显示器和控制器课件

显示器和控制器课件 第八章第八章 显示器和控制器设计显示器和控制器设计显示器和控制器课件第一节第一节 显示器概述显示器概述人机界面三要素基本模型人机界面三要素基本模型显示器和控制器课件 显示器分为视觉显示（仪表，信号，标记和符号，示波屏，地图，图表，说明书）、听觉显示（铃，蜂鸣器，喇叭，汽笛，哨子）和触觉显示等 ，三种显示方式传递的信息特征见表8-1。 显示器和控制器课件表8-1 三种显示方式传递的信息特征显示方式传递的信息特征显示方式传递的信息特征视觉显示1.比较复杂、抽象的信息或含有科学技术术语的信息、文字、图表、公式等2.传递的信息很长或需要延迟者3.需用方位、距离等空间状态说明的信息4.以后有被引用的可能的信息5.所处环境不适合听觉传递的信息6.适合听觉传递，但听觉负荷已很重的场合7.不需要急迫传递的信息8.传递的信息常需同时显示、监控听觉显示1.较短或无需延迟的信息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触觉显示1.视、听觉通道负荷过重的场合2.使用视、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显示器和控制器课件第二节第二节 仪表显示仪表显示一、仪表的类型及特点一、仪表的类型及特点 1.1.数字式显示数字式显示 直接用数码来显示有关的参数或工作状态。直接用数码来显示有关的参数或工作状态。 特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别特点：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。就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。 应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。 2.2.模拟式显示模拟式显示 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围特点：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。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。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。显示器和控制器课件二、表盘设计（指针刻度式仪表）二、表盘设计（指针刻度式仪表）n1、表盘形式：指针刻度式仪表的读取效率或、表盘形式：指针刻度式仪表的读取效率或 误读率与仪表的形式有关。误读率与仪表的形式有关。 （图）（图）n2、表盘尺寸：与标记的数量和观察距离、表盘尺寸：与标记的数量和观察距离 有关有关显示器和控制器课件三、刻度设计三、刻度设计n1、刻度标记（刻度线）、刻度标记（刻度线） （1）分三级：长刻度线）分三级：长刻度线 中刻度线中刻度线 短刻度线短刻度线显示器和控制器课件三、刻度设计三、刻度设计（2）刻度线长度：最大视距为）刻度线长度：最大视距为L(mm)时，各刻时，各刻度线的最小尺寸可由下列各式求出：度线的最小尺寸可由下列各式求出： 长刻度线长度：长刻度线长度： L90mm 中刻度线长度：中刻度线长度： L125mm 短刻度线长度：短刻度线长度： L200mm （3）刻度线间距）刻度线间距： 短刻度线间距：短刻度线间距： L600mm 长刻度线间距：长刻度线间距： L50mm显示器和控制器课件三、刻度设计三、刻度设计n2、量表的划分、量表的划分 每一个小刻度一般最好代表每一个小刻度一般最好代表1，其次是，其次是2或或5，不宜代表，不宜代表3、6、7等，不易读取。等，不易读取。