第6章-人机的信息界面设计
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(安全人机工程学)第6章人机界面设计
可维护性
控制器设计应便于维护和修理，降低维护成本和时 间。
CHAPTER 04
交互设计
交互方式的类型与选择
文本输入
提供文本输入选项，允许用户通过键盘或手 写输入信息。
语音识别
利用语音识别技术，允许用户通过语音与系 统进行交互。
图形界面
使用图形元素，如按钮、图标和菜单，提供 直观的操作方式。
触摸屏
提供触摸屏界面，使用户能够通过触摸操作 与系统进行交互。
交互界面的设计要素
布局
合理安排界面元素的位置，确 保用户能够快速找到所需功能
。
色彩搭配
选择适当的颜色，以增强界面 的视觉效果和用户体验。
字体选择
使用清晰易读的字体，确保用 户在阅读信息时不会感到疲劳 。
图标与按钮
设计简洁明了的图标和按钮， 以便用户快速识别和操作。
信息可读性
显示信息应清晰、易读，避免产生视觉疲劳和误读。
可视化友好
对于视觉显示，应采用易于理解的图表、符号等可视 化元素，提高信息传达效果。
CHAPTER 03
控制器设计
控制器的类型与选择
1 2 3
机械式控制器
利用机械原理实现控制功能的控制器，如开关、 旋钮等。选择时应考虑其可靠性、耐久性和稳定 性。
提供一定程度的个性化 设置选项，满足不同用 户的习惯和需求。
人机界面设计发展趋势
整合多种交互方式，如语音、手势、 触摸等，提供更加自然和便捷的交互 体验。
将情感因素融入界面设计，增强用户 与界面的情感联系，提升用户体验的 愉悦感和满足感。
智能化
多模态交互
无障碍设计
情感化设计
借助人工智能技术，实现界面的自适 应、智能推荐等功能，提高用户体验。
控制器设计应便于维护和修理，降低维护成本和时 间。
CHAPTER 04
交互设计
交互方式的类型与选择
文本输入
提供文本输入选项，允许用户通过键盘或手 写输入信息。
语音识别
利用语音识别技术，允许用户通过语音与系 统进行交互。
图形界面
使用图形元素，如按钮、图标和菜单，提供 直观的操作方式。
触摸屏
提供触摸屏界面，使用户能够通过触摸操作 与系统进行交互。
交互界面的设计要素
布局
合理安排界面元素的位置，确 保用户能够快速找到所需功能
。
色彩搭配
选择适当的颜色，以增强界面 的视觉效果和用户体验。
字体选择
使用清晰易读的字体，确保用 户在阅读信息时不会感到疲劳 。
图标与按钮
设计简洁明了的图标和按钮， 以便用户快速识别和操作。
信息可读性
显示信息应清晰、易读，避免产生视觉疲劳和误读。
可视化友好
对于视觉显示，应采用易于理解的图表、符号等可视 化元素，提高信息传达效果。
CHAPTER 03
控制器设计
控制器的类型与选择
1 2 3
机械式控制器
利用机械原理实现控制功能的控制器，如开关、 旋钮等。选择时应考虑其可靠性、耐久性和稳定 性。
提供一定程度的个性化 设置选项，满足不同用 户的习惯和需求。
人机界面设计发展趋势
整合多种交互方式，如语音、手势、 触摸等，提供更加自然和便捷的交互 体验。
将情感因素融入界面设计，增强用户 与界面的情感联系，提升用户体验的 愉悦感和满足感。
智能化
多模态交互
无障碍设计
情感化设计
借助人工智能技术，实现界面的自适 应、智能推荐等功能，提高用户体验。
人机交互第6章
6.3.1 窗口系统结构 窗口系统一般有三种结构： 在各个应用程序内部实现和管理多任务 在操作系统核心集中处理多任务管理 多任务的管理可由独立的管理程序进行管理，应 用程序通过调用该管理程序提供的接口来实现对 多任务的管理和设备的独立性操作
6.3.2 交互事件处理 应用程序内部事件处理循环
状态转换网络statediagrams扩展状态转换网络statecharts状态状态转换网络符号源状态目标状态转换简单状态转换网络源状态目标状态条件动作带条件和动作的状态转换网络状态转换网络statediagramsline1linearcarc1curve1curveline2clickarc2clickcurve2clickline3dclickarc3clickarc4clickcurve3dclickdopolylineclickclickcscestart基于鼠标画图工具状态转换网扩展状态转换网络statechartsnormalfinishescnormalfinishnormalfinishescesc弹出graphics子菜单选择graphics主菜单graphics子菜单弹出text子菜单选择texttext子菜单弹出paint子菜单选择paintpaint子菜单分层的状态图实例613行为模型和结构模型的转换一般来说行为模型主要对设计起指导作用在此基础上设计人员再进行结构模型如状态转换网络等的创建这个过程很大程度上取决于设计人员的经验和对行为模型的理解
GOMS（ Goal, Operator, Method, Selection ） 目标操作方法和选择行为模型是在交互系统中 用来分析用户复杂性的建模技术，用于建立用户行 为模型。它采用“分而治之”的思想，将一个任务 进行多层次的细化，通过目标 (Goal)、操作 (Operator)、方法 (Method) 以及选择规则 (Selection rule) 四个元素来描述用户行为。
