第章 人机界面设计

第7章人机界面设计7.1信息显示器的类型及其特点7.2视觉显示器设计7.3信号灯和报警信号设计7.4控制器的类型及其适用范围7.5控制器设计的主要问题7.6控制器设计7.7显示器与控制器的布置与配合7.8控制台设计7.1信息显示器的类型及其特点三要素基本模型如图7-1所示。图7-1三要素基本模型图7-2是司机—汽车的三要素基本模型实例。该模型表示人和机械整个系统的组成及其之间的相互关系，只要把图正确绘出，就可直观地得知人体的哪一部分与机械的哪一部分有联系，和有何等程度的联系。图7-2司机—汽车三要素基本模型7.1.1信息显示的方式及特征按人接受信息的感觉通道的不同，可将显示方式分为视觉显示、听觉显示和触觉显示等。其中以视觉显示应用最为广泛。由于人对突然发生的声音具有特殊的反应能力，所以听觉显示器作为紧急情况下的报警装置，比视觉显示器具有更大的优越性。触觉显示是利用人的皮肤受到触压刺激后产生感觉而向人传递信息的一种方式。上述三种显示方式所传递的信息特征，如表7-1所示。表7–1三种显示方式所传递的信息特征7.1.2仪表显示器的种类仪表是信息显示器中应用极为广泛的一种视觉显示器。一般可按其显示形式和显示功能分类。1.按显示形式分类按显示形式可分为数字式显示器和模拟式显示器两大类。1)数字式显示器。是直接用数码来显示信息的仪表，如各种数码显示屏、机械的和电子的数字记数器等。2)模拟式显示器。是用标定在刻度盘上的指针来显示信息的，如最常见的手表、电流表、电压表等。模拟式显示器式样繁多。按刻度盘的形式可分为八种，如表7-2所示。按指针与刻度盘的相对运动形式可分为两种，如图7-3所示。通常指针可动，刻度盘不动的形式应用较广。表7-2显示器按刻度盘的形式分类图7煌-炸3爸按煌指针禾与刻凶度盘张相对袋运动自的形友式分面类(a)指针脑可动插，傅刻度膛盘不球动；舱(b)刻度随盘可戏动，自指蒸针不嚷动2.立按刑显示干功能罩分类按仪喘表的牌显示爱功能乳可分宝为读很数用丹仪表刘、回检查勿用仪羽表、那警职戒用维仪表洁、斑追踪少用仪净表和敲调节弹用仪拖表。1)前读烤数用秀仪表译。梅用具驻体数献值显缩慧示机偶器的膊有关惨参数析和状木态，宁如汇汽车坚上的敞时速率表、大飞语机上包的高崭度表等机。2)星检权查用照仪表鼻。正用以燃显示涂系统游状态培参数涝偏离室正常阵值的泽情况嫁，污一般奶无需混读出高其确铃切数困值。坦这桨类仪铸表宜赛采用描指针意运动困刻度末盘不叔动的恩显示圾器为吧好。3)忽警洞戒用删仪表躁。炸用以国显示堪机器枕是处狸于正脏常区臭、活警戒线区还沸是危咳险区浮。在显粪示器汇上可黎用不酬同颜屋色或主不同罩图形量符号蜡将警盆戒区分、惩危险酷区与匪正常障区明注显区梨别开拾来。落如以用绿压、咐黄、附红年三种酱不同负的颜寄色分稻别表晋示正惜常区漆、孕警戒眠区、鸡危倘险区金。自为避菜免照与明条烘件对宗分辨愉颜色户的影惩响，驼分殿区标挡志可永采用突图形重符号论，闸如图之7疫-虏４所显示。表7劣-涨3喘模拟缩慧式与腥数字际式显剩示仪普表的岂特点图7声-谅４客警负戒用典仪表术的形昂式4)旗追续踪用猾仪表球。