面。

4形态观的塑造历程

4.1领悟生活的真谛

工业设计要以用户为中心，为人与技术之间的沟通而提供解决方案，让理性的技术获得一种感性的表达。而这是建立在设计师对生活深入理解的基础之上，源于生活体验和对事物的深刻洞察力。因此，设计师应该做生活的先行者。

三菱汽车设计部经理布雷一向以提供触动人心、尽情享受人生、充满情感与灵性的汽车为其设计理念。他认为上流的时尚并非源自上流社会，而是源自街头普通人群，设计师应当从各种艺术中吸取设计灵感。他为三菱打造了全新的汽车设计概念——3P精神：Precision、Performance、Passion(完美精确、极至表现、富于热情)。每一辆三菱车的设计都体现这种精神，我们能感受到这种3P精神是领悟了生活的真谛，是对生活的一种完美追求。

书籍、电影、图片、电视、网络等传递的各种信息，正悄悄地改变着整个世界，当我们观看一场电影、一场球赛，当聆听音乐或轻盈漫步时，都可能获得体验，正是这些体验会激发创意灵感。作为工业设计师，最重要的就是对这些体验加以理解和升华，以感性赋予产品使其造型充满人文关怀。

4.2对传统文化的传承和对新生文化的创造

文化是工业设计的核心所在。工业设计是其民族文化的形象写照。工业设计在反映民族文化的同时又创造着新生文化。在设计史上出现的各种设计风格，都是在科学技术发展所带来的新生文化之下诞生的。如文艺复兴时期的设计，受到文艺复兴运动的影响，一反中世纪刻板的风格，追求富有人情味的曲线和优美的层次。17世纪中期以后，欧洲进入了一个新的历史时期，出现了巴洛克和洛可可等浪漫主义的设计风格。接下来的资产阶级革命，推动了资本主义的发展和大工业生产，促进了技术革新和各种新思潮新思想的出现，现代主义、后现代主义及各种风格流派等设计都因为新技术的运用、新产品的出现、新思想的传播，形成了新的文化主流。正是在传统文化的基础上形成的新生文化，使设计师产生了新鲜的灵感，时尚、前卫的设计便由此诞生。

中华民族五千多年的历史，不仅拥有优秀的造型艺术累积，也有着优秀的文化传统。中华民族特有的传统文化是我们开发现代文化和现代设计的巨大资源和宝贵财富。作为工业设计师要真正理解和消化我们的传统艺术，追根寻源，把握传统文化的精神内核融入到我们的产品设计之中。在重新整合的基础上注入新的形态艺术元素，以创造出更具民族精神和美感的优秀设计来。一件产品要更贴切反映时代或引领时尚，必须以传统文化为原点，清晰了解其来龙去脉，并预测其趋势走向。空间意境、时代气息、科学技术、哲学历史、文化传统、风土人情等都为造型设计提供源泉，用这种观念去思考设计产品的形态，定会给用户带来意外的惊喜。

4.3本土化与国际化相结合

科学技术进步加速了文化的发展与沟通。不同文化的相互碰撞与融合需要设计师具备开放的设计观。在我们民族原有的生活方式与外来的文化和生活方式的对立、交流与整合过程当中，工业设计师应当在吸取和借鉴中走向现代化，并最终形成具有本民族特色的新型产品形态观和设计观。本土的环境氛围和历史文化是设计师思考的一部分，同时也要开放，尝试用国际现代设计语言表达我们的感受、美学意识及文化背景。文化以经济为基础。随着经济全球化，外来文化的冲击会越来越大，但这并不意味着必须抛弃我们的文化去模仿西方的设计思想，只有植根于本民族优秀文化的基础之上，又不断吸收当代先进的设计思想、理念，才能真正提升本土的工业设计水平，立于世界文化之林。