matlabGUI人机用户界面设计[6]
![matlabGUI人机用户界面设计[6]](https://img.taocdn.com/s3/m/3717f23424c52cc58bd63186bceb19e8b8f6ec99.png)
图7-16 放置图形顾客界面旳控件
图7-18 对齐工具对话框
在界面之中还需要创建菜单，创建菜单能够经过菜单编辑器完毕。单击工具栏上旳菜单编辑器按钮，能够打开菜单编辑器对话框，在对话框中单击创建新菜单按钮，则能够创建新旳菜单，设置菜单属性如图7-20所示。
以空白界面类型为例，单击“OK”按钮，这时MATLAB将开启GUIDE旳图形界面，如图所示。
图 具有空白界面旳GUIDE图形界面
在GUIDE界面旳左侧为MATLAB旳控件面板，控件面板包括了能够在画布上绘制旳图形控件： (Push Button)、单项选择按钮(Toggle Button)、单项选择框(Radio Button)、复选框(Checkbox)、文本框(Edit Text)、静态文本框(Static Text)、滚动条(Slider)、组别框(Frame)、列表框(Listbox)、下拉框(Popup Menu)和坐标轴(Axes)。
2.1 GUIDE工具入门
使用图形句柄创建GUI旳过程繁琐，而且在程序编写好之前，顾客图形界面是不可见旳。所觉得了便于创建图形顾客界面，MATLAB提供了一种开发环境，能够帮助顾客创建图形顾客界面，这就是GUIDE——Graphic User Interface Development Environment。 在MATLAB中开启GUIDE旳措施： >>guide或者经过“Start”菜单项选择择“MATLAB”下旳“GUIDE”命令。
这时，将直接开启GUIDE Quick Start窗体，在这个窗体中，能够初步选择图形顾客界面旳类型，如图所示。
图 GUIDE旳迅速开启界面
在迅速开启界面中，能够选择四种类型旳新建界面：* 空白界面(Black GUI)。* 具有图形控件旳界面(GUI With Uicontrols)。* 具有菜单和坐标轴旳界面(GUI With Axes and Menu)。* 模式对话框(Modal Question Dialog)。
图7-18 对齐工具对话框
在界面之中还需要创建菜单，创建菜单能够经过菜单编辑器完毕。单击工具栏上旳菜单编辑器按钮，能够打开菜单编辑器对话框，在对话框中单击创建新菜单按钮，则能够创建新旳菜单，设置菜单属性如图7-20所示。
以空白界面类型为例，单击“OK”按钮，这时MATLAB将开启GUIDE旳图形界面，如图所示。
图 具有空白界面旳GUIDE图形界面
在GUIDE界面旳左侧为MATLAB旳控件面板，控件面板包括了能够在画布上绘制旳图形控件： (Push Button)、单项选择按钮(Toggle Button)、单项选择框(Radio Button)、复选框(Checkbox)、文本框(Edit Text)、静态文本框(Static Text)、滚动条(Slider)、组别框(Frame)、列表框(Listbox)、下拉框(Popup Menu)和坐标轴(Axes)。
2.1 GUIDE工具入门
使用图形句柄创建GUI旳过程繁琐，而且在程序编写好之前，顾客图形界面是不可见旳。所觉得了便于创建图形顾客界面，MATLAB提供了一种开发环境，能够帮助顾客创建图形顾客界面，这就是GUIDE——Graphic User Interface Development Environment。 在MATLAB中开启GUIDE旳措施： >>guide或者经过“Start”菜单项选择择“MATLAB”下旳“GUIDE”命令。
这时，将直接开启GUIDE Quick Start窗体，在这个窗体中，能够初步选择图形顾客界面旳类型，如图所示。
图 GUIDE旳迅速开启界面
在迅速开启界面中，能够选择四种类型旳新建界面：* 空白界面(Black GUI)。* 具有图形控件旳界面(GUI With Uicontrols)。* 具有菜单和坐标轴旳界面(GUI With Axes and Menu)。* 模式对话框(Modal Question Dialog)。
人机知识点整理
⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. ⼈机⼯程学：是研究⼈、机械及其⼯作环境之间相互作⽤的学科。
2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。
3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械设计的主要着眼点在于⼒学、电学、热⼒学等⼯程技术⽅⾯的原理设计上，在⼈机关系上是以选择和培训操作者为主，使⼈适应于机器；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；密切与实际应⽤相结合，通过严密计划设定的⼴泛实验性研究，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。