爱追踪蚕操纵阔是动杏态控休制系危统中伏最常乞见的既操纵隆方式够之一芝，杯它根响据显阁示器驾所提爷供的信息嗽，己进行斥追踪绿操纵锈，常以便云使机拴器按查照所低要求柴的动保态过束程工怨作。5)压调净节用柜仪表渗。笑只用岂以显刚示操辣纵器腿调节便的值厦，象而不糊显示劲机器兵系统削运行富的动粪态过喜程。7.峰1.元3肌显示身装置坚的选咏择原前则显示教装置昆的功暴能是趋让操总作人滋员观博察、跑接公受、浑理患解、演处镇理和棕反馈西来自蜡生产无过程窗的信博息，御对芳生产过程访进行委监控泡，肺进而迹操纵席生产具过程研以求寄达到辆预定恩的目佳的。1.悲数钩量识妄读仪亮表的部选择数量叶识读迁的主框要目腰的是屿获取趋准确震的数陶据。2.已状蝴态识抚读仪侄表的飞选择状态犯识读宁仪表蓄只需倾向操格作者盗显示权被测闷对象纳的参波数变绸化趋掠势的售信息就：抵指示存该参短量在渐哪一改范围幅是正奶常状屠态，完哪提一范哭围是尺不正姜常状龙态；小被牺测对掘象的守参数愚是增驾加了涨还是残减少迁了，枣偏舰离给准定值躲的哪绣一侧唱，管而不税需要揉显示鹊精确采的数饮值等滤等。漆因翠此，逆状笨态识解读通卧常选策用指瓜针式子仪表炼。7.申2少视见觉显休示器偶设计7.款2.畅1挨显示芦装置戴设计严的基拥本原纸则1.腔准引确性丝式原则设计盲显示院装置腊的目恐的是兆为了庆使人跳能准执确地色获得衰机器益的信趋息，滨正独确地稍控制去机器坑设备辅，来避免任事故。2.随简那单性恰原则为了什读数访迅速宽、蹦准确降，找显示两装置住应尽具量用四简单残明了汉的方浓式显执示所虎传达业的信诞息：户应青使传铅递信腔息的更形式名尽量狮能直婆接表消达信昏息的畅内容胖，吨以减广少译俭码的盏错误繁；休不使籍用不大利于锋识读劣的装捧饰；差尽疑量符合虎使用雕目的摄，泰如供季状态塘识读畜的仪交表，旧就室是越倒简单者越清北晰越显好。3.从一语致性欺原则应使高显示晶器的既指针轿运动度方向爱与机扰器本途身或霞其控腾制器逝的运抓动方勉向一溜致。4.王排搞列性套原则关于践显示哀器的哑装配遇位置剂或几选种显短示器龙的位跃置排始列也游需认轿真考饰虑，湾其赤位置厘排列循应是拘：1)阵最伏常用妙的和宣最主乏要的桂显示腔器尽膏可能葵安排它在视招野中巾心3遣°范惜围之扁内，捐因落为在夹这一那视野辈范围朱内，番人资的视意觉效猎率最傻优，恼也倾最能戴引起脆人的蓄注意配。2)上显柿示器侍很多妇时，抄应煤当按矩照它桃们的品功能交分区巡寿排列绣，凑区与傻区之啊间应蛛有明游显的炕区分跪。3)侄显征示器晃应尽爆量靠破近，沫以难缩小榆视野和范围岁。4)坟显脊示器源的排阁列应稠当适尺合人秃的视算觉特语征。7.阀2.爬2皮模拟抛式显图示器饺的设规计1.臂刻伏度盘谈的设钱计刻度椒盘设亲计的付内容公包括具刻度沟盘的踢形状醋和大殊小。1)遣刻雾度盘真的形僻状。尸刻蠢度盘雾的形辞状主宽要取兆决于玩仪表脊的功输能和铲人的浩视觉村运动宽规律范。塞以数揪量识双读仪讽表为轻例，剃其驳指示浙值必窄须能威使识评读者召精确防、标迅速遍地识顺读。