显示器和控制器课件三、刻度设计三、刻度设计n3、刻度标数、刻度标数（1）数字递增方向数字递增方向的一般原则是：顺时针方向为增加；的一般原则是：顺时针方向为增加；从左向右的方向为增加；从下向上的方向为增加。从左向右的方向为增加；从下向上的方向为增加。（2）刻度标数的原则：指针运动式仪表应直排，指针固）刻度标数的原则：指针运动式仪表应直排，指针固定式仪表应辐射状布置；最小刻度可不标数，最大刻定式仪表应辐射状布置；最小刻度可不标数，最大刻度必须标数；指针在刻度盘内，如有空间，则标数应度必须标数；指针在刻度盘内，如有空间，则标数应在刻度的外侧，指针在刻度盘外，标数应在刻度的内在刻度的外侧，指针在刻度盘外，标数应在刻度的内侧；开窗式的窗口应能显示出被指示数字及前后相邻侧；开窗式的窗口应能显示出被指示数字及前后相邻的数字。的数字。刻度标数优劣比较参见刻度标数优劣比较参见图图显示器和控制器课件三、刻度设计三、刻度设计n4、字符形状和大小、字符形状和大小 （1）形状设计：汉字推荐采用宋体或黑体；拉丁或英文）形状设计：汉字推荐采用宋体或黑体；拉丁或英文字母用大写印刷体。字母用大写印刷体。（2）大小设计：一般使用的字符高度可参考数据表，也）大小设计：一般使用的字符高度可参考数据表，也可根据下式求得可根据下式求得： 式中：式中：H为字符高度为字符高度(cm)；L为视距为视距(cm)。 字符的其他尺寸可根据高度字符的其他尺寸可根据高度H确定，见图确定，见图200LH 显示器和控制器课件四、四、 仪表的指针仪表的指针 n1、指针形状：、指针形状：简洁，明快。简洁，明快。 以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。n2、指针的尺寸、指针的尺寸 指针的针尖宽度一般可与短刻度线等宽。指针的针尖宽度一般可与短刻度线等宽。显示器和控制器课件五、仪表的颜色设计五、仪表的颜色设计 顺序顺序1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010底色底色黑黑黄黄黑黑紫紫紫紫蓝蓝绿绿白白黑黑黄黄被衬被衬色色黄黄黑黑白白黄黄白白白白白白黑黑绿绿蓝蓝表表1 清晰的配色清晰的配色 显示器和控制器课件五、仪表的颜色设计五、仪表的颜色设计顺序顺序1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010底色底色黄黄白白红红红红黑黑紫紫灰灰红红绿绿黑黑被衬色被衬色白白黄黄绿绿蓝蓝紫紫黑黑绿绿紫紫红红蓝蓝表表2 模糊的配色模糊的配色显示器和控制器课件第三节第三节 视觉信号显示视觉信号显示 n信号灯显示信号灯显示 n荧光屏显示荧光屏显示 n标志符号显示标志符号显示 显示器和控制器课件一、信号灯显示一、信号灯显示n1、信息载体：、信息载体：灯光n2、信号灯的亮度：、信号灯的亮度：要高于背景亮度的两倍n3、利用闪光信号：、利用闪光信号：较之固定信号更能引起人 们的注意，提高人的视觉效率。n4、信号灯的颜色编码：、信号灯的颜色编码：红色禁止，停止； 黄色注意，警告；绿色安全，正常 和允许运行显示器和控制器课件二、荧光屏显示二、荧光屏显示n1、信息载体：称为目标，如图形、符号、信号，、信息载体：称为目标，如图形、符号、信号，文字。文字。 特点：特点：既能追既能追 踪显踪显 示，又能显示多媒体的图文示，又能显示多媒体的图文动态画面。动态画面。应用：应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、彩超及雷达。示波器、彩超及雷达。