4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：把⼈-机-环境系统作为⼀个统⼀的整体来研究，以创造最适合于⼈操作的机械设备和作业环境，使⼈-机-环境系统相协调，从⽽获得系统的最⾼综合效能。
5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。
第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：是通过测量⼈体各部位尺⼨来确定个体之间和群体之间在⼈体尺⼨上的差别，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。
4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。
例如，50%称为第50百分位。
6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。
例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。
教学课件 人机工程学(第三版)--丁玉兰
1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
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人机工程学（第三版）
多媒体教学课件
课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势
人的信息传递与界面设计
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６.２ 视觉机能及其特征
• ６.２.１视觉系统
• 视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。人的视觉系统 如图６-３所示。视觉系统主要是一对眼睛，它们各由一支视神经与 大脑视神经表层相连。连接两眼的两支视神经在大脑底部视觉交叉处 相遇，在交叉处视神经部分交叠，然后再终止到和眼睛相反方向的大 脑视神经表层上。这样，可使两眼左边的视神经纤维终止到大脑左边 的视神经皮层上；而两眼右边的视神经纤维终止到大脑右视神经皮层 上。由于大脑两半球对于处理各种不同信息的功能并不都相同，就视 觉系统的信息而言，在分析文字上，左半球较强，而对于数字的分辨 ，右半球较强。而且视觉信息的性质不同，在大脑左、右半球上所产 生的效应也不同。
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６.２ 视觉机能及其特征
• 因此，当信息发生在极短时间内或者要求做出非常迅速的反应时，上 述视神经的交叉就起了很重要的互补作用。
• ６.２.２视觉机能
• １.视角与视力 • 视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度，见图
６-５。 • 视角的大小与观察距离及被看物体上两端点的直线距离有关，可用下
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６.２ 视觉机能及其特征
• ４.双眼视觉和立体视觉 • 当用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能看到物体的高度和宽
度。 • 若用双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成
所谓立体视觉。立体视觉产生的原因主要是同一物体在两视网膜上所 形成的像并不完全相同，右眼看到物体的右侧面较多，左眼看到物体 的左侧面较多，其位置虽略有不同，但又在对称点的附近。最后，经 过中枢神经系统的综合，而得到一个完整的立体视觉。 • 立体视觉的效果并不全靠双眼视觉，如物体表面的光线反射情况和阴 影等，都会加强立体视觉的效果。
软件工程导论第6章(第4版)
二. 人机界面设计
人机界面设计是接口设计的一个重要的组成部 分。对于交互式系统来说，人机界面设计和数据设 计、体系结构设计及过程设计一样重要。
1.指导规则
T.Mandel在《用户界面设计要素》中，提出了3 条指导规则： 让用户驾驭软件，不是软件驾驭用户 减少用户的记忆 保持界面的一致性
2. 应该考虑的设计问题
4. 人机界面设计指南
（3） 数据输入指南 尽量减少用户的输入动作。 保持信息显示和数据输入之间的一致性。 允许用户自定义输入。 交互应该是灵活的，可调整成用户喜欢的输入方式。 使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。 让用户控制交互流。 对所有输入动作都提供帮助。 消除冗余的输入。
三. 过程设计
1.过程设计的目的与任务 目的 确定模块采用的算法和块内数据结构，用某种 选定的表达工具给出清晰的描述。 任务：编写软件的“过程设计说明书” 为每个模块确定采用的算法 (模块的详细过程性 描述) 确定每一模块使用的数据结构 确定模块接口的细节 (包括对系统外部的接口和 用户界面，对系统内部其他模块的接口，以及关 于模块输入数据、输出数据及局部数据的全部细 节）