目实兄验研广究表丝式明，状不者同形股式刻那度盘的识饰读率理亦不靠同(见表7亦-４)。表7灰-袍４渗5群种显攻示器部读数馆准确狸度的夕比较抬(圆裁型仪分表为槽10喇0％隆)2)困刻首度盘荐的大在小。岛刻桨度盘抗的大承小取赵决于抓盘上夸标记经的数劳量和彩观察址距离冈。裁以圆全形刻喝度盘纷为例怜，谣当盘思上标腐记数寇量多与时，仔为炭了提僚高清晃晰度枪，丑需相狱应增旧大刻垦度盘乱。难但是杜，严这必环将增欣加眼爬睛的昂扫描毛路线绞和仪脾表占印用面影积。叔而糟缩小承刻度估盘又贞会使兔标记秘密集炒不清欠晰。饼刻彼度盘肝的最客佳直庸径与段监控割者的视角筹有关不。颜实验明证明淋，鸡最佳诉视角颈为2返.5诸°～锤5°李。因此敲，后由最姓佳直察径和拦最佳兵视角孤便可饱确定火最佳塘视距呜，刮或已片知视痰距和夹最佳锄视角跌便可乓推算庄出仪快表刻金度盘咐的最财佳直猾径。寺实稳验结骄果表锹明，梨圆特形刻必度盘输的最讨优直届径是茎44mm名(见表稼7肝-宰5）途。乘关于纪圆形砍刻度随盘的根直径填、皆观察暗距离扒和标虾记数烂量的楼推荐终值参副见表壳7票-雷6。表7乌-性5撇认读伯速度席和准冰确度花与直尤径大绿小的笋关系绣(视两距7淋50mm尖，圆形滔刻度杨盘)2.新刻养度与兰刻度苗线的考设计识读扯速度字、仁识读舅准确洁性还扰与刻算度的您大小扔、俩刻度遵线的犯类型胳、剧刻度烛线的摊宽度倚和刻医度线愚的长捷短有前关。1)窄刻读度的亭大小赠。眯刻度轧盘上侮最小辰刻度销线间除的距字离称尘为刻芝度。2)头刻森度线沈的类工型。索常固见的闹刻度琴线类捞型有与单刻胁度线壮、鄙双刻访度线掘和递渣增式跑刻度拿线(丈图精7嚷-5）暴。递增广式刻寻度线逮的形驳象特盾征可貌以减川少识苹读误哗差。图起7躁-井5喉刻度慎线(a)单刻筒度线秩；族(b)双刻球度线挖；瓣(c)递增善式刻妹度线3)鞋刻愁度线疯的宽罚度。途刻两度线艺的宽坟度取呼决于炮刻度州的大甲小，增当芽刻度币线宽本度为牛刻度隐的1物0％敢左右依时，纯读数微的误民差最管小(年见图幕7嘉-勺6）最。图轰7险-堆6乌刻射度线颈宽度五对读慌数误舰差的野影响基4)导刻尺度线因长度素。柏刻度召线长舅度选蜓择得夫是否亡合适吧，矮对识梯读准为确性牲关系步甚大你。肉刻度晓线长师度受裹照明找条件战和视屿距的挣限制有。瞒当视禾距为L时，裕刻愚度线走最小喇长度诱为长刻贸度线遇长度郊＝Ｌ／9殊0中刻江度线饰长度孟＝Ｌ／1足25偏短刻幻玉度线杠长度捆＝Ｌ／2火00围刻度服线间满距＝Ｌ／6德00刻度众线长埋度还棍受刻傲度大迎小的六影响谁，插不同浆刻度肯范围摊的刻扁度线搭长度佛可参傅考表缩慧7蕉-同７选蓝取。表7善-牧７续刻水度线灶长度些选择曲表5)饺刻馆度方怨向。迷刻羽度盘雁上刻咳度值番的递凭增顺锋序称朋为刻雅度方胁向。6)阻数插字累脾进法翠。咸一个悉刻度塔所代膊表的魔被测碑值称疲为单叛位值粱。表7慎-饼８廊数橡字累匙进法7)蒸刻壁度设疲计注戏意事纳项。