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二、面料形态的二次设计在服装中的应用

在科技高速发展和国际交流密切的今天，服装设计师们在这个领域所面临的竞争不仅仅是一种技术的较量，更是一种设计思维与设计理念的较量。在这场激烈竞争中，不论是团体设计师还是个体设计师都希望并驱先争，立于不败之地；都希望创造的不仅仅是一件作品，更是一件艺术品，既符合时候脉搏又具有独特个性，既能体现现代人的着装风情，又能在未来的长河中有立足之地。面料的二次设计正是这种行业背景下应运而生的一种设计概念并在近几年取得了令人瞩目的发展成果，赋予了服装面料及服装造型设的新面貌，使之具有了更高的审美价值，更好地诠释了传统工艺与现代技术的结合，打破了服装面料以往的单调感。由此可见，服装面料的再造已成为服装设计师对服装造型的一种重要手段，在服装中有着不可取代的作用。首先，面料的二次设计不单纯是经济及技术的问题，从更深层意义上而言，它更是资源循环利用及可持续发展的问题。一些普通陈旧的面料经过二次设计改造，肌理转变，将一些平淡无华的旧面料改旧换新，使那些过时的面料风貌焕然一新，再次投入服装市场再应用，不仅减轻了资源的浪费，也符合环保设计、持续发展的倡导理念。其次，强化面料的装饰创新。通过绣花、钉珠、钉附件、印花等手法在面料上附加各种装饰物，改变其原有的视觉效果，为其注入新的活力、新的元素，让原本毫无特色的面料变得更生动，更美丽。如图2：简单的连衣裙款式，无领无袖，A字造型，主要通过面料的颜色和层次的塑造，丰富款式的视觉效果及美感。再次，强化结构创新，淡化面料。通过市场观察及各类时装会可总结出：在服装设计中的常用一些规则有：当选用面料本身有其独特特点时，在服装的款式造型及结构设计时可相对简单，突出材质本有的特色，许多的针织设计便是这类设计的典型；当所选用的面料为既无色彩变幻也无图案或肌理变化的普通类面料时，在设计时，应在结合面料的性能的前提下，强化款式造型的新颖及结构的独特，相对淡化面料的新型应用。可见，好的服装材料固然会令服装锦上添花，但如果没有好的服装材料，而通过面料形态的再塑造对其进行设计，不仅绿色环保，同时在某种程度上，也会达到化腐朽为神奇的效果。

三、面料二次创造在服装不同部位的运用

面料二次设计后的具体应用需结合人体结构、款式造型、设计效果等各方面因素综合考虑，否则就是停留在单纯的面料改造层面。若不能加以灵活应用，纵然面料二次设计后的效果再好，也不能达到变废为宝、化腐为奇的效果，不能体现它的价值及美丽。因此，具体的应用时尽量做到“因形而生”，使它的结构服从于人体形式，随着身体的“起伏”变化而有节奏地变化。不同面料再造的效果，其运用在服装中不同的部位给人传达不同的视觉效果，同一面料再造的不同效果运用在不同的部位也会表现出不同的造型和风格。应用在肩部时，夸张了上装Y字廓形；应用在裤缝侧面时，不仅给人一种修长的视觉美感，同时原本裤装简单的造型变得简约而有细节。不同面料再造的视觉效果及用量的多少应当以人体的结构和款式造型与使用功能的需要为依据。如在一些以“A”字母为造型的服装款式中，常运用大量的褶皱手法夸张腰身以下的位置，以达到自己预设的造型效果，而在一些以“X”型为基型的设计理念下，常在胸部及臀部运用一些夸张的面料再塑造手法，突出服装中要强调的重点。衣服的每一个部位都有可能是设计师应用面料再塑造的对象，其主要依据还是款式的要求与整体造型的风格。

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一、控制系统总体方案

整个微小型无人直升机控制系统可分为机载部分和地面部分，机载部分负责维持飞机的稳定飞行并提供图像信息给地面，地面部分根据飞机的姿态及得到的图像信息做出下一步飞行的指令并发给机载部分。考虑到使用环境的复杂情况，由人使用遥控器现场操作可以较好控制飞行，并可对飞行中出现的各种情况及时处理，确保飞行的安全。地面部分与机载部分之间有两条数据链路：一条负责传送图像，一条负责传送飞行状态和指令。图像传送的数据链路通过无线摄像头解决。地面部分可以分为地面工作站和图像处理平台，前者与机载飞行控制器通讯以发送控制命令并获得飞机的飞行状态信息，后者获取机载摄像头的图像并对图像进行处理用以辅助判断，帮助操作者进行遥控操作。机载部分系统包括：飞行姿态测量控制系统模块、图像设备模块、数据链路以及执行舵机群等。地面部分包括控制器、工作站、和图像处理平台。