三. 过程设计
2.过程设计的原则与方法
清晰第一的设计风格 结构化的控制结构 结构程序设计的经典定义为： “如果一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环这3 种基本控制结构进行连接，并且每个代码块只有一个入口和 一个出口，则称这个程序是结构化的。” 结构程序设计技术是一种实现在逻辑上正确描述每个模 块的功能，并且使设计出的处理过程尽可能简明易懂的关键 技术，是过程设计的逻辑基础。 逐步细化的实现方法 例：在一组数中找出其中的最大数
(4) 命令交互 命令行现在仍然是许多高级用户偏爱的交互方式。在 多数情况下，用户既可以从菜单中选择软件功能，也可以 通过键盘命令序列调用软件功能。 在提供命令交互方式时，必须考虑下列设计问题： 是否每个菜单选项都有对应的命令? 采用何种命令形式?有3种选择：控制序列(例如Ctrl+P)， 功能键和键入命令。 学习和记忆命令的难度有多大?忘记了命令怎么办? 用户是否可以定制或缩写命令? 在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命令使用 方法。
安全人机工程学(赵江平)章 (6)
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第 6 章 人机界面设计 4. 排列性原则 关于显示器的装配位置或几种显示器的位置排列也需认真考 虑，其位置排列应是： (1) 最常用和最主要的显示器尽可能安排在视野中心3°范 围之内，因为在这一视野范围内，人的视觉效率最优，也最能引 起人的注意。 (2) 当显示器很多时，应当按照它们的功能分区排列，区与 区之间应有明显的区分。 (3) 显示器应尽量靠近，以缩小视野范围。 (4) 显示器的排列应当适合人的视觉特征。
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第 6 章 人机界面设计 6.3 视觉显示装置设计
6.3.1 模拟式与数字式仪表的显示设计 仪表显示是较为常用的一种信息显示装置，种类较多。它按
照认读特征，可分为数字显示器和模拟显示器；按照结构的不同， 可分为指针移动式仪表、指针活动式仪表和数字式仪表，其中指 针移动式仪表和指针活动式仪表属于模拟显示器，数字式仪表属 于数字显示器；按照功能的不同，可分为读数用仪表、检查用仪 表、追踪用仪表和调节用仪表等。
交通信号灯、 汽车仪表、安全 标志牌等
1. 较短或无须延迟的信息。 2. 简单且要求快速传递的信息。 3. 视觉通道负荷过重的场合。 4. 所处环境不适合视觉通道传递的信息
铃、蜂鸣器、 汽笛等
1. 视觉、听觉通道负荷过重的场合。 2. 使用视觉、听觉通道传递信息有困难的场合。 3. 简单并要求快速传递的信息
7
第 6 章 人机界面设计
图6-4 信息显示的类型 8
第 6 章 人机界面设计 1. 按信息接收的通道分类 人的感觉通道很多，有视觉、听觉、触觉、痛觉、热感、振 感等。所有这些感觉通道均可用于接收信息。
9
第 6 章 人机界面设计
显示方式 视觉显示
听觉显示 触觉显示
表 6-1 三种显示方式所传递的信息特征
第 6 章 人机界面设计 4. 排列性原则 关于显示器的装配位置或几种显示器的位置排列也需认真考 虑，其位置排列应是： (1) 最常用和最主要的显示器尽可能安排在视野中心3°范 围之内，因为在这一视野范围内，人的视觉效率最优，也最能引 起人的注意。 (2) 当显示器很多时，应当按照它们的功能分区排列，区与 区之间应有明显的区分。 (3) 显示器应尽量靠近，以缩小视野范围。 (4) 显示器的排列应当适合人的视觉特征。
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第 6 章 人机界面设计 6.3 视觉显示装置设计
6.3.1 模拟式与数字式仪表的显示设计 仪表显示是较为常用的一种信息显示装置，种类较多。它按
照认读特征，可分为数字显示器和模拟显示器；按照结构的不同， 可分为指针移动式仪表、指针活动式仪表和数字式仪表，其中指 针移动式仪表和指针活动式仪表属于模拟显示器，数字式仪表属 于数字显示器；按照功能的不同，可分为读数用仪表、检查用仪 表、追踪用仪表和调节用仪表等。
交通信号灯、 汽车仪表、安全 标志牌等
1. 较短或无须延迟的信息。 2. 简单且要求快速传递的信息。 3. 视觉通道负荷过重的场合。 4. 所处环境不适合视觉通道传递的信息
铃、蜂鸣器、 汽笛等
1. 视觉、听觉通道负荷过重的场合。 2. 使用视觉、听觉通道传递信息有困难的场合。 3. 简单并要求快速传递的信息
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第 6 章 人机界面设计
图6-4 信息显示的类型 8
第 6 章 人机界面设计 1. 按信息接收的通道分类 人的感觉通道很多，有视觉、听觉、触觉、痛觉、热感、振 感等。所有这些感觉通道均可用于接收信息。
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第 6 章 人机界面设计