码①孩不崇要以段点代谈替刻凡度线文；呼②务刻度铅线的稍基线现用细纱实线着为好种，液图7字-障7俱(a)中采慨用的铲粗线警不利蕉于识蛇读；爷③董刻糠度线盼不可具很长传而且砍排得误很挤士，锡如图西7刺-早7(b)所示械；敞④串不要颜设计争成间免距不忙均匀墙的刻滩度，萌如践图7现-武7趟(c)所示腰。图7撒-拼7林不盏合理胸的刻必度设饲计(a)基线尺太粗乱；伏(b)刻度追线太雀长，网排崭列太甘挤；躁(c)刻度寻间距笑不均帆匀3.恰字更符设允计仪表剧刻度鞭盘上塑印刻灵的数狮字、洋字耕母、禁汉赶字和侧一些盒专用伤的符臂号，盟统叹称为怨字符疗。饮由于闭刻度吵的功钟能通丝式过字羞符加拖以完趟备，际字嫁符的鞭形状箱、趴大小歪和立叔位又配直接垒影响弃着识暑读效专率，凳因币此字叛符的赠设计应力堪求能牵清晰欲地显甚示信垫息，顾给渣人以塑深刻炉的印盼象。图7涛-谁83与今8混率淆的育情况1)太字强符的赤形体钢。景进行纯字符禾形体乎设计友时，顷为寇了使喉字符宁形体粗简明倾醒目得，俘必须季加强漂各字阵符的鸭特有辅笔划读，排突出杯“形梅”的咸特征墓，产避免输字体铜的相狱似性绢。痛如图蛋7作-配８所咱示“术3”洽字的踩设计益，供图(a)的3麻易与走8混葬淆；鄙图移(b)的3困不易茅与8假混淆兔。疑表7里-纵9退中的冶仪表帅体突勒出了茅字体袋的特胜征，抗误幼读率畏明显菠下降葛。笼图7统-要9发中的习数码东管7饺段字坡体由认于字挎体相岁似，他当谅需要驻快速忠识读炭时很券易误选读。表7骆-梅9傍字雁体的秩特征图7厅-龄9岗铅字垂体与姿数码都管7阅段字造体2)严字惧符的筹大小鼓。召在刻拆度大桥小已陈定的袋条件别下，重为纸了便苦于识尿读，赤字潮符应懒尽量臣大一接些。侨字壤符的突高度慕通常育取为L／2头00括，也可镜按下山面近饰似公坏式计苍算：陪(7-亡1)式中必：Ｈ——烤字符拉高鸭度(mm宾)；Ｌ——牺视距镜(mm存)；α——最小舰视角倘(′称)。视角α一般演由实勿验决债定，α常械取1群0′啄～3车0′战。对于休安装导在仪乏表盘帖上的箭仪表君，霜视距秀为7舰10mm时，砍其游字符斩高度免可参厅考表争7尸-甘10烤。扁若视渐距不馆等于响71存0mm时，湖需屑将表榆列数届值乘熟以变珍化比故率γ加警以修症正。丧（7抱-刊2亩）表7悔-圣1标0坟仪表驾盘上苦仪表外的字愈符高度笔划型宽与县字高至之比止还受掩照明扇条件鸣的影大响，土笔昨划宽芹与字高屈比值攻的推蹲荐值玩如表渡7自-望11潮所示。表7格-批1葵1绿字符幅笔划踢宽与高字高泪的比3)涛标撞度数贯字的孝原则喝。篮刻度肃盘上刘标度识数字染应遵码守下逆述原涝则：彩指凉针运待动盘场面固晃定的骑仪表榨标度缓的数熟字应膨直排扎(正末立位助)；绳盘红面运化动指战针固止定的腐仪表谋标度阻的数丢字应亿辐射观定向安安排储；搅最小鼓刻度志可不独标度窑数字导，剑最大尘刻度救必须昨标度串数字扶；樱指针奖在仪永表面牺内侧授时，额如波果仪乔表盘绕面空坝间足均够大成，蛮则数字应仅在刻脾度的纯外侧漏，简以避粥免被擦指针缝挡住腰；指针侧在仪涛表外主侧时倡，项数字柄应标援在刻举度的搜内侧网；扶开窗唤式仪顺表的桃窗口怨应能鸟显示类出被谱指示赖的数际字及际上下厚相邻偶的两飞个数应字，喝标害数应当顺时呀针辐均射定伞向安愿排。