二、姿态控制系统

微小型无人直升机姿态控制系统的主要功能是稳定直升机的飞行姿态，或者说是稳定直升机的角运动。主要实现方式是在微小型直升机的控制回路上加上一个用于姿态测量的反馈回路，通过传感器得到微小型直升机的姿态信号，然后与要求控制的姿态信号进行比较，通过设计的反馈控制规律使输出的控制信号控制微小型直升机稳定在预期的姿态角度上。微小型直升机姿态测量控制系统包括倾角传感器、控制电路、多个舵机、接收机及遥控接收器等硬件部分。

其中控制电路的功能是接收接收机的操控信号和倾角传感器的输出信号，可以直接输出接收机的信号或者切换到输出遥控信号与传感器反馈信号叠加处理的结果，然后舵机接收控制电路的PWM信号控制直升机的旋翼。倾角传感器实时接收直升机的姿态信号，输出到控制电路。

三、控制系统的硬件实现

对于一般微小型无人直升机而言，其测控系统采用单片机作为控制单元是一种理想的选择，因为其成本低，体积和重量小。本设计采用混合系统级MCU芯片——C8051F320型单片机作为控制中心的姿态控制系统，选用的传感器是双轴的加速度传感器ADXL202，它可在两个方向上检测无人机在姿态上的变化，并输出PWM信号给单片机进行处理。由行有3个姿态角，所以要用2片ADXL202。

单片机处于系统的主导地位，是实现控制算法、完成信号采集和信号转化的核心器件。所有的传感器信号和遥控指令都由单片机来识别和处理。单片机将这些数据按照一定的控制算法运算后，将数据结果转化为控制信号输出到舵机，或者利用数据传输模块，传回到地面接收装置，从而完成对飞行器的航向的测控。由于单片机对电源有要求，为了保证其电源的稳定性，我们还设计了电源稳压保护电路。

直升机的飞行姿态有相互关联的3对方向(航向，横滚和俯仰)，每对方向都是关系飞机飞行姿态的直接因素。ADXL202型加速器的测量信号和接收机发送的信号混合控制直升机的姿态。控制电路将加速器的测量信号和遥控器发送的信号进行比较，得到的控制信号来控制舵机的转速。微小型直升机在飞行过程中若受到外力的干扰产生方向的偏差，由加速器测量输出PWM信号发送给控制电路，经过单片机处理和接收机信号比较后输出，采用单片机脉冲计数的方法，向舵机输出PWM类型的控制指令，操纵舵机的变化，控制保持飞机的姿态。

在基于单片机的姿态测控系统中，选用舵机作为执行器件，控制执行结构的转角和位移。在舵机控制中，一方面需要完成单片机的控制指令输出，从而控制航向变化和航向保持，另一方面需要参考原始的控制指令和加速度的反馈信号完成姿态控制的算法。尽管这两者来源不同，但是对舵机而言并无太大区别。控制信号对舵机的控制就是改变PWM信号的占空比，利用PWM信号占空比的变化改变舵机的位置。

四、软件设计及调试

微小型无人直升机姿态控制系统的软件包括C8051F单片机的初始化、各通道数据的获得、控制算法的实现、输出PWM信号给舵机。C8051F单片机的初始化包括端口管脚的配置、定时器的初始化、PCA初始化。C8051要接收5个通道的PWM信号，即遥控器的三通道PWM信号，ADXL202的2个通道的PWM信号。控制算法是最关键的，首先根据遥控器输入的第三个通道PWM数值进行切换，比如接收到的第三个通过的PWM数值小于150(1.5ms)就切换到输出信号不受ADXL202影响的状态，即输出信号是遥控器的输入信号，中间不经过处理；如果数值大于150(1.5ms)就切换到输出信号是遥控器的输入信号和ADXL202的信号反馈到遥控器的输入信号，如果ADXL202测得有加速度证明航向角度偏离了预期的角度，就要通过修正输出信号保证旋翼保持在预期的转速。

PWM模块有C8051的PCA模块配置为高速输出方式，当PCA0H的值与该模块的寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中的常数值相等时，CEXn引脚上的逻辑电平发生一次跳变，同时触发一次中断，实现PWM功能。为了试验设计出的印刷电路板是否能够满足输出控制信号的要求，设计了试验程序，来生成固定循环的能够控制舵机按照要求的方向来转动。设计的要求是舵机能够向左以固定频率转动，然后转回平衡位置，以此来循环转动。以此来检验以单片机为核心的控制电路是否能够产生控制信号并且驱动舵机来按要求转动。经过调试，用数字式示波器证明舵机完全按照单片机的输出控制命令进行转动，方向和延迟都正确。

