水平形仪表对认读速度、误读率影响的程序设计-毕业论文

聊城大学本科毕业论文本科毕业论文题 目 水平形仪表认读速度、误读率 的程序设计 专 业 安全工程 作者姓名 李宗庆 学 号 2012201586 单 位 物理科学与信息工程学院 指导教师 孟现柱 2016 年 5 月 教务处编2原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确的方式表明。本人承担本声明的相应责任。学位论文作者签名： 日期： 指 导 教 师 签 名: 日期： 目 录前 言11.水平形仪表简介21.1水平形仪表简介21.2水平形仪表特点31.3影响水平形仪表认读速度的因素31.4影响水平形仪表误读率的因素42.水平形仪表程序设计思路62.1 C+软件简介62.1.1 C+编程开发62.1.2 C+语言优缺点62.2程序设计目的72.3程序设计要求72.4程序设计73. 水平形仪表程序设计代码104. 水平形仪表程序改进建议304.1 水平形仪表程序的不足304.2 水平形仪表程序改进建议30结 论31参考文献32致 谢331摘 要本文运用人机工程学的基本原理和理论，对水平形仪表对认读速度、误读率的影响进行了研究。第一章是水平形仪表简介。第二章是水平形仪表程序设计思路。第三章是水平形仪表程序设计代码。第四章是水平形仪表程序改进建议。关键词：水平形仪表；人机工程学；调查与分析Abstract Based on basic principles and theories of ergonomics,the influence of the horizontal instrument on the reading speed and the misreading rate is investigated. In part one，the chapter is a brief introduction of horizontal instruments.In part two, the chapter is the design of the horizontal instrument program.In part three,the chapter is the horizontal instrument program design code.In part four, the chapter is the suggestion of the improvement of the horizontal instrument program. Key words: Horizontal instrument; Investigation and analysis；ErgonomicsII水平形仪表认读速度、误读率的程序设计前 言1课题的提出水平形仪表在生活和工业生产领域应用比较广泛，本课题通过人们对水平形仪表的操作获得认读时间、误读率的数据，通过数据的分析，从而得出影响认读速度、误读率的影响因素。因此，本课题的意义在于通过水平形仪表认读速度、误读率进行程序设计，可以加深人们对水平形仪表的认识与了解，更有助于人们运用人机工程学的原理改进水平形仪表的设计，进而提高认读速度，降低误读率，减少生活和工业生产等领域事故的发生。2国内外研究现状通过检索相关文献，目前对水平形仪表认读速度、误读率的程序设计的研究很少，大部分文献都是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题，最终获得最高的工作效率和作业时的安全和舒适的内容。3研究内容本论文在编写的过程中注意到：科学性、知识性、普及性和实用性相结合；理论与实践相结合；按照从感性到理性、从具体到抽象、由浅入深个的认识规律出发，选择材料，完成编写工作。本文运用人机工程学的基本原理和理论，对水平形仪表认读速度、误读率的影响进行了研究。论文共分四章，其中第一章是水平形仪表简介。第二章是水平形仪表程序设计思路。第三章是水平形仪表程序设计代码。第四章是水平形仪表程序改进建议。1.水平形仪表简介1.1水平形仪表简介水平形仪表主要与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量和显示，并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀门进行PID调节和控制、报警控制，数据采集和记录。虽然水平形仪表应用很少，但水平形仪表在生活、生产中依然有着重要的作用，例如：机械磅、游标卡尺、收音机、标尺等仪器设备的数值显示部分都是水平形仪表。 图1机械磅秤图 图2游标卡尺 图3收音机 图4标尺1.2水平形仪表特点 水平形仪表是用指针指示数值来显示机器有关参数和状态的视觉显示装置。其特点是显示的信息形象化、直观，使人对指示数值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，监控作业效果很好。