竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计-安全工程毕业论文

聊城大学本科毕业论文本科毕业论文题 目 竖直形仪表认读速度、 误读率的程序设计 专 业 安全工程 作者姓名 史珂 学 号 2012201595 单 位 物理科学与信息工程学院 指导教师 孟现柱 2016 年 6 月 教务处编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：2016.5.28 指 导 教 师 签 名: 日期：2016.5.28 目 录前 言11. 对竖直形仪表的简介21.1竖直形仪表的种类21.2竖直形仪表的重要性41.3影响仪表认读速度、误读率的因素41.3.1 刻度盘对认读速度、误读率的的影响41.3.2 刻度对认读速度、误读率的影响52 竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计62.1所用软件介绍62.2设计思路与流程72.3程序设计中的模块设计82.4程序测试图113. 竖直形指针式仪表设计代码154.改进建议22结 论23参考文献24致 谢252 摘 要本文运用人机工程学的基本原理和理论，对竖直形仪表进行了全面的分析。第一章对竖直形仪表进行了详细的介绍，就竖直形仪表的种类、重要性、对仪表设计的重要性进行了详细的介绍和分析。第二章分析了竖直形仪表认读速度、误读率。详细介绍了做程序设计所用的软件，以及在程序设计工作中的设计思路和流程。第三章给出了竖直形仪表程序设计的源代码。第四章对竖直形仪表提出了改进建议，这样在以后的测量中能更加精确快速的测出数值。本文总体对竖直形仪表进行了认读速度、误读率方面的分析和设计，并有了更好的改进建议，使竖直形仪表能更大作用的贡献于测量工作之中。关键词：人机工程学;调查;分析;竖直形仪表Abstract In this paper, the basic principle and theory of ergonomics are used to analyze the vertical instrument. In the first chapter, the vertical instrument is introduced in detail, and the importance of the vertical shape instrument is introduced and analyzed in detail. In the second chapter, the reading speed and the misreading rate of the vertical instrument are analyzed. The software used in the program design is introduced in detail, as well as the design ideas and process in the program design work. In the third chapter, the source code of the program is given. In the fourth chapter, the improvement suggestions are put forward, which can be more accurate and fast in the future. In this paper, the overall analysis and design of the reading speed and the misreading rate of the vertical instrument are carried out, and the suggestions for improvement are made.Key Words:Ergonomics;Investigation;analysis;Vertical instrument 竖直形仪表对读速度、误读率 的程序设计前 言竖直形指针式仪表结构简单，维护方便，现在广泛应用于工业生产以及一些化学试验中。由于竖直形指针式仪表能够随时显示测量数值，而且能够反映被测量的变化趋势，在许多特定的场合具有一定的优势。而竖直形仪表的认读速度、误读率是其测量的两个重要指标。本文对竖直形仪表认读速度、误读率进行了详细的分析，并设计程序，意义在于能更使其更精确地进行测量，能够为仪表设计提供参考。目前对竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计研究的很少。 通过查阅资料和检索得知：2011年全国虚拟仪器设计大赛软件组决赛中曾经进行过类似研究，而其他类型的仪表研究相对多一些。目前在仪表的研究方面国内相对国外差距比较明显，研发力度和产研结合上面处于劣势，导致适用范围和可信程度上大打折扣。但近年来随着科技发展和国家支持，竖直形仪表的研究和应用也越来越多，总体正向着好的方向发展。本研究对竖直形仪表认读速度、误读率进行的程序设计采用的是java语言，java语言是一种安卓操作系统，它具有面向对象、与平台无关、安全、多线程、使用灵活方便、应用面广特点。所用的软件是Intellij idea，简称IDEA。它是JAVA语言开发的集成环境，IntelliJ在业界被公认为最好的JAVA开发工具之一，尤其在只能代码助手、重构、代码自动提示、J2EE支持、各类版本工具、CVS整合、代码分析、创新的GUI设计等方面的功能可以说是超常的。