显示方式 视觉显示
听觉显示 触觉显示
表 6-1 三种显示方式所传递的信息特征
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量表的划分指的是仪表刻度所指示的具体 数值的划分。
仪表的最小刻度最好代表1，其次是代表2 或5，或者代表以上这三个数乘10n的数，而不 易代表其它数值，尤其不宜代表3、6、7等数 值。
同一仪表上各个刻度所代表的量值应当一 致，多个仪表并用时，各仪表之间读数应当尽 可能一致。
2）刻度间距
刻度的间距指的是二个最小刻度标记（或 刻度线）之间的间隔距离。
0.5
2.3
0.5～0.9
4.2
0.9～1.8
8.6
1.8～3.6
17.3
3.6～6.0
28.7
实验表明，视角α取10′～30′左右，当视距 一定时，字符的大小就确定了，字体的宽度， 按高/宽=3：2确定，拉丁字母高宽比取5：3.5， 字体的笔划宽与字高比为1：8～1：6。在夜间 采用发光字的情况下，采用1：1的方形字较好。 若是荧光屏显示，数字字符的高宽比常用2：1 或1：1，其笔划宽与字高之比为1：8或1：10。 表3—9不同照明条件和对比度下数字、字符的 笔划宽。
显示速度较慢 易受冲击和振动的影响 环境因素影响较大 过载能力差 质量控制困难
提高精度与速度 采用模拟与数字混合型显示仪表
好：能读出精确数值， 速度快、差错少
差：必须读出数字，否则难以 得知变化的方向和大小
好：数字调节的监测结果精确， 数字调节与调节运动无直接关 系，快速调节时难以读数
差：不便按变化的趋势进行监 控
表6—9 不同照明条件和对比度下数字、字符的笔划宽
照明和对比条件
字体
低照度下 字母与背景的明度对比较低进时 明度对比值大于1：12（白底黑字） 明度对比值大于1：12（黑底白字） 黑色字母于发光的背景上 发光字母于黑色的背景上 字母具有较高的明度 视距较大而字母较小的情况下
粗 粗 中粗——中 中——细 粗 中——细 极细 粗——中粗
1、仪表形式
（1）形式及特点
（2）几种常见的读数式仪表形式与误读 率的关系：
垂直长条形仪表的误读率最高，开窗 式仪表的误读率最低。
35.5 27.5
16.6
10.9
0.5
（3）定性显示方式
显示器是为了对机器的运行状态作出定性显示 时，选用模拟式仪表更为有利。
图为一种形式的记录盘， 采用三种不同的编码方法显 示危险区域。
好：能很快确定指针位置,并进 行监控，指针与调节监控制活 动关系最简单
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显
中：占用面积大，照明可设在 控制台上，刻度的长短有限， 尤其在使用多指针显示时认读 性差
中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
可靠性高 稳定性好 易于显示信号的变化趋向 易于判断信号值与额定值之差
仪表刻度盘的最佳尺寸应根据观察者的最佳视 角来确定。有关试验证明，刻度盘的最佳视角为 2.5°～5°。（表6-3）
3.刻度设计
刻度盘上两最小刻度标志之间的距离 称为刻度。
表盘上的刻度线、刻度线间距、文字 和数字尺寸是依据视距确定的。当视距 为750mm时，刻度大约为1～2.5mm。
1）量表的划分
图6-11 数码的形式
（2）字符的大小要求
在便于认读和经济合理的条件下，字符应尽量大，一般
字符高度为观察距离的1/200（如表6—8所示），可按下式
近似计算。
H=
L
3600
（式6—1）
式中 H——字符高度mm L——视距mm α——眼睛的最小视角（分）
表6—8 刻度盘上的字符高度
视距（m）
字符高度（mm）
第6章 人机的信息界面设计
6.1 人机信息界面的形成
主 6.2 视觉信息显示设计
要 讲
6.3 听觉信息传示系统
授 内 6.4 操纵装置设计
容
6.5 操纵与显示相合性
6.1 人机信息界面的形成
人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示 和机器接受信息的控制装置。
图6-1 人机信息交换系统模型
6.1.2 人机信息交换方式概述
依据人的操作部位，操纵装置主要分为手动和 脚动两大类控制器。
6.2 视觉信息显示设计
6.2.1 仪表显示设计 6.2.2 信号显示设计 6.2.3 荧光屏设计 6.2.4 图形符号设计
6.2.1 仪表显示设计
视觉显示方式的选择： 显示类型和显示方式，主要取决于显
示器所支持的任务本身的特性。例如，显 示任务是导航？控制？决策？学习还是其 他？ 除任务外，就要考虑显示器所采用的 物理实现手段。如定量显示还是定性显示？ 彩色显示还是单色显示？ 总的要求是使操纵者能够快速准确认读、 不易失误、不易疲劳。
6000
长刻度线长 度（mm）
5.6 10.2 19.8 39.9 66.8
中刻度线长 度（mm）
4.1 7.1 14.2 28.4 47.5
短刻度线长 度（mm）
2.3 4.3 8.6 17.3 28.7
3）刻度标记（或刻度线）
刻度线宽度
刻度线宽度一般取为刻度大小的5～15%， 普通刻度线宽通常取为0.1±0.021毫米，远 距离观察时，可取为0.6～0.8毫米，带有精 密装置时，可取为 0.0015～0.11毫米。
