第5章 人机界面设计

显示装置设计
5.2.1人的视觉特征 人有约80%以上的信息是由视觉获得的。因此，视觉是信息处理中最重要的感觉通道。视
觉显示装置在人机界面中应用最为重要和普遍。因此，对人视觉特征的了解是我们进行视觉显 示装置设计的基础。 ①人眼的结构，如图所示
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②视野与视距 视野指头部、眼球固定不动时所能看到的空间范围，可分为动视野、静视野和注视野。
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B、模拟显示器。这类显示器显示的信息形象化、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。如钟表、汽车上的油量表、氧气瓶 上的压力表都是这种显示器。它用模拟量来显示机器的有关参数和状态。如图所示。
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② 视觉显示器的设计原则。 A、 鲜明醒目，清晰可辨。能使显示的对象引人注意，容易与背景区分开来，图案、形状等与 底板间的分辨能力高，颜色和明度反差恰当，显示器的大小、形状不会因照明角度而发生畸变， 认读无幻影影响精度。对观察距离、观察角度、显示符号的大小给予最佳处理。在布置视觉显 示装置时，显示信息的表面尽可能与观察者视线垂直，以保证获得最高的观察精度，一般显示 器表面可按70°—80°的观察角布置。见图所示。
息都发生在这个作用面上，通常称为人机界面。在人机系统中，人与机器是相互作用和相互制 约的两个部分。在人机交互过程中，人与机器发生关系的只是它们的人机界面部分。
人机界面的信息传递是通过人和机器的输入系统（感觉器官、控制器）和输出系统（运动 器官、显示器）来实现的。 人机界面设计的目的是实现人机系统优化，即提高系统的效率、 可靠性，并有利于人的安全、健康和舒适，系统中人的因素是设计的主要依据。
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B、 布置仪表时，视距最好在560～750mm范围内。大约24°时水平视野范围为最佳视觉工作区。 仪表的分布原则为一般布置在20°～40°的水平视野范围内，最重要的仪表应设置在视野中心 3°范围内，40°～60°只允许布置次要的仪表，除了不常用和不重要的仪表外，一般不宜在 80°水平视野之外，见图所示。
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5.2.2视觉显示器的类型及设计原则 ①视觉显示器的类型。
视觉显示器是指依靠光波作用于人眼向人提供外界信息的装置。视觉显示器的形式多种多 样，简单的如红绿灯、指路牌等；复杂的如计算机的显示器、汽车驾驶仪表等。无论是何种形 式的视觉显示器，都有一个共同点，即都必须通过可见光作用于人的眼睛才能达到信息传达的 目的。
视网膜能分辨180多种颜色，在波长380～780nm可见光谱中，光波相差3nm可被人眼分辨。 人眼分辨不同颜色的常用光的三原色即“红、绿、蓝”解释，在正常亮度条件下，人眼对白色 的视野最大，对黄色、蓝色、红色视野依次减小，绿色视野最小。在设计显示装置时应该选择 合适的光源，以便于人眼准确、快速获取信息
仪表是应用最多的一种视觉显示器。仪表的类型很多，常见的是数字式仪表和指针刻度式
仪表，按照其显示功能可分为：读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追踪用仪表和调节用
仪表。在选择和设计仪表时，必须明确仪表的指功针刻能度，式仪并表分析哪些功能最重要，以此来确定合适
类型
数字式仪表
的仪表指针方式。总的要求是快速、准确地指传针达运动某式种信息。指具针体固定选式用标准见下表。
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③ 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。眼睛能分辨被看物体最
近两点的视角称为临界视角。视力是眼睛分辨物体细微结构能力的生理尺度，以临界视角的倒 数来表示。视力范围与目标距离有关。经测试，目标在560mm处最为适宜，低于380mm时会发生 目眩，而超过760mm时细节看不清。通常人观察显示器的视距为380～760mm。 ④色觉与色视野
视觉显示器可以有不同的分类，按显示状态可分为： 静态显示器和动态显示器。
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按显示信息的认读特征可分为： A、数字显示器。数字显示中有机械式、液晶式和屏幕式，它们直接用数码来显示有关参数和 工作状态。具有简洁明了、信息丰富、组合方便等优点，如计算器、电子表及列车运行的时间 显示屏幕等都是这种显示器。如图所示。
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C、简洁明了。尽量减少装饰，或采用不易引起误解的装饰，一切装饰都必须有利于认读、减 少差错、提高效率为目的。 D 、确保安全。对重要的显示器，应设置仪表失效警告装置。 E、考虑视力缺陷者。使视力有缺陷者（弱视、色弱）也不会误认。
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5.2.3仪表类显示装置设计
①仪表类型的选用原则。
功能
读数用 检查用 追踪用 调节用
一般
一般
好
好
差
差
好
一般
差
好
一般
好
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②仪表的人体工程学设计原则。 A、 准确性原则。仪表显示的目的是为了使人能准确地获得机器的信息，正确地控制机器设备， 避免事故。因此，仪表显示设计应以人的视觉特征为依据，确保使用者迅速准确地获取所需信 息，尤其供数量认读的仪表设计应尽量使读数准确。读数的准确性可通过仪表类型、形状、大 小、颜色匹配、刻度、标记等的设计加以解决。同时，显示的精确程度应与人的辨别能力、认 读特征、舒适性和系统功能要求相适应。 B、 简洁性原则。仪表的显示格式应简洁明了，显示意义明确易懂，以利于使用者正确理解。 因此，仪表显示的信息种类和数目不宜过多，同样的参数应尽可能采用同一种显示方式，以减 少译码的时间和错误。
02
显示装置设计 Display Device Design Bed furniture
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5.2显示装置设计 在人机系统中，通过人的感觉器官向人传递信息的机器装置称为显示器．根据人接受信息
通道的不同，显示器可分为视觉显示器、听觉显示器、触觉显示器和嗅觉显示器等，如图所示， 其中以视觉显示器和听觉显示器最为广泛。
第5章 人机界面设计
HUMAN-MACHINE INTERFACE DESIGN
01 人机界面概述
CONTENTS
目
02 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ示装置设计
录
03 控制系统设计
04 显示系统与控制系统综合设计的方法
01
人机界面概述 Overview Of Human-machine Interface
人机界面概述
5.1人机界面概述 如图所示，人与机之间存在一个互相作用的“面”（图中虚线所示），所有人机交流的信
动视野是头部固定不动，自由转动眼球时的可见范围；静视野是头部固定不动时在眼球静止不 动状态下的自然可见范围；而注视野是头部固定不动，转动眼球而只盯视某中心时的可见范围。 正常人在各种工作时的视力范围比视野要小。在垂直方向的视野中，立姿时视线方向在视轴以 下10°；坐姿时视线方向在视轴以下15°；而当视角为30°一40°时，可以迅速而有效地扫视， 称其为有效视力范围。所以，该范围是布置机器装置最适宜的范围。如图所示人的垂直视野和 人的水平视野。