其中认读速度、误读率是水平形仪表的两个重要参数，通过对水平形仪表认读速度、误读率的调查与人机学分析，可以有效提高对水平形仪表的认读速度，降低误读率，达到更好的人机配合的目的。1.3影响水平形仪表认读速度的因素 通过调查与人机学分析，影响水平形仪表认读速度的因素主要有刻度盘的大小、字符设计、自身结构因素等。 （1）刻度盘的大小。刻度盘的大小对仪表的认读速度和精度有很大的影响，且取决于盘上标记的数量和观察距离。以水平形刻度盘为例，当盘上标记数量过多时，为了提高清晰度，须相应增大刻度盘。但是这将增加眼睛的扫描路线和仪表占用面积。而缩小刻度盘又会是标记密集不清晰，从而影响认读速度。刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关，实验表明，最佳视角为2.55。故当确定了观察者与显示器之间的视距后，即可算出刻度的最佳尺寸。在视距一定的情况下，刻度盘直径也是影响水平形仪表认读速度的重要因素。怀特（WJwhite）在视距为75cm的情况下，将直径为25毫米，44毫米和70毫米的指示仪表，安装在仪表板上进行可读性测验，结果如图表1。表1刻度盘直径 mm观察时间 s平均反应时间 s 读错率 % 25 0.82 0.76 6 44 0.72 0.72 4 70 0.75 5.73 12 （2）字符设计。仪表刻度盘上印刻的数字、字母、汉字和一些专用的符号，统称为字符。由于刻度的功能通过字符加以完备，字符的形状、大小和立位又直接影响着识读效率，因此，字符的设计应力求能清晰地显示信息，给人以深刻的印象，提高认读速度。 （3）自身结构因素。由于水平形指针式仪表不是数字信号，不能被采集到计算机系统，并且传统采集仪表的读数是采用人工判读的方法，并且劳动强度相对较大、判读误差较大等问题，其主要原因是水平形指针式仪表的图像和非指针式图像相比，结构简单，主要对象为线状的指针和数字标码。通常仪表的刻度值都是均匀分布的，并且表盘中只有一个指针，所以通过检测出指针并根据指针的偏转角度可以出判断指针的读数。为降低读取难度和计算量，提高系统的实时性，可以根据仪表指针运动的趋势进行预算。这样就可以在一定程度上提高水平形仪表的认读速度。综上所述，刻度盘的大小、字符设计、自身结构等因素都影响认读速度。因此仪表设计中应该考虑这些因素，只有考虑这些因素才能提高认读速度。1.4影响水平形仪表误读率的因素通过调查与人机学分析，影响水平形仪表误读率的因素主要有刻度盘的形状、刻度大小、刻度线粗细及长度、仪表颜色设计等。（1）刻度盘的形状。刻度盘形状的选择主要根据显示方式和人的视觉特性。实验研究表明，不同形状刻度盘的误读率不同。其中在误读率方面，开窗型，由于指针不动，刻度盘动，窗中的数字易读，其误读率最小；相反，圆型，半圆型，由于需在仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的揭示时间内比开窗型的误读率高；水平型和竖直型由于寻找指针位置最费时间，故误读率最高；水平型相比竖直型的误读率低，是因为眼球的水平运动快。（2）刻度大小。刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度。而当刻度盘上的刻太过于密集就会容易使认读出现错误，过疏会使中间插值估计不准。刻度的大小可根据人眼的最小分辨能力和刻度盘的材料性质及视距而确定，而常见的有单刻度线、双刻度线、递增式刻度线。单刻度线和双刻度线是有认读方面的差异的。单刻度线、双刻度线便于认读和记忆;递增式刻度线有利于避免反向认读的差错。（3）刻度线粗细及长度。刻度线的宽度即刻度线的粗细 刻度线的宽度取决于刻度的大小，当刻度线宽度为刻度的10左右时，读数的误差最小。故刻度线宽度一般取刻度的515，普通刻度线通常取0.10.02mm；远距离观察时，可取0.60.8mm，精度高的测量刻度线取0.00150.1mm。刻度线的长度也是不可忽视的，刻度线一般有三级：长刻度线、中刻度线、短刻度线。所以刻度线的长度的设定也应有一定的规律。（4）仪表颜色设计。指针式仪表的颜色设计，主要是度盘面、刻度标记和数码、字符以及指针的颜色匹配问题，它对仪表的造型设计、仪表的认读有很大影响。为了精确判读，指针、刻度线和字符的颜色应有鲜明的对比，选择最清晰的配色，避免模糊的配色。研究表明，最清晰的搭配是黑与黄，最模糊的搭配是黑与蓝；墨绿色和淡黄色仪表面分别配上白色和黑色的刻度时，其误读率最小；而黑色和灰黄色仪表面分别配上白色刻度线时，其误读率最大，不宜采用。在实际工作中，由于黑白两种颜色的对比度较高，且符合仪表的习惯用途，因此常用这种搭配作为表盘和数字的颜色。综上所述，刻度盘形状、刻度大小、刻度线粗细及长度、仪表颜色设计等因素都影响误读率。因此仪表设计中应该考虑这些因素，只有考虑这些因素才能降低误读率。2.水平形仪表程序设计思路2.1 C+软件简介C+是在C语言的基础上开发的一种面向对象编程语言，应用广泛；C+支持多种编程范式 面向对象编程、泛型编程和过程化编程。