6.2.1 仪表显示设计
仪表的类型
认
数字式显示仪表
直接用数码来显示有关的 参数或工作状态。
读
特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识 别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。
征
刻度指针式仪表
用模拟量（刻度和指针）来 显示机器的有关参数和状态。
3）长度——指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开 刻度记号1～2mm左右。
4）颜色——指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明 的对比，与刻度线的颜色和字符的颜色应该相同。
5）零点位置——指针零点位置大多在相当于时钟12 点的位置上。警戒仪表的警戒区应设在12时处，危 险区和安全区则处于其两侧。
6)指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精 度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同 一平面内。
3）按功能进行组合排列
按心理学要求，仪表的排列应符合操作活动的逻 辑性。因此，仪表和相应的操纵器按他们的功能用途 分组，即把传递同一参数信息或与完成同一功能作用 的一些仪表分组排列。
4）按最佳零点方向排列
在排列多个标量显示仪表时，应使其在正常工作 状态下指针全部指向同一个方向，这样便于发现异常 情况和提高认读速度。
实验证明，三种不同的 编码方法显示认读时间最短， 且误认率最低。
模拟式仪表进行定性显 示时还有一个重要的优点是 可以进行形象化显示设计。
形象化显示可以具体直 观地显示机器的状态。例如： 飞机水平状态显示表，可以 显示出飞机飞行的姿态；潜 艇的状态显示仪表。
2. 表盘尺寸
表盘尺寸与刻度标记的数量和观察距离的增加 而加大。但并不是越大越好，因为刻度盘直径大了， 眼睛观察仪表时的扫描路线变长，这样反而影响读 数的速度和准确性，同时也多占据了安装空间，使 仪表安装既不紧凑又不经济。
特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范 围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业 效果很好。
应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。
数字式显示仪表
刻度指针式仪表
表6—1 模拟式与数字式显示仪表的特点
模拟显示仪表
比较项目
指针活动式
指针固定式
数字显示仪表
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能 综合性能
局限性 发展趋势
中：指针活动时读数困难
中：刻度移动时读数困难
好：易判定指针位置，不需读 出数值和刻度就能迅速发现指 针的变动趋势
好：指针运动与调节活动有简 单而直接的关系，便于调节和 控制
差：未读出数值和刻度时，难 以确定变化方向和大小
中：调节运动方向不明显，批 示的变动难控制，快速调节时 不易读数
⑤圆形仪表，应使数码按顺时针方向依次 增大。数值有正负时，0设置在12点位置。
⑥不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程 的头和尾之间断开，间距相当于一个大刻 度值为宜。
4. 仪表指针设计
1）形状——指针形状要单纯、明确，不应有装饰。 以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形的为好。
2）宽度——指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。
当刻度线的宽度为间距的10％时，判读 误差最小。
图6—7表示当视距为710毫米时，普通刻度标记的三种刻度 线宽度间的最小尺寸关系。
图6-7 刻度标记距及宽度的最小值
有两级长短的刻度线设计
4）刻读方向
刻读方向是指刻度盘上刻度值递增顺序 和认读方向。其设计必须遵循视觉运动规律， 从左到右，从上到下，顺时针方向等。
笔划宽/字
高
1：5 1：5 1：6～1：8 1：8～1：10 1：5 1：8～1：10 1：12～1：20 1：5～1：6
7.仪表位置的布置原则
1）按仪表的重要程度排列
2）按使用顺序排列
显示仪表的排列顺序应于仪表在操作过程中的使用 顺序一致，同时，排列顺序还应注意仪表之间逻辑上 的联系。彼此有联系的仪表应尽量靠近，以提高认读 效率和降低误读率。
好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的长短只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用
显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
提高可靠性 采用智能化显示仪表