效数治字标敌度的但优劣暂比较糖见图岛7椅-姿10冤。袜为了烟不干欢扰对冠显示呀信息炮的识坦读，爽刻田度盘孙上除竹了刻凳度线页和必璃要的鲜字符只外，雨一准般不最加任脏何附社加装姻饰。澡一沉些说僵明仪叨表使融用环乱境、驱精袄度的谈字符由应安棒排在留不显晶眼的术地方答。图7钓-荒1掉0仪刻度父标数致优劣集比较(a)刻度万标数业正确桂；暖(b)刻度砖标数铃不良图7冒-秋1总0柏刻度电标数忧优劣晕比较(a)刻度柿标数汁正确粪；丙(b)刻度饶标数剖不良4.税指丛针设早计指针形是仪妖表不逢可缺青少的择组成回部分这。受其功尊能是蓝用于艰指示余所要佛显示公的信梅息。乒为丹了使艳监控袄人员军能准苍确而端迅速织地获庆得信中息，峡指率针的顷大小谨、吓宽窄弹、素长短凉和色泄彩配艘置等盈必须掉符合火监控惹人员霸的生洗理与唯心理纺特征徐。5.徒仪阀表的睛色彩嚼匹配为了做精确畅地判孔读，先指子针、倍刻墓度线敏和字颂符的胀颜色栋与刻足度盘却的颜魂色应影有鲜引明的闷对比士，汪即选栽择最学清晰徐的配茶色，窃避折免模收糊的燥配色瞧。A·帕帕中洛阿拖佐斯席(A·Pa舞pa锈lo阵iz河os)对仪童表的鲜颜色寸与误述读率剑的关争系进行叮了研幕究，膊结才果如肝表7雷-蚀1店2所看示。表7董–烫1刘2绘仪蔽表颜警色与寻误读纺率7.鹊3管信号固灯和联报警慌信号斯设计7.橡3.蓄1瓶信号沈灯设塞计信号是灯的血设计垃必须窑符合形它的匙使用倡目的踪蝶和使企用条我件。1.方亮服度确定擦信号光灯的泻亮度旗应根隶据使茅用场河合的刚背景魔照明巩强度今和信污号灯殿的颜允色。血由至于强昏光信锈号比叔弱光息信号刺陵激性拍大，未容座易引矩起注做意，胶所豆以信窄号灯报的亮雷度至状少高华于背帖景亮猛度的尊两倍辽。2.竿颜怠色人们百常常练对不范同的亚颜色弹赋予跌不同辟的意脂义。斧例锅如人通们常替把刺要激强岸烈的京红色故与危叹险、量故纪障、竖停陡止联萍系在旧一起斜，惭而把触舒适格宁静邪的绿姥色与求安全今、并正常堆、款通行歼联系亿在一拨起。宾信罚号灯裙的颜绸色设昂计必边须与人偶们所汽形成倡的这胳些概蹲念相冶一致膝。表蓝7不-13熄为我邪国目菌前用猪于电崖工成摧套装秘置中雨的指法示信灰号灯侄的颜精色。表7垮-域1复3箭指抢示灯扬的颜猴色及品其含呀义3.虫闪妄光信丘号闪光梢信号熊比稳误光信盼号更渴引人恒注意节，锋因此梅警告区信号哗灯宜朋用闪陷光信户号。获闪叉光信席号通顽常用勉于引掩起操层作者伍特别饱注意碗，茂指示李紧急甲情况吹，雅需要污操作拥者立衬即采宾取行衬动。职有休时也貌用以摆表示筒速度帅快慢占。4.岗信铲号形批状当信采号较乌多时确，兄信号援灯采陕用多裙维度玻同时谈编码御，来更能丧达到析相互度区别协的目柿的，编即折不仅傍用颜溉色编甘码，而且还还用城形状贸编码傻。5.直信娇号灯述的位送置最重姑要的烦信号维灯和浑警告幼灯应茅安置伐在视直野中顿央3树°的朗范围云内；棚所逮有警侍告灯谦均应扭安置讯在视踢野3眉0°茄的范嘱围内伴。叮具体骆位置糠的确折定还哨应考淘虑与晓其他嫩显示笼器和软控制担器的丈空间尖兼容束关系蚂。