n2、影响荧光屏的显示效率的因素、影响荧光屏的显示效率的因素 （1）目标的亮度和呈现时间）目标的亮度和呈现时间 （2）目标的运动速度）目标的运动速度 （3）目标的形状、大小和颜色）目标的形状、大小和颜色 显示器和控制器课件三、标志符号显示三、标志符号显示n信息载体：图表，符号n应用：交通管理和运输设备，指示机床的操作内容，国际贸易n设计或选择标志符号的最基本要求：符合人的知觉特点显示器和控制器课件三、标志符号显示三、标志符号显示 n 标志符号的要求标志符号的要求 必须考虑使用目的和使用条件，采用与其必须考虑使用目的和使用条件，采用与其含义相一致的图形；可利用颜色、形状、图形、含义相一致的图形；可利用颜色、形状、图形、符号、文字进行编码，以提高辨别速度和准确符号、文字进行编码，以提高辨别速度和准确性；不得使用过分抽象或人们难以接受的图形，性；不得使用过分抽象或人们难以接受的图形，应采用人的知觉图形，以便于记忆，减少视认应采用人的知觉图形，以便于记忆，减少视认时间；尽量用图形符号代替文字说明，以减少时间；尽量用图形符号代替文字说明，以减少判读时间，使用简便；尽量使用国际通用的标判读时间，使用简便；尽量使用国际通用的标志符号；与显示器和控制器有关的标志符号，志符号；与显示器和控制器有关的标志符号，要合理区分和布置，符合操作者的心理和动作要合理区分和布置，符合操作者的心理和动作特征；避免环境背景产生视觉干扰。特征；避免环境背景产生视觉干扰。显示器和控制器课件三、标志符号设计三、标志符号设计n标志符号的知觉因素标志符号的知觉因素 设计标志符号要符合人的知觉特点：设计标志符号要符合人的知觉特点： 1.形与基分明 2.边界明显 3.封闭 4.简明 5.完整 显示器和控制器课件三、标志符号设计三、标志符号设计n标志符号的应用标志符号的应用 图为汽车上使用的图形符号为汽车上使用的图形符号 图为电子产品上使用的部分图形符号图为电子产品上使用的部分图形符号 显示器和控制器课件三、标志符号设计三、标志符号设计n标志符号的文字信息标志符号的文字信息 简短而明确简短而明确 使用短句子使用短句子 使用主动句使用主动句 使用肯定句使用肯定句 使用易懂文字使用易懂文字 按时序组句按时序组句 显示器和控制器课件第四节第四节 听觉显示听觉显示 利用示警信号（声音）来传达信息。利用示警信号（声音）来传达信息。 特点：可快速有效的传递简单和短促的信特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。息，反应快、方向不受限制。 应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器应用：蜂鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器显示器和控制器课件一、常见的听觉显示器一、常见的听觉显示器n声音显示器声音显示器 蜂鸣器，呼铃，汽笛，警报器，哨子，喇叭，音响器，节拍器，报时钟等n言语显示器言语显示器 话筒，扩音器，耳机，电话，电视，收音机，对讲机，多媒体，语音设备等显示器和控制器课件二、听觉显示装置的选择原则二、听觉显示装置的选择原则1、信号的强度应高于背景噪声，避免声音的屏蔽 效应的不利影响2、尽量使用间歇或可变的信号，减少对信号的听 觉适应性3、使用两个或两个以上声音信号时，信号之间应 有明显差别显示器和控制器课件第五节第五节 控制器概述控制器概述 人通过显示器获得信息之后，需要通过运人通过显示器获得信息之后，需要通过运动系统将大脑的分析决策结果传递给系统，动系统将大脑的分析决策结果传递给系统，从而使其按人预定的目标工作。控制器是人从而使其按人预定的目标工作。控制器是人用以将信息传递给机器，或运用人的力量来用以将信息传递给机器，或运用人的力量来开动机器，使之执行控制功能，实现调整、开动机器，使之执行控制功能，实现调整、改变机器运行状态的装置。改变机器运行状态的装置。 显示器和控制器课件控制器的分类控制器的分类n按操纵控制器的身体部位的不同，控制器按操纵控制器的身体部位的不同，控制器分为手动控制器和脚动控制器；分为手动控制器和脚动控制器； n按功能可分为：开关类，转换类、调节类、按功能可分为：开关类，转换类、调节类、紧急开关类；紧急开关类； n按控制器运动类别的不同，控制器又可分按控制器运动类别的不同，控制器又可分为旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、为旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器；滑动控制器和牵拉控制器； 显示器和控制器课件 控制器的外形结构控制器的外形结构n图是手操纵控制器的六种方式图是手操纵控制器的六种方式 n对于手动控制器，其形状设计应考虑手对于手动控制器，其形状设计应考虑手的生理特点。