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应用串行接口芯片扩展系统时，在初步选择了串行接口的芯片后，为了对芯片的资源更好地了解，开发者一般在系统设计前搭建一个简单的硬件电路并编制相应的软件对其测试，待性能验证后再确定最终的设计方试的实验平台。该平台以PC机为人机接口、采用单片机产生芯片串行通信时序。应用这一平台可以大大简化芯片使用前的测试过程。这一平台也为单片机串行扩展的初学者提供了快捷的学习工具。本平台目前集成了SPI、One-wire、Microware、I2C四种串行接口，在今后的使用中，可根据需要增加串行接口的种类。

1串行扩展平台的结构

SPI、One-wire、Microware、I2C是目前单片机应用系统中最常用的几个串行扩展接口。具有I2C和One-wire接口的器件都有自己的地址编号，单片机通过软件选通器件；而SPI和Microware扩展接口芯片首先要通过单片机I/O口线选通其片选脚，然后才能对其进行操作。这四种串行扩展接口都有不同的时序要求，但每一种总线的基本时序要求都是一致的，对芯片的操作无非是读出或写入，所不同的是具体的数据字节内容，只要按照各自的时序和命令操作，即可实现芯片功能。本文的串行扩展平台就是基于这一方法搭建的。

串行扩展平台由两部分组成：上位机部分由PC机构成，具有人机接口界面，操作起来方便直接；下位机部分由单片机及扩展接口电路构成，并通过RS-232接口与上侠机通信。

下位机的核心是AT89C51单片机。单片机本身并没有SPI、One-wire、Microware、I2C接口，使用虚拟器件技术，在单片机内采用模块化设计思想固化四种接口的串行访问子程序，通过软件调用完成这几种串行扩展的时序，用单片机的普通I/O口线模拟出四种串行接口，在下位机电路板上留有较大的通用板空间或用标准的连接器将串行接口引出，便于与待测芯片连接。AT89C51单片机没有RS-232接口，但它的UART口可以采用MAX232等芯片扩展出简单的RS-232接口，与上位机的RS-232接口相接。下位机的结构如图1所示。

测试时，将待测芯片与对应的串行接口相连，操作者在上位机将访问命令和数据通过RS-232接口下传给下位机；下机单片机对其分析后调用相应的时序模拟程序访问待测芯片，并将结果通过RS-232接口上传给上位机，在上位机显示。从整个测试过程来看，只要关心命令和数据的输入和输出。不必关心具体时序，近似一种透明的操作。测试后，只需对单片机中的子程序稍加裁减，即可移植到实际应用软件中，为开发提高了方便。下面将分别分别这四种串行通信接口的实现。

2四种串行通信接口的实现

在串行扩展中，可以根据接口主器件的数量分为单主器件系统和多主器件系统。其中单主器件系统应用最普遍。在单主器件系统中，具有一个主控制器件和多个从器件，数据的传送由主器件控制。主器件启动和停止数据的发送，提供同步时钟信号。在应用中使用种类最多的是功能繁多的从器件。本文的串行扩展平台主要针对这些从器件应用设计。所以该平台采用单主器件系统结构，只考虑用单片机的通用I/O口线模拟主器件访问从器件的时序逻辑。

2.1I2C总线接口时序

I2C串行总线是Philips公司推出的一种板内芯片间串行总线。它用两根连线即可方便地实现器件扩展。图2给出了主器件对从器件访问的基本读写时序，SDA为数据线，SCL为时钟线。

I2C总线上数据传送的基本单位为字节，采用低位在前的格式。主从器件之间一次传输的数据称为一帧，由启动信号、若干个数据字节和应答位以及停止信号组成。可以看出，I2C的主要命令只有读、写两种情况，虽然读写的字节根据具体器件的不同而不同，但其时序关系不会发生改变。根据这一点，下位机只要具备I2C的基本时序即可。这些基本时序包括：启动、写字节、读字节、应答位、停止信号，并可以组合成两个字程序：读N字节子程序、写N字节子程序。

2.2串行接口SPI

SPI（同步串行外设接口）由Motorola公司推出，它是一种三线同步接口，分别为同步信号、输入信号和输出信号。另外每个扩展芯片还需要一根片选线，主器件通过片选线通与其通信的从器件。图3给出了SPI的时序图。其中，SCK为同步时钟脉冲，SS为片选线，MOSI为主器件的数据输出和从器件的数据输入线，MISO为主器件的数据输入线和从器件的数据输出线。