通过编写竖直形仪表的程序设计，不仅能帮助我们学习Java语言程序设计这门课程，而且使我掌握了编程技巧，锻炼了我实际操作的能力，增加了我的求知欲望，使我学习到了很多知识。本文运用人机工程学的基本原理和理论，对竖直形仪的程序设计表进行了的分析。第一章对介绍了竖直形仪表的种类和重要性。第二章对竖直形仪表认读时间、误读率的程序设计进行了分析。第三章给出了竖直形仪表设计的源代码。第四章对竖直形仪表提出了改进建议。最后论述了竖直形仪表程序设计的课程总结。 1. 对竖直形仪表的简介 1.1指针式仪表的种类 指针式仪表分为很多很多不同的种类，常见的有圆形仪表、半圆形仪表、竖直形仪表、水平形开窗式仪表。主要常见的形状如表1所示。表1指针式仪表刻度盘的主要类别 各种形状的刻度盘都有自己的优势。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。 1.2竖直形仪表的重要性 本文要研究是竖直形仪表，竖直形仪表在生产生活和工业领域有很多应用，给我们带来了极大的方便。竖直形仪表有着认读直观简单，能使认读结果一目了然的优点。 除了在日常生活中的应用外，竖直形仪表还在工厂工业领域，机械加工领域等，在许多方面有特定的优势，例如，温度计（如图1所示）、水位计(如图2所示)。图1温度计图2水位表 1.3影响仪表认读速度、误读率的因素 1.3.1 刻度盘对认读速度、误读率的的影响 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，结果如表2。表2认读速度和精准度与直径大小的关系（视距750mm）刻度盘直径mm观察时间s平均反应时间s读错率%250.820.766440.720.724700.755.7312 这是因为当增大刻度盘时，刻度、刻度线和指针、字符均可增大，可提高清晰度。但当增大刻度盘时，将增加眼睛的扫描路线和仪表占用面积。而缩小刻度盘又会使标记密集不清。所以刻度盘大小对认读速度、误读率的影响是不可忽视的。 刻度盘的大小取决于盘上标记的数量和视距。刻度盘的最佳尺寸应根据观察者的最佳视角来确定。有关试验表明，刻度盘的最佳视角为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。 1.3.2 刻度对认读速度、误读率的影响 仪表上一定要有刻度才能认读，刻度对认读速度、误读率也有很大影响。 刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度。刻度过密易读错，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。人眼直接读识刻度时，刻度的最小尺寸不应小于0.61mm。当刻度小于1mm时，误读率急剧增加。故刻度的最小尺寸一般在12.5mm之间选取，必要时也可采用48mm。采用放大镜读数时，刻度的大小一般取1X mm（X为放大镜放大倍数）。 刻度有很多类型，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便于认读和记忆：递增式刻度线有利于避免反方认读的差错。 刻度线的粗细对其也有影响。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。 刻度线的方向对认读速度速度、误读率同样有影响，刻度方向须遵循视觉规律：竖直直线型应从下至上，如图3所示。图3竖直仪表刻度线遵循方向图2 竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计 2.1所用软件介绍 本文对竖直形仪表认读速度、误读率进行程序设计，其中应用的软件是IntelliJ IDEA，简称IDEA。它是JAVA语言开发的集成环境，IntelliJ在业界被公认为最好的JAVA开发工具之一，尤其在只能代码助手、重构、代码自动提示、J2EE支持、各类版本工具、CVS整合、代码分析、创新的GUI设计等方面的功能可以说是超常的。IDEA是JetBrrains公司的产品，这家公司总部位于捷克共和国的首都布拉格，开发人员以严谨著称的东欧程序员为主。它的旗舰版本还支持HTML。免费版本只支持JAVA等极为少数的语言。 它的特色功能有很多点，下面介绍极为优秀的几点。第一点，智能的选取。在很多时候我们要选取某个方法，或某个循环或想一步一步从一个变量到整个类慢慢扩充着选取，IDEA就提供这种基于语法的选择，在默认设置中Ctrl+W，可以实现选取范围的不断扩充，这种方式在重构的时候尤其显得方便。第二点，丰富的导航模式。IDEA提供了丰富的导航查看模式，例如Ctrl+E显示最近打开过的文件，Ctrl+N显示你希望显示的类名查找框（该框同样有智能补充功能，当你输入字母后IDEA将显示所有候选类名）。在最基本的project视图中，你还可以选择多种的视图方式。第三点，历史记录功能。不用通过版本管理服务器，单纯的IDEA就可以查看任何工程中文件的历史记录，在版本恢复时你可以很容易的将其恢复。第四点，对重构的优越支持。IDEA是所有IDE中最早支持重构的，其优秀的重构能力一直是其主要卖点之一。第五点，编码辅助。Java规范中提倡的toString()、hashCode()、equals()以及所有的get/set方法，你可以不用进行任何的输入就可以实现代码的自动生成，从而把你从无聊的基本方法编码中解放出来。第五点，灵活的排版功能。基本所有的IDE都有重排版功能，但仅有IDEA的是人性的，因为它支持排版模式的定制，你可以根据不同的项目要求采用不同的排版方式。第五点，XML的完美支持。xml全提示支持：所有流行框架的xml文件都支持全提示。第六点，动态语法检测。任何不符合java规范、自己预定义的规范、累赘都将在页面中加亮显示。 