(一)刻度指针式显示器的设计
在设计指针式仪表时，主要是设计和选择 好刻度盘形状及大小、指针形状、字符和色 彩匹配并使它们之间协调以符合人对于信息 的感受、辨别和理解的生理和心理特征，从 而使人能迅速而又准确地接受信息。
应考虑如下几点人体工程学参数：
仪表的最小刻度最好代表1，其次是代表2 或5，或者代表以上这三个数乘10n的数，而不 易代表其它数值，尤其不宜代表3、6、7等数 值。
同一仪表上各个刻度所代表的量值应当一 致，多个仪表并用时，各仪表之间读数应当尽 可能一致。
2）刻度间距
刻度的间距指的是二个最小刻度标记（或 刻度线）之间的间隔距离。
0.5
2.3
0.5～0.9
4.2
0.9～1.8
8.6
1.8～3.6
17.3
3.6～6.0
28.7
实验表明，视角α取10′～30′左右，当视距 一定时，字符的大小就确定了，字体的宽度， 按高/宽=3：2确定，拉丁字母高宽比取5：3.5， 字体的笔划宽与字高比为1：8～1：6。在夜间 采用发光字的情况下，采用1：1的方形字较好。 若是荧光屏显示，数字字符的高宽比常用2：1 或1：1，其笔划宽与字高之比为1：8或1：10。 表3—9不同照明条件和对比度下数字、字符的 笔划宽。
显示速度较慢 易受冲击和振动的影响 环境因素影响较大 过载能力差 质量控制困难
提高精度与速度 采用模拟与数字混合型显示仪表
好：能读出精确数值， 速度快、差错少
差：必须读出数字，否则难以 得知变化的方向和大小
好：数字调节的监测结果精确， 数字调节与调节运动无直接关 系，快速调节时难以读数
差：不便按变化的趋势进行监 控
表6—9 不同照明条件和对比度下数字、字符的笔划宽
照明和对比条件
字体
低照度下 字母与背景的明度对比较低进时 明度对比值大于1：12（白底黑字） 明度对比值大于1：12（黑底白字） 黑色字母于发光的背景上 发光字母于黑色的背景上 字母具有较高的明度 视距较大而字母较小的情况下
粗 粗 中粗——中 中——细 粗 中——细 极细 粗——中粗
1、仪表形式
（1）形式及特点
（2）几种常见的读数式仪表形式与误读 率的关系：
垂直长条形仪表的误读率最高，开窗 式仪表的误读率最低。
35.5 27.5
16.6
10.9
0.5
（3）定性显示方式
显示器是为了对机器的运行状态作出定性显示 时，选用模拟式仪表更为有利。
图为一种形式的记录盘， 采用三种不同的编码方法显 示危险区域。
好：能很快确定指针位置,并进 行监控，指针与调节监控制活 动关系最简单
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显
中：占用面积大，照明可设在 控制台上，刻度的长短有限， 尤其在使用多指针显示时认读 性差
中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
可靠性高 稳定性好 易于显示信号的变化趋向 易于判断信号值与额定值之差
仪表刻度盘的最佳尺寸应根据观察者的最佳视 角来确定。有关试验证明，刻度盘的最佳视角为 2.5°～5°。（表6-3）
3.刻度设计
刻度盘上两最小刻度标志之间的距离 称为刻度。
表盘上的刻度线、刻度线间距、文字 和数字尺寸是依据视距确定的。当视距 为750mm时，刻度大约为1～2.5mm。
1）量表的划分
图6-11 数码的形式
（2）字符的大小要求
在便于认读和经济合理的条件下，字符应尽量大，一般
字符高度为观察距离的1/200（如表6—8所示），可按下式
近似计算。
H=
L
3600
（式6—1）
式中 H——字符高度mm L——视距mm α——眼睛的最小视角（分）
表6—8 刻度盘上的字符高度
视距（m）
字符高度（mm）
第6章 人机的信息界面设计
6.1 人机信息界面的形成
主 6.2 视觉信息显示设计
要 讲
6.3 听觉信息传示系统
授 内 6.4 操纵装置设计
容
6.5 操纵与显示相合性
6.1 人机信息界面的形成
人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示 和机器接受信息的控制装置。
图6-1 人机信息交换系统模型
6.1.2 人机信息交换方式概述
依据人的操作部位，操纵装置主要分为手动和 脚动两大类控制器。
6.2 视觉信息显示设计
6.2.1 仪表显示设计 6.2.2 信号显示设计 6.2.3 荧光屏设计 6.2.4 图形符号设计
6.2.1 仪表显示设计
视觉显示方式的选择： 显示类型和显示方式，主要取决于显
示器所支持的任务本身的特性。例如，显 示任务是导航？控制？决策？学习还是其 他？ 除任务外，就要考虑显示器所采用的 物理实现手段。如定量显示还是定性显示？ 彩色显示还是单色显示？ 总的要求是使操纵者能够快速准确认读、 不易失误、不易疲劳。
6000
长刻度线长 度（mm）
5.6 10.2 19.8 39.9 66.8
中刻度线长 度（mm）
4.1 7.1 14.2 28.4 47.5
短刻度线长 度（mm）
2.3 4.3 8.6 17.3 28.7
3）刻度标记（或刻度线）
刻度线宽度
刻度线宽度一般取为刻度大小的5～15%， 普通刻度线宽通常取为0.1±0.021毫米，远 距离观察时，可取为0.6～0.8毫米，带有精 密装置时，可取为 0.0015～0.11毫米。