图5One-wire总线复位和应答时序

SPI是全双工的，即数据的发送和接收可同时进行。如果仅对从器件写数据，主器件可以丢弃同时读入的数据；反之，如果仅读数据，可以在命令字节后，写入任意数据。数据传送以字节为单位，并采用高位在前的格式。SPI接口的通信程序可简化的：写读N字节子程序。

2.3Microware串行通信接口

NS公司的Microware是串行同步双工通讯接口，由一根数据输出线、一根数据输入线和一根时钟线组成。所有从器件的时钟线连接到同一根SK线上，主器件向SK线发送时钟脉冲信号，从器件在时钟信号的同步沿输出/输入数据。主器件的数据输出线DI和所有从器件的数据输入线相接，从器件的数据输出线都接到主器件的数据输入线DO上。与SPI接口类似，每个从器件也都需要另外提供一条片选通线CS（注意：它采用高选通方式）。

图4给出了主器件对从器件操作的基本时序，包括写起始位、写操作码和读字节，数据交换采用高位在前的格式。图4中给出了读两个字节时的情况，在主器件写完起始位和操作码后，从器件会应答一个“0”。该应答位在主器件写完操作码的最后一位时给出。在本文中，主器件速度较慢，可以不考虑等待该闰。Microware接口的通用子程序有：启动子程序，读N字节子程序、写N字节子程序。不同的Microware器件支持的起始位、操作码有所不同，但可人为组成合适的字节。

2.4One-wrie总线

One-wire总线是DALLAS公司研制开发的一种协议。它由一个总线主节点、一个或多个从节点组成系统，通过一根信号线对从芯片进行数据的读取。每一个符合One-wire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家庭代码和8位的CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻找依据这64位的不同来进行。

图6one-wire总线位写和位读时序图7one-wire总线写一个字节时序图

One-wire总线利用一根线实现双向通信。因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明确的时间要求。基本的时序包括复位及应答时序、写一位时序、读一位时序，如图5和图6所示。

在复位及应答时序中，主器件复位信号后，要求从器件在规定的时间内送回应答信号；在位读和位写时序中，主器件要在规定的时间内读回或写出数据。为了与其它模拟接口的子程序在结构形式上尽量一致，在One-wire模拟时序程序中把位读和位写时序拓延，形成像位在前的字节读写时序，写个字节的时序如图7所示。最终形成三个字程序；复位及应答子程序、写N个字节子程序和读N个字节子程序。

2.5下位机软件

从功能上来说，下位机软件的作用是接收位机发出的命令，分析命令，根据命令对各时序子程序进行组合和调用，形成正确的访问地序逻辑；如果有返回数据，还要将返回数据回送上位机显示。前面已经对四种串行接口的模拟时序子程序进行了简要介绍，由于篇幅所限，无法对每个子程序进行详细的说明，进一步的时序说明，可以查阅有关的参考文献和相关手册。这里只给出下位机软件总体流程，如图8所示。有关上位的命令在上位机与其通信的协议中介绍。