6.之观蒙察距泳离信号土灯的烫观察嘱距离汤受其胜光强堵、牛光色吉、盏闪动骗特性竭等因切素的脊影响仪。身对于积红、佳绿踩色稳傍光信追号的生观察返距离尘可按抓下列星公式以计算坚：D＝20读00I（7乓-琴3）对于图红、近绿由闪光后信号肚的观董察距仔离，放应脉先按骗下列乐公式缝换算倘发光坏强度甜后，积再本代入妇式(唱7忌-焰3）愧计难算观披察距委离（7羡-弟４兴）7.鹿3.模2贷听觉郑报警威信号默的设括计1.院常寒用的经几种露听觉差报警豆器1)挡蜂企鸣器订。尿是一架种低算声压磨级、斑低振频率翼的声释音柔固和的桶音响翠装置绕。犬在较镜宁静酷的工坟作环米境中甩，蜂卷鸣器译与信坟号灯治同时贿使用登，朋可提惊请操日作者蛙注意削，柿提示亮操作奶者去弱完成彼某种盛操作毅或者纯指示穴某种匠操作彼正在雕进行松。2)壁铃限。绍随用钉途的粗不同候，栽铃的度声压盛级和涨频率烘也不飞同。3)洪角源笛和家汽笛绕。狡角笛习有低想声压臭级、筒低优频率正和高伯声压斗级、听高破频率广两种书。蔽汽笛验声强唇高、保频魄率也卸高，串可伤作远适距离润传送哀，让适用株于紧叉急状们态时锄报警溉。4)网警夺报器吃。森是一傍种高寸强度浪，崇频率帐由低妈到高怠的报乒警装录置，离适脖用于嚼高强棵度噪故声环抽境中远，程可用阴于危轨险紧骆急状香态时牺报警餐。表7桌-色1材４为串音响眼传达所和报荐警器添的强退度和静频率嘴参数斩。2.己听宏觉报晃警信请号的程设计主原则对于德听觉岔报警绑信号狭的设群计，击最龙为重企要的东是，啊报挽警声悟音必泰须同库操作乡丰者工续作环下境中俯的其睁他声怒音有率明显债区别昼，台易于白引起扩操作蓬者的宰警觉料。惕一般生应注貌意如帖下设贞计原乌则。1)丝式在噪点声环昂境中长，搂为使湾报警絮信号杆易于箭为操励作者虚所识陈别，晒必庸须将圾噪声曾掩蔽手效应口减至送最小烫。疗因此，皮应套选择渡与任右何背形景噪助声频敏率区截别较赴大的还频率田作为治报警倦信号堤频率招。2)画一途般应卧以听蓬觉最旦为敏琴感的墨音频亚——做50厕0～抛30宾00剖Ｈz，作为乞报警都信号象的频志率。野长存距离拖传送拳报警旁信号域时，郑应妻使用阴低于体10系00Hz的频矮率，只而泡绕过房诚障碍掌或者霜穿过忘隔板直传递室报警吧信号悦，疲应使姜用低益于5珍00Hz的频如率。3)拒为愧使报哑警信抗号与背环境肤噪声凝以及熊其他器正常伴信号钞有明寒显区侍别，伙以蜜引起送人们帽的特剂别注俯意，慨可采用败突发翼的高济强度租的音今响信钉号、恭音顷调有戒高低童变化药的变促频信拼号或就者间治断的念声音讨信号斤。4)径对孙于特陵别重版要的乏报警晴信息呼，溪最好恳同时订使用熟听觉修通道吩和视误觉通份道传蕉递信熟息，乓以含防信堪号脱剩漏。5)坡听潮觉报冶警信造号的升配置正不宜睡过多五。听觉鼓显示零装置望除传葱递告辅警信权息，矩也光可传尖递低缎水平讽的定舟量信钉息、烘定徐性信逮息和折简单子的一那维跟剃踪信突息。7.壤４貌控制洗器的总类型检及其钥适用咳范围控制屡器的罚分类嘴方法旺很多竞。逢按操爽纵控畜制器质的身陷体部熟位的担不同蔑，掏控制义器可