2.2设计思路与流程 竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计，要想做出程序，要有思路和流程。首先我们要知道竖直形仪表极为重要的是刻度线和指针竖直形仪表认读与刻度盘有关。那么就先对刻度模板进行设计。 首先设计出显示界面，然后就是功能。总体上分为这两大部分。 在设计显示界面时又分为很多步骤，比如尺度，刻度线，距离等，最重要的便是刻度尺和大致的布局。在功能方面，完成数据的记录，对应完成每一个案件的功能，还有输入框。 这两部分做完后，再进行细节的调整，比如读数精度的调整，指针的移动速度的调整，还有数字的提示信息的修改等。 有了这样的程序设计流程，也是在这种清晰的设计思路下，才逐渐完成了竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计。 2.3程序设计中的模块设计 在对竖直仪表程序模块设计时程序分为7个模块，分别为：颜色设置、尺寸设置、测试、输入数字、确定、重置、退出。而在这7个模块中颜色设置、尺寸设置尤为重要，在此次竖直形程序设计中对竖直形仪表盘的颜色、尺寸采用的固定颜色（指针为红色，刻度线为白色，其他颜色统一设置成黑色；尺寸为不可变。）下面为竖直形仪表的模块设计及示例图。（1） 颜色设置：在竖直形仪表认读速度、误读率的程序设计中不能随意更改此次程序的的颜色。所以在本程序设计中采用的是固定的颜色设置，既指针为红色，刻度线为白色，其他颜色统一设置成黑色。 （2） 尺寸设置：此次竖直形仪表设计采用的是固定尺寸。（如 图4）所示。图4（3） 测试：用户点击竖直形指针式仪表开始测试按钮，程序开始运行，指针随机停止。（如 图5）所示。图5（4） 输入数字：用户根据竖直形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正确，并给出判断的结果。（如 图6）所示。图6(6） 重置：点击重置按钮，竖直形仪表程序重置。2.4程序测试图下面为竖直形程序设计测试实验结果图：（如 图7），（如 图87），（如 图9）所示，通过测试数据可以看到，竖直形指针的位置和所指的数字或多或少的存在一定的偏差，通过肉眼可分辨的有限，在一定程度上造成了误读错误，提高了程序的误读率。测试的数据越少误读率越高，可以通过多测试几组数据来降低竖直形仪表的误读率。从所给图的数据看出测试两次的误读率为50%，测试三次的误读率为66%，测试八次的误读率为87%，次数越多越有利于实验结果的准确性。图7图8图93. 竖直形指针式仪表设计代码/* */ package cn.beyond.swing;/* */ /* */ import java.awt.Color;/* */ /* */ public class Cursor/* */ implements Runnable/* */ /* 10 */ public static int y = 70;/* 11 */ public static float value = 0.0F;/* */ public static final int X = 90;/* */ public static final int LENGTH = 20;/* 14 */ public static int count = 0;/* 15 */ public static int rightCount = 0;/* 16 */ public static Color color = Color.RED;/* */ public static long startTime;/* */ public static long endTime;/* 22 */ private static boolean suspend = false;/* 23 */ private static String control = ;/* */ /* */ public static void continute() /* 26 */ if (!suspend) /* 27 */ synchronized (control) /* 28 */ control.notifyAll();/* */ /* */ /* 31 */ suspend = true;/* */ /* */ /* */ public static boolean isStart() /* 35 */ return suspend;/* */ /* */ /* */ public static void pause() /* 39 */ suspend = false;/* */ /* */ /* */ public void run()/* */ /* 44 */ synchronized (control) /* 45 */ boolean flag = true;/* */ try /* */ while (true) /* 48 */ if (!suspend) /* 49 */ control.wait();/* */ /* 51 */ Thread.sleep(20L);/* 52 */ if (y = 570) /* 53 */ flag = false;/* */ /* 55 */ if (y = 70) /* 56 */ flag = true;/* */ /* 58 */ if (flag)/* 59 */ y += 1;/* */ else /* 61 */ y -= 1;/* */ /* */ /* 64 */ value = (y - 70) / 5.0F / 10.0F;/* */ /* */ catch (InterruptedException e) /* 66 */ e.printStackTrace();/* */ /* */ /* */ /* */ /* Location: C:UsershuangjunweiDesktopswing* Qualified Name: cn.beyond.swing.Cursor* JD-Core Version: 0.6.0*/* */ package cn.beyond.swing;/* */ /* */ import javax.swing.JFrame;/* */ /* */ public class FrameMain extends JFrame/* */ /* */ private MyPanel myPanel;/* */ /* */ public FrameMain()/* */ /* 14 */ this.myPanel = new MyPanel();/* 15 */ Thread thread = new Thread(this.myPanel);/* 16 */ thread.start();/* 17 */ add(this.myPanel);/* 18 */ setIconImage(null);/* 19 */ setSize(450, 610);/* 20 */ setResizable(false);/* 21 */ setLocation(900, 100);/* 22 */ setVisible(true);/* 23 */ setDefaultCloseOperation(3);/* */ /* */ /* */ public static void main(String args)/* */ /* 28 */ FrameMain frameMain = new FrameMain();/* */ /* */ /* Location: C:UsershuangjunweiDesktopswing * Qualified Name: cn.beyond.swing.FrameMain * JD-Core Version: 0.6.0 */* */ package cn.beyond.swing;/* */ /* */ import java.awt.Color;/* */ import java.awt.Font;/* */ import java.awt.Graphics;/* */ import java.awt.Rectangle;/* */ import java.awt.event.ActionEvent;/* */ import java.awt.event.ActionListener;/* */ import java.awt.event.KeyAdapter;/* */ import java.awt.event.KeyEvent;/* */ import java.io.PrintStream;/* */ import java.math.BigDecimal;/* */ import java.util.Date;/* */ import javax.swing.JButton;/* */ import javax.swing.JLabel;/* */ import javax.swing.JPanel;/* */ import javax.swing.JTextField;/* */ /* */ public class MyPanel extends JPanel/* */ implements Runnable/* */ /* */ public static final int SIZE_X = 200;/* */ public static final int SIZE_Y = 650;/* */ public static final int MIN = 5;/* */ public static final int START_X = 60;/* */ public static final int START_Y = 70;/* */ public static final int COMP_Y = 160;/* 36 */ public static final Cursor curson = new Cursor();/* */ /* 38 */ private JButton jButton = new JButton(开始测试);/* 39 */ private JButton jButton1 = new JButton(重置测试);/* 40 */ private JButton jButton2 = new JButton(确认);/* 41 */ private JLabel label = new JLabel(请输入读数:);/* 42 */ private JTextField jTextField1 = new JTextField();/* 43 */ private JLabel label1 = new JLabel();/* */ /* 45 */ private JLabel label2 = new JLabel();/* */ /* */ public MyPanel() /* 48 */ new Thread(curson).start();/* */ /* 50 */ setLayout(null);/* */ /* 52 */ this.jButton.setBounds(new Rectangle(210, 160, 100, 30);/* */ /* 54 */ add(this.jButton);/* 55 */ this.jButton.addActionListener(new ActionListener()/* */ /* */ public void actionPerformed(ActionEvent e) /* 58 */ MyPanel.this.label1.setText(null);/* */ /* 60 */ new Thread(new Runnable()/* */ /* */ public void run() /* 63 */ MyPanel.this.jButton.setEnabled(false);/* 64 */ MyPanel.this.jButton2.setEnabled(false);/* 65 */ MyPanel.this.jTextField1.setText(null);/* 66 */ Cursor.continute();/* */ try /* 68 */ Thread.sleep()(0.2D + 3.0D * Math.random() * 1000.0D);/* 69 */ Cursor.pause();/* 70 */ Cursor.startTime = new Date().getTime();/* 71 */ MyPanel.this.jButton2.setEnabled(true);/* */ catch (InterruptedException e1) /* 73 */ e1.printStackTrace();/* */ /* */ /* */ ).start();/* */ /* */ );/* 80 */ this.jButton1.setBounds(new Rectangle(320, 160, 100, 30);/* 81 */ add(this.jButton1);/* 82 */ this.jButton1.addActionListener(new ActionListener()/* */ /* */ public void actionPerformed(ActionEvent e) /* 85 */ Cursor.pause();/* 86 */ MyPanel.this.jButton.setEnabled(true);/* 87 */ MyPanel.this.label1.setText(null);/* 88 */ Cursor.count = 0;/* 89 */ Cursor.rightCount = 0;/* 90 */ Cursor.y = 70;/* */ /* */ );/* 94 */ this.label.setBounds(new Rectangle(210, 210, 100, 30);/* 95 */ add(this.label);/* */ /* 97 */ this.jTextField1.setBounds(new Rectangle(210, 240, 100, 30);/* 98 */ add(this.jTextField1);/* 99 */ this.jTextField1.addKeyListener(new KeyAdapter() /* */ public void keyTyped(KeyEvent e) /* 101 */ int keyChar = e.getKeyChar();/* 102 */ if (keyChar != 46) & (keyChar 57)/* 103 */ e.consume();/* */ /* */ );/* 107 */ this.jButton2.setBounds(new Rectangle(320, 240, 80, 30);/* 108 */ this.jButton2.setEnabled(false);/* 109 */ add(this.jButton2);/* 110 */ this.jButton2.addActionListener(new ActionListener()/* */ /* */ public void actionPerformed(ActionEvent e) /* 113 */ Cursor.endTime = new Date().getTime();/* 114 */ String input = MyPanel.this.jTextField1.getText();/* 115 */ if (input.matches(d+(.d+)?$) | (input.matches(d+) /* 116 */ MyPanel.this.jButton2.setEnabled(false);/* 117 */ float num = Float.parseFloat(input);/* 118 */ System.out.println(input + , + Cursor.value);/* 119 */ float error = Math.abs(num - Cursor.value);/* 120 */ float rate = error * 100.0F;/* 121 */ Cursor.count += 1;/* 122 */ if (rate 5.0F) /* 123 */ Cursor.rightCount += 1;/* */ /* 125 */ String countRate = new BigDecimal(Cursor.count - Cursor.rightCount) / Cursor.count * 100.0F).setScale(2, 4).doubleValue() + ;/* 126 */ if (rate 5.0F) /* 127 */ MyPanel.this.label1.setForeground(Color.GREEN.darker();/* 128 */ MyPanel.this.label1.setText(恭喜你，输入的数字正确！