6.2.1 仪表显示设计
仪表的类型
认
数字式显示仪表
直接用数码来显示有关的 参数或工作状态。
读
特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识 别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。
征
刻度指针式仪表
用模拟量（刻度和指针）来 显示机器的有关参数和状态。
3）长度——指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开 刻度记号1～2mm左右。
4）颜色——指针的颜色与刻度盘的颜色应有较鲜明 的对比，与刻度线的颜色和字符的颜色应该相同。
5）零点位置——指针零点位置大多在相当于时钟12 点的位置上。警戒仪表的警戒区应设在12时处，危 险区和安全区则处于其两侧。
6)指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精 度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同 一平面内。
3）按功能进行组合排列
按心理学要求，仪表的排列应符合操作活动的逻 辑性。因此，仪表和相应的操纵器按他们的功能用途 分组，即把传递同一参数信息或与完成同一功能作用 的一些仪表分组排列。
4）按最佳零点方向排列
在排列多个标量显示仪表时，应使其在正常工作 状态下指针全部指向同一个方向，这样便于发现异常 情况和提高认读速度。
实验证明，三种不同的 编码方法显示认读时间最短， 且误认率最低。
模拟式仪表进行定性显 示时还有一个重要的优点是 可以进行形象化显示设计。
形象化显示可以具体直 观地显示机器的状态。例如： 飞机水平状态显示表，可以 显示出飞机飞行的姿态；潜 艇的状态显示仪表。
2. 表盘尺寸
表盘尺寸与刻度标记的数量和观察距离的增加 而加大。但并不是越大越好，因为刻度盘直径大了， 眼睛观察仪表时的扫描路线变长，这样反而影响读 数的速度和准确性，同时也多占据了安装空间，使 仪表安装既不紧凑又不经济。
特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范 围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业 效果很好。
应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。
数字式显示仪表
刻度指针式仪表
表6—1 模拟式与数字式显示仪表的特点
模拟显示仪表
比较项目
指针活动式
指针固定式
数字显示仪表
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能 综合性能
局限性 发展趋势
中：指针活动时读数困难
中：刻度移动时读数困难
好：易判定指针位置，不需读 出数值和刻度就能迅速发现指 针的变动趋势
好：指针运动与调节活动有简 单而直接的关系，便于调节和 控制
差：未读出数值和刻度时，难 以确定变化方向和大小
中：调节运动方向不明显，批 示的变动难控制，快速调节时 不易读数
⑤圆形仪表，应使数码按顺时针方向依次 增大。数值有正负时，0设置在12点位置。
⑥不做多圈使用的仪表，最好在刻度全程 的头和尾之间断开，间距相当于一个大刻 度值为宜。
4. 仪表指针设计
1）形状——指针形状要单纯、明确，不应有装饰。 以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形的为好。
2）宽度——指针针尖宽度应与最短刻度线等宽。
当刻度线的宽度为间距的10％时，判读 误差最小。
图6—7表示当视距为710毫米时，普通刻度标记的三种刻度 线宽度间的最小尺寸关系。
图6-7 刻度标记距及宽度的最小值
有两级长短的刻度线设计
4）刻读方向
刻读方向是指刻度盘上刻度值递增顺序 和认读方向。其设计必须遵循视觉运动规律， 从左到右，从上到下，顺时针方向等。
笔划宽/字
高
1：5 1：5 1：6～1：8 1：8～1：10 1：5 1：8～1：10 1：12～1：20 1：5～1：6
7.仪表位置的布置原则
1）按仪表的重要程度排列
2）按使用顺序排列
显示仪表的排列顺序应于仪表在操作过程中的使用 顺序一致，同时，排列顺序还应注意仪表之间逻辑上 的联系。彼此有联系的仪表应尽量靠近，以提高认读 效率和降低误读率。
好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的长短只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用
显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
提高可靠性 采用智能化显示仪表
(一)刻度指针式显示器的设计
在设计指针式仪表时，主要是设计和选择 好刻度盘形状及大小、指针形状、字符和色 彩匹配并使它们之间协调以符合人对于信息 的感受、辨别和理解的生理和心理特征，从 而使人能迅速而又准确地接受信息。
应考虑如下几点人体工程学参数：