图8下位机软件流程图

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2动态形状表示

在设计方案产生之前，设计过程充满了变数．设计师通过其行为表达他们的设计思想，并用来建立设计概念模型．为了更加接近这一自然设计过程，本文介绍了一种新的形状表示法———DSR．DSR形状通过基本设计行为对目标形状进行描述和表示．形状文法通过其定义的规则集对设计目标进行描绘．规则可以表示为：AB，即，形状A被替换为形状B或B的任意形状子集．一次规则的应用表示一次形状由A到B的替换．但是，在这一规则中，形状如何由A变为B的过程是无法体现的．换句话说，形状由A变为B的过程被其结果所表示．如果能够表示变化过程而不仅仅是变化结果，其动态的过程信息就可以被用在不同的初始形状A′中，来产生更多的新形状｛B1，B2，…，Bn｝．这也就是本文提出DSR形状的基本思想．本文定义了9个类别的基本形状规则———ElementalRule［3］（简称ER）．通过对于三维形状操作的研究［18］，9类ER群体能够基本覆盖所有的形状操作需求，例如Add（添加）、Delete（删除）、Cutvertices（部分删除）和Cutedges（部分删除）．通过上述4类基本形状操作，本文选用矩形和球作为基本图元，可以产生9种不同种类的ER规则［3］．大多数形状都可以通过这些ER规则的结合使用进行表示．除了正交的形状，对于具有曲线表面的形状，可以通过球体作为基本图元进行生成．定义1．DSR形状．DSR形状是一种有限的形状元素集，通过以特定顺序应用ER规则进行生成．一个DSR形状可以被形式化表示为形状元素集与有序的ER规则应用序列，｛S＊｜ER（i1），ER（i2），…，ER（in）｝．S＊［19］表示初始形状或其任意的子集，一般被用来表示ER规则的左半部分．传统的规则应用方法为形状替代［15］，这在基于ER规则应用过程中，会对具有光滑曲面特征的形状的外观造成破坏［3］．因此，本文提出一种新的规则应用模式———行为捕获模式（actioncapturemode，ACM）．定义2．行为捕捉模式（ACM）．行为捕捉模式能够在保证原有形状外观不被破坏的前提下，保留规则变化意图．基于物体最小包围盒，生成物体的形状为目标形状与规则右边形状的布尔交运算（SObject＿Left∩SRule＿Right）．通过ACM应用模式，DSR形状能够表示一个规则应用后的形状变化过程（从规则的左半部分变为右半部分）．这确保规则的应用可以不受目标形状的几何复杂性约束．换句话说，当产生一个DSR形状规则后，它可以被应用到不同的初始形状，从而产生不同效果．这与设计过程的模糊性相吻合．这里通过一个案例展示应用ACM模式后的形状变化．本文邀请一位设计师设计了一个概念化的椅子模型，如图1所示．简洁和造型的流畅性是唯一对于该造型的前期要求．通过DSR规则，椅子的概念模型可以通过DSR形状进行表示．通过图1所示的DSR规则可以清楚地看到，椅子模型是由一个立方体变化产生．基于ACM应用模式，可以将图1所示的DSR规则应用到不同初始形状上，例如杯子形、圆柱体、苹果形状和平头截体，如图2所示．因为DSR形状能够以动态的形式表示，即形状的产生过程可以记录在DSR形状中．因此，基于DSR的规则能够应用到不同的初始形状从而产生更多的新设计模型．如上面案例所示，设计行为（从一个实体产生一把椅子）通过DSR形状保存了下来．在ACM模式的应用下，该设计行为能够应用到不同的初始群体，产生不同效果的椅子模型．下面通过一个小规模的问卷调查，对新设计模型的效果进行评价．200位侯选者被选来进行关于新模型效果的问卷调查．其中有170位年龄在20～30岁之间的学生，以及30位具有3～5年专业设计经验的设计师．问卷调查包括4个问题：1）请比较图1与图2中的椅子模型是否相似？2）图2中的椅子能否由图1中的椅子经过推理得到？3）请根据图1中的椅子形状，根据自己的理解进行模型再现．请通过草图的形式对设计过程进行可视化．4）请分别从审美、新颖和舒适度3方面对上述5个椅子模型进行评价．在访问调查过程中，仅将图1和图2中规则的右半部分展现给问卷参与者．调查结果显示：对于问题1），136人认为相似而52人认为不相似，其余没有意见．对于问题2），超过60％的参与者认为可以通过推理的方式获得，并表示这些椅子具有某些潜在的关联．对于问题3），虽然面对相同的椅子模型，不同的参与者给出了多种多样的生成方法．换句话说，虽然最终模型相同，但是生成的过程却是多种多样的．“自顶向下”的设计模式被广泛采用．对于问题4），“苹果型”的椅子被多数人认为最好看和有新意，图2中的椅子模型被认为最舒适．调查后，当参与者知道4个新椅子模型是由同一模型推理产生时，都在不同程度上表示了惊讶．他们表示：从同一个模型推理出全部4个新模型对他们来说是非常困难的．这也从侧面表现出DSR形状的提出能够反映出设计过程中的突发性特征．目前，通过ER规则库和ACM应用模式，能够产生多种多样的三维设计模型，如图3所示．