的生理特点。显示器和控制器课件控制器的阻力控制器的阻力阻力类型阻力类型特特 性性使使 用用 举举 例例摩摩 擦擦 力力 运动开始时阻力最大，此后显著降低，可用以运动开始时阻力最大，此后显著降低，可用以减少控制器的偶发启动。但控制准确度低，不减少控制器的偶发启动。但控制准确度低，不能提供控制反馈信息能提供控制反馈信息开关、闸刀等开关、闸刀等弹性阻力弹性阻力 阻力与控制器位移距离成正比，可作为有用的阻力与控制器位移距离成正比，可作为有用的反馈源。控制准确度高，放手时，控制器可自反馈源。控制准确度高，放手时，控制器可自动返回零位，特别适用于瞬时触发或紧急停车动返回零位，特别适用于瞬时触发或紧急停车等操作，可用以减少控制器的偶发启动等操作，可用以减少控制器的偶发启动键盘等键盘等粘滞阻尼粘滞阻尼 阻力与控制运动的速度成正比。控制准确度高、阻力与控制运动的速度成正比。控制准确度高、运动速度均匀，能帮助稳定的控制，防止控制运动速度均匀，能帮助稳定的控制，防止控制器的偶发启动器的偶发启动活塞等活塞等惯惯 性性 阻力与控制运动的加速度成正比例，能帮助稳阻力与控制运动的加速度成正比例，能帮助稳定的控制，防止控制器的偶发启动。但惯性可定的控制，防止控制器的偶发启动。但惯性可阻止控制运动的速度和方向的快速变化，易引阻止控制运动的速度和方向的快速变化，易引起控制器调节过度，也易引起操作者疲劳起控制器调节过度，也易引起操作者疲劳调节旋钮等调节旋钮等控制器的阻力特性控制器的阻力特性 显示器和控制器课件 控制器的最小操作阻力控制器的最小操作阻力 控制器类型控制器类型最小阻力最小阻力/N/N手动按钮手动按钮2 28 8脚动按钮脚动按钮5.65.6（脚停留在控制器上）（脚停留在控制器上）17.817.8（脚不停留在控制器上）（脚不停留在控制器上）扳动开关扳动开关2.82.8旋转选择开关旋转选择开关3.33.3旋旋 钮钮0 01.71.7曲曲 柄柄9 92222手手 轮轮 22 22手手 柄柄9 9脚脚 踏踏 板板417.8417.8（脚不停留在控制在控制器上）（脚不停留在控制在控制器上）4.54.5（脚停留在控制器上）（脚停留在控制器上）显示器和控制器课件第六节第六节 常用手动控制器常用手动控制器 控制器的设计要充分满足操作者在产品使控制器的设计要充分满足操作者在产品使用过程中能安全、准确、迅速、舒适地操作。因用过程中能安全、准确、迅速、舒适地操作。因而设计时应充分考虑操作者的体形、生理、心理而设计时应充分考虑操作者的体形、生理、心理特征以及人的能力限度，使控制器的形状、大小特征以及人的能力限度，使控制器的形状、大小等符合人因工程的要求。等符合人因工程的要求。显示器和控制器课件一、旋转式控制器一、旋转式控制器（一）旋转式控制器的类型（如图）n旋钮：单手操纵n手轮：单手或双手操纵n摇把：一般供单手操纵，但操纵力大时，需用双手n十字把：操纵力较大，需双手操纵显示器和控制器课件一、旋转式控制器一、旋转式控制器（二）旋转式控制器的操纵力n单位：Nmn手轮：因其功能、形状和尺寸的不同而不 同。见经验数据显示器和控制器课件一、旋转式控制器一、旋转式控制器（三）旋转式控制器的设计（三）旋转式控制器的设计n1、旋钮设计（1）外形：外形特征由其功能决定第一类：适合作360度以上的旋转操作，偏转角度并不具有重要的信息意义，外形 多为圆柱、圆锥形等。第二类：调节范围不超过360度，或极少数情况下超过360度。偏转角度不具有重 要的信息意义，外形多为圆柱、多边形。