最新正式标准C+于2014年8月18日公布。其编程领域众广，常用于系统开发，引擎开发等应用领域，是至今为止最受广大程序员受用的最强大编程语言之一,支持类：类、封装、重载等特性。C+设计成静态类型、和C同样高效且可移植的多用途程序设计语言。2.1.1 C+编程开发一个程序从编写到最后得到运行结果要经历以下一些步骤：(1) 用C+语言编写程序(2) 对源程序进行编译(3) 将目标文件连接(4) 运行程序运行。2.1.2 C+语言优缺点优点:（1）简洁紧凑、灵活方便。C语言一共只有32个关键词,9种控制语句，程序书写形式自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。（2）运算符丰富。C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C语言的运算类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。（3）数据结构丰富。C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能，支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。（4）C是结构式语言。结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。（5）C语法限制不太严格，程序设计自由度大。虽然C语言也是强类型语言，但它的语法比较灵活，允许程序编写者有较大的自由度。（6）生成目标代码质量高，程序执行效率高。一般只比汇编程序生成的目标代码效率低1020%。（7）C语言适用范围大，可移植性好。C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统，如DOS、UNIX；也适用于多种机型。C语言具有强大的绘图能力，可移植性好，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画，它也是数值计算的高级语言。缺点:(1) C语言的缺点主要表现在数据的封装性上，这一点使得C在数据的安全性上有很大缺陷，这也是C和C+的一大区别。(2) C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。2.2程序设计目的利用C+ 对水平形仪表认读速度、误读率进行程序设计，人们通过对水平形仪表程序的运行，可以测量其认读时间、误读率等重要参数，通过对水平形仪表认读速度、误读率等测量数据进行综合分析，有助于人们运用人机工程学的原理改进水平形仪表的设计，进而提高仪表的认读速度，降低误读率，减少生活和工业生产等领域测量误读率。2.3程序设计要求理想的水平形仪表除了要准确反映“机”的状态外，还应根据人的感觉器官的生理特征来确定其结构，使得人与机充分协调。也就是说所设计水平形仪表，其形状、大小、颜色、标度、刻度、空间布置、亮度、频率、照明、背景、距离等都必须适合人的生理、心理特征。使操作者对显示器所显示的信息辨认速度快、误读少、可靠性高，并减轻精神紧张和身体疲劳。按照上述要求，运用人机工程原理，设计了水平形仪表认读速度、误读率测试程序。该水平形仪表的测试程序分为7模块：颜色设置、尺寸设置、开始测试、输入数字、确认、重置、退出。2.4程序设计（1） 颜色设置：用户根据提示输入，按照安全人机工程学中仪表颜色设计选择合适的颜色，使指针、刻度线和字符的颜色有鲜明的对比，选择最清晰的配色，避免模糊配色，达到精确的判读的目的 （2） 尺寸设置：用户根据显示方式和人的视觉特性，对刻度、刻度盘、指针、数字等选择合适的尺寸。图6（3） 开始测试：用户点击开始测试按钮，程序开始运行，指针随机停止。图7（4）输入数字：用户根据仪表盘中指针指示的数字，在输入框中输入相应的数字。（5）确认：用户点击确认按钮，程序自动判断输入数字的正否，并给出判断的结果。图8图9（6）重置：点击重置按钮，程序重置（7）退出3. 水平形仪表程序设计代码 VERSION 5.00 Begin VB.Form frmMain AutoRedraw = -1 True BorderStyle = 0 None ClientHeight = 3945 ClientLeft = 135 ClientTop = 405 ClientWidth = 6990 ControlBox = 0 False Icon = frmMain.frx:0000 LinkTopic = Form1 LockControls = -1 True MaxButton = 0 False MinButton = 0 False ScaleHeight = 3945 ScaleWidth 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