3DSR形状文法设计语言

定义3．DSR形状文法．DSR形状文法是一个四元集｛S，L，R，I｝，其中：1）S是DSR形状的有限集合；2）L是标签的有限集合，用于控制形状文法在时间和空间上的推进；3）R是DSR规则的有限集合；4）I是一个自由实体，作为形状文法应用的起点，称为初始形状．在DSR形状文法中，设计过程能够通过形状集和规则集进行表示，进而形成设计语言［20］．由于DSR形状可以表示动态设计信息（设计行为），因此该设计语言可以表现设计师有意识的行为和思想．在工程设计中，设计过程开始自包含设计问题分析、设计解空间解析、设计表达和结果可视化在内的多个循环．因此在DSR设计文法中，本文建立了有结构的规则系统来表示设计思路。在DSR形状文法中包括3种类型的规则：DSR规则、辅助规则（auxiliaryrule）和布局规则（layoutrule）．DSR规则是用来在设计过程中产生形状变化．物理方面的形状变化可以被DSR形状表示并保存．辅助规则主要是用来处理通用的三维模型操作：‘拉伸’、‘缩放’、‘旋转’、‘扭曲’等．在设计过程中，设计师会在最终方案确定之前不停地做出决定，关于当前设计模型的评价和接下来的修改会对整体设计产生什么影响？通常来说，对于整体设计产生的影响将会起到主要作用．因此，这种决定将会一直循环，直至满意的设计方案产生．类似于真实的设计过程，布局规则主要用于指定当前形状和整体模型的关联和影响．2类特殊的功能规则被采用：“SliceRule”和“CombineRule”．通过这2个功能规则，模型可以被分解、合并为任意的子形状用来承载DSR规则和辅助规则的运用．因为设计过程不是直线型推进，而是螺旋型推进的，本文提出针对布局规则的3种关系。图5a所示的‘梯子’关系表示设计过程中的因果关系：Step2发生是由于Step1引起的，后面步骤的产生是由于其前面步骤而产生的．在设计中，前后的因果关系并不仅仅具有线性继承和相邻继承，也就是说，前面n代的步骤都会对第n＋1代的产生具有影响．并且，其影响并不是随着相隔代数的增加而减少（设计突发性）．图5b所示的交叉关系体现了设计过程中的选择性．在上一步的布局行为产生后，有可能会产生多种潜在的设计推进方法（Step2～Stepn）．图5c所示的平行关系体现的是设计过程中的分离行为，即设计步骤A1，A2与B1，B2之间的推进是弱连通的，之间没有必然的联系．当然，在设计过程中，每一种类型并不具有清晰的分割，而常常是多种关系交错发生在同一设计过程中的．本文将图1所示的椅子概念的设计作为案例来表现DSR形状文法的应用之一．通过上述调查问卷，作者邀请了很多职业设计师对相同的椅子模型（图1）应用本文所提出的方法进行重现设计．因此通过DSR形状文法能够得到很多不同设计语言．其中，3种设计语言被选取作为本文案例，展示3种规则对于设计知识的保存和应用．在图6中，设计语言A共有6步．其中，Step1和Step4为布局规则．Step2将立方体分割为3部分用来产生扶手—椅子主体—扶手．Step4将椅子主体设计分为上下2部分．Step3，Step5，Step6属于DSR规则，用来对相应选取的形状进行物理外观的变化．在该设计语言中，Step2和Step4之间属于‘阶梯’关系，因为如果没有Step2，Step4就不会发生．图6中设计语言B分为7步．其中，Step2和Step4为布局规则，其余为DSR规则．Step2和Step4之间属于‘交叉’关系．在Step2后，以后的操作具有2个选择．而Step3和Step5属于‘平行’关系，也就是说，它们之间没有必然的先后顺序，属于弱连通．图6中设计语言C包括4步．其中Step2为布局规则，其余为DSR规则．‘平行’关系在该设计语言中得到了体现。上述3个设计语言的获取都由系统自动完成的．设计师被邀请来使用本文建立的3D交互式建模引擎，通过可视化界面和窗口控件交互操作，他们可以像在常规3D建模软件中一样进行工作．与此同时，系统能够根据其设计操作对整个设计过程通过DSR形状文法进行获取和保存，继而产生设计语言．本系统采用ACIS技术，在Windows平台下运用C＋＋语言实现的。将3个不同的设计语言应用到衍生式设计框架中，在系统内可以快速地产生3种不同的设计方案群体，如图8所示．图8a所示模型是根据设计语言A衍生而来的，体现了椅子主体的一体化设计和悬空椅子扶手的思想．图8b所示模型是根据设计语言B衍生而来的，体现了椅子上下部分不同的设计风格．图8c所示的模型是根据设计语言C产生的，体现了扶手和椅子主体的一体化风格．每一个新椅子都能够通过DSR形状进行表示和存储．也就是说，它们都可以做到图2中类似的衍生式变换．当作者将新的设计模型给3位设计语言的设计者观看时，他们都非常感兴趣．他们表示，其原始设计思路是在本文的3D建模系统中花费了1～2h不等的时间完成的．然而，所有的衍生设计模型都是在1min内通过基于系统自动产生的．这大大节约了设计周期．从美观和创新价值方面，新产生的模型都比较令人满意．虽然，这些新模型还不能直接作为设计方案进入产品设计流程，但它们都表现出原始设计方案的设计思想，并且在设计效果上有了较大的不同，给予设计者感官上直接的冲击和新颖的刺激，能够有助于其设计知识的扩展和设计构思的产生．