第三类：偏转位置具有重要的信息意义，例如：用来指示刻度或工作状态，调节范 围不宜超过360度。（2）尺寸：根据手和手指的不同部位n2、手轮和摇把设计：因其功能、形状和尺寸的不同而不同。见经验数据显示器和控制器课件二、移动式控制器二、移动式控制器（一）移动式控制器的类型（一）移动式控制器的类型n手柄n操纵杆（执握柄+杠杆）n刀闸n开关杆n调节杆n杠杆键显示器和控制器课件二、移动式控制器二、移动式控制器（二）移动式控制器的操纵力（二）移动式控制器的操纵力n1、手柄：适宜用力可查经验数据n2、操纵杆：侧向运动最大用力不超过40N；前后运动最大用力不超过295N；瞬时快速动作最大用力不超过1134N显示器和控制器课件二、移动式控制器二、移动式控制器（三）移动式控制器设计（三）移动式控制器设计n1、手柄：手握舒适，施力方便，不滑动 设计依据：手的结构特征 设计原则：使操作者握住手柄时掌心处略有空隙，以减少压 力和磨擦力的作用。 尺寸可查推荐值。n2、操纵杆：空间位置较远时采用显示器和控制器课件三、按压式控制器三、按压式控制器（一）按钮（一）按钮n1、外形：圆形，矩形，有的带信号灯（例如：开关）n2、用途：系统的启动和关停n3、工作状态：单工位，双工位n4、尺寸：成人指端尺寸和操作要求显示器和控制器课件三、按压式控制器三、按压式控制器（二）按键（二）按键n1、用途：现代工业品，日用品n2、尺寸：手指尺寸和指端弧形 （推荐值）显示器和控制器课件第七节第七节 脚动控制器脚动控制器一、脚动控制器的分类一、脚动控制器的分类n脚踏板，如图a、b、c n脚踏钮，如图d 显示器和控制器课件第七节第七节 脚动控制器脚动控制器二、脚动控制器的适宜用力二、脚动控制器的适宜用力n为防止误操作，应用一个启动阻力（至少应超过脚休息时脚动控制器的承受力）显示器和控制器课件第七节第七节 脚动控制器脚动控制器三、脚动控制器设计三、脚动控制器设计1、脚踏板：矩形，圆形平踏板，表面为锯齿状。长75300mm，宽2590mm，行程60100mm。2、脚踏钮：矩形，圆形，表面为锯齿状。直径5080mm，行程1260mm。显示器和控制器课件有相同刻度的速度表和转速表易混淆（左）；有不同刻度的转速表和速度表，易区别（右）显示器和控制器课件表盘形式：垂直式，水平式，半圆式，圆式，开窗式 返回显示器和控制器课件数字递增方向的一般原则数字递增方向的一般原则 返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件 好好 不不 好好 好好 不不 好好返回显示器和控制器课件带有色彩度量的海洋表面温度变化彩色图带有色彩度量的海洋表面温度变化彩色图返回显示器和控制器课件图标：飞机场；符号：医院(Hospital)；图标：当心扎脚；符号：小心激光返回显示器和控制器课件高速公路两边的凸凹纹通过震动高速公路两边的凸凹纹通过震动和声音来提醒偏离车道的驾驶员和声音来提醒偏离车道的驾驶员返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件 第一类第二类 返回第三类注：旋帽部分常做成各种齿纹或多边形，以增加手的握执力 显示器和控制器课件a) b) c) d) e) f)返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件 旋钮返回 摇把 手轮显示器和控制器课件 a) b) c) d) e) f)返回显示器和控制器课件图14-20返回显示器和控制器课件图14-21返回显示器和控制器课件图a返回显示器和控制器课件图b返回显示器和控制器课件图c返回显示器和控制器课件图d返回显示器和控制器课件返回显示器和控制器课件作 业n以小轿车为例，探讨在设计各种显示器 及控制器时所要考虑的因素。n结合自己熟悉的开发工具，如visual Basic，对其界面结构与设计作出工效学评价。显示器和控制器课件思 考 题n结合各类实习内容，观察生产和生活中常见的各类显示器和控制器。