误读率： + countRate + %认读时间： + (Cursor.endTime - Cursor.startTime) + ms 第 + Cursor.count + 次测试);/* */ else /* 130 */ MyPanel.this.label1.setForeground(Color.BLUE.darker();/* 131 */ MyPanel.this.label1.setText(你输入的数字不正确！误读率： + countRate + %认读时间： + (Cursor.endTime - Cursor.startTime) + ms 第 + Cursor.count + 次测试);/* */ /* 133 */ MyPanel.this.jButton.setEnabled(true);/* */ else /* 135 */ MyPanel.this.label1.setForeground(Color.red);/* 136 */ MyPanel.this.label1.setText(请输入正确格式的数字！);/* */ /* */ /* */ );/* 141 */ this.label1.setBounds(new Rectangle(210, 280, 200, 70);/* 142 */ add(this.label1);/* */ /* 144 */ this.label2.setText(聊城大学精品课程（J201605）资助指导老师：孟现柱 编程人员：史珂史珂版权所有聊城大学);/* 145 */ this.label2.setBounds(new Rectangle(220, 500, 210, 80);/* 146 */ add(this.label2);/* */ /* */ /* */ public void paint(Graphics g)/* */ /* 154 */ super.paint(g);/* 155 */ drawBackground(g);/* 156 */ drawRuler(g);/* 157 */ drawCursor(g);/* */ /* */ /* */ private void drawRuler(Graphics g)/* */ /* 165 */ g.setColor(Color.WHITE);/* 166 */ int last_x = 60;/* 167 */ int last_y = 70;/* 168 */ for (int i = 0; i = 100; i+) /* 169 */ if (i != 100)/* 170 */ g.drawLine(last_x, last_y, last_x, last_y + 5);/* 171 */ if (i % 10 = 0) /* 172 */ g.drawLine(last_x, last_y, last_x + 20, last_y);/* 173 */ g.drawString(i / 10 + , last_x - 20, last_y + 5);/* 174 */ else if (i % 10 = 5) /* 175 */ g.drawLine(last_x, last_y, last_x + 15, last_y);/* */ else /* 177 */ g.drawLine(last_x, last_y, last_x + 10, last_y);/* */ /* 179 */ last_y += 5;/* */ /* */ /* */ /* */ private void drawCursor(Graphics g) /* 184 */ g.setColor(Cursor.color);/* 185 */ g.drawLine(70, Cursor.y, 110, Cursor.y);/* 186 */ g.drawLine(110, Cursor.y - 5, 110, Cursor.y + 5);/* */ /* */ /* */ public void run()/* */ /* */ while (true)/* */ /* */ try /* 194 */ Thread.sleep(10L);/* */ catch (InterruptedException e) /* 196 */ e.printStackTrace();/* */ /* 198 */ repaint();/* */ /* */ /* */ /* */ private void drawBackground(Graphics g)/* */ /* 208 */ Font font = new Font(, 1, 20);/* 209 */ g.setFont(font);/* 210 */ g.setColor(Color.RED);/* 211 */ g.drawString(指针仪表认读时间和误读率测试软件, 60, 40);/* 212 */ g.setColor(Color.BLACK);/* 213 */ font = new Font(null, 1, 12);/* 214 */ g.setFont(font);/* 215 */ g.fill3DRect(0, 60, 200, 650, false);/* */ /* */ /* Location: C:UsershuangjunweiDesktopswing * Qualified Name: cn.beyond.swing.MyPanel * JD-Co