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2信息产品中动态图形的交互适用场景

动态图形的视觉表现对于提升被逐渐广泛应用于信息产品设计、广电传媒、工业产品宣传与推广、建筑浏览、学术教学与科研等众多领域信息产品的用户体验可起到画龙点睛的作用，然而动态图形在信息产品中的运用并非华而不实的花架子及无缘由的堆砌，在何种交互场景出现均是以解决某种功能需求为宗旨，最重要的是一定要服从用户体验。

2.1引导

引导是信息产品中动态图形设计应用较多的一个场景。引导包括两方面内容：一是开场引导页（即新手帮助）。二是对于隐藏内容、操作的提示及引入。开场引导页是用户首次安装并打开应用后所呈现的界面，功能堪比说明书。目的在于用户未使用之前，在最短时间内提前告知用户产品的主要功能、特点、操作方式并迅速上手，开始体验之旅。开场引导页按照目的可分为功能介绍类、推广类、使用说明类及问题解决类，产品的第一印象将极大地影响到后续的产品使用体验，因而别出心裁的引导页尤为重要。提示引入页通常以最直接有效的方式告知用户应该怎么做，或者吸引他们去做什么，可通过动态对功能的位置、方向、路径、唤出操作等进行暗示和指导，以便用户在有限的信息产品界面中发现更多功能。

2.2加载

加载页是由于加载数据内容过多或网速原因而形成的界面间的过渡，系统级的过渡一般分为两种——转和进度条，转用于剩余时间无法预知的情况下；进度条则用在可预知完成进度和剩余时间的情况下。加载设计的好坏直接影响产品的用户体验，通过一种有趣的美学形式表现程序运行的进度，一方面做出承诺，带给用户安全感，另外可以合理疏导用户因等待而产生的焦虑情绪，从而避免用户大量流失的惨剧发生。进程演示类动态图形的设计，加入了动态过渡，使得内容不再是枯燥的从0到1的跳转，复杂的程序语言转化为动态视觉语言“我正在处理你的内容，请稍等”。丰富的信息量及有趣幽默的动态图形内容可增加用户的期待值，除了对信息产品本身的期待，还有对加载设计本身的期待，从而使用户潜移默化的减少觉察正在加载的时间。加载的动态图形设计，可结合产品的品牌形象，抽象和具象方面均可入手，给人留下更深刻的印象。

2.3转场

信息产品中的转场，即从一个界面切换到另一界面，为了避免界面之间跳转的过于生硬呆板，利用动态图形补上了界面跳转的中间过程，是的用户体验更加自然和流畅，可以说转场是动态图形目前应用最多的场景。转场的动态设计包括堆砌动态效果、界面重组动态效果、平滑与平铺动态效果、空间翻转动态效果及线索连续动态效果等。转场设计的动态图形呈现方式又可细分为多种类型，如3D翻转、淡入淡出、抖动、旋转、立方体效果、收缩效果、翻页、放大缩小等等。转场动态图形的制作可更多地从产品目的、产品整体特点、场合、实现性能等多方面进行考虑，使得操作更加精致流畅，提升产品品质。

2.4反馈

在引导、加载、转场后，动态图形适用的另一场景即反馈。反馈可分为过程反馈和结果反馈——过程反馈指的是在操作过程中，为了告知用户操作的状态变化使得界面对操作进行的反馈。结果反馈即完成操作后，根据结果给出的反馈，可分为操作成功的反馈和操作失败的反馈。在结果反馈中，我们通常较多的看到动态图形的运用，如果是成功的操作结果，往往仅限告知状态，用户无须执行操作，反馈就可以自动消失，而如果是失败的操作结果，则需要引起关注，可以相对强势一些，反馈出现的位置可以考虑相关性，采用相对警示的颜色和设计风格等。针对过程反馈，动态图形也不失为一种对用户很有帮助的方式，帮助用户在操作过程中预知操作的目标和结果，可以使得应用更加细腻。