第七章 显示器

　　1.在人机系统中，存在一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上，通常把这个“面”称为人机界面。在人机界面上，向人表达机械运转状况的仪表或器件叫做显示器。对机械来说，显示器执行的功能是输出，而对人来说，通过感受器接受机器的输出效应是输入。

　　第一节 信息显示器的类型及其特点

　　2.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势。

　　3.仪表显示器的种类：

　　⑴按显示形式分为：

　　①数字式显示器。直接用数码来显示信息的仪表。特点是，认读过程简单、速度快、读数准确、精度高。

　　②模拟式显示器。用标定在刻度盘上的指针来显示信息的显示器。特点是，能连续、直观地反映信息的变化趋势，使人对模拟值在全量程范围内一目了然。

　　⑵按显示功能分为：

　　①读数用仪表。

　　②检查用仪表。

　　③警戒用仪表。

　　④追踪用仪表。

　　⑤调节用仪表。

　　4.显示装置的选择原则。

　　对显示装置的要求，最重要的是，使操作者能够迅速而准确地观察和监控而又不疲劳：

　　①数量识读仪表的选择。数量识读的主要目的是获取准确的数据，数量识读应选择数字显示装置，具有精度高、识读性好的优点。对指针显示装置，以开窗式为最好，圆形次之，竖直直线形最差。

　　②状态识读仪表的选择。状态识读仪表只需向操作者显示被测对象参数变化趋势的信息，指示该参量在哪一范围是正常状态，哪一范围是不正常状态。由于不需要显示精确的数值等，因此通常选用指针仪表。

　　第二节 视觉显示器的分类和设计原则

　　5.视觉显示器的形式按显示信息的特点可分为：动态显示器和静态显示器；定量显示器和定性显示器。

　　6.动态显示器所显示的信息，可以随时发生变化的显示装置。

　　7.定量显示器：是指以数量显示某种变量变化的显示器；定量显示器既可显示动态信息变量，又可显示静态信息变量。

　　定性显示器：反映某种变量的近似值、变化趋势、读数方向或其它性质变化的显示量。

　　8.论述设计和选用视觉显示器的原则：

　　视觉显示器的显示必须满足以下基本要求：①鲜明醒目；②清晰可辨；③明确易懂。

　　视觉显示器的设计和选用应遵循的原则：

　　①根据使用要求，选用最适宜的视觉刺激维度作为传递信息的代码，并将视觉代码的数目，限制在人的绝对判别能力允许的范围内。

　　②使显示精度与人的视觉辨认特性同系统要求相适应。

　　③尽量采用形象直观的、与人的认知特点相匹配的显示格式。

　　④对同时呈现的有关联的信息，尽可能实现综合显示，以提高显示的效率。

　　⑤目标和背景之间要有适宜的对比关系，包括亮度对比、颜色对比、运动对比和形状对比等。

　　⑥具有良好的照明性质和适宜的照明水平，以保证对目标的颜色辨认和细节辨认。

　　⑦根据任务的性质和使用条件，确定视觉显示器的尺寸和定放位置。

　　⑧要与系统中的其它显示器和控制器，在空间关系和运动关系上兼容。

　　9.视觉编码：用颜色、数字、字母、图形等视觉刺激对信息进行编码，称为视觉编码。

　　视觉代码：用作视觉编码的刺激称为视觉代码。

　　10.用刺激物的单一视觉属性对信息进行的编码，称为单维视觉编码。

　　11.多维视觉编码：是指将两种或多种视觉属性结合起来作为代码的信息编码方式。

　　第三节 荧光屏显示器设计中的人的因素

　　12.荧光屏显示器（CRT）：是利用阴极射线管显示视觉信息的装置。具有显示空间小、显示格式灵活可变，并能综合显示多种信息等优点。

　　13.影响荧光屏显示效率的主要因素（CRT设计中应考虑哪些人的因素）：

　　①目标亮度。在一定的亮度范围内，视觉作业的绩效随目标亮度的增加而提高，但其提高率随目标亮度增加而下降。场合，目标背景亮度的设定，应特别考虑显示器的分辨率、刷新频率、目标背景亮度比和目标在屏上的位置等因素的影响。

　　②目标与背景的亮度比。目标与背景的亮度比取决于目标亮度、屏面亮度和周围环境照明三因素。决定CRT目标与背景对比度的主要参数有：栅偏压、余辉、屏面噪声和聚焦状况。

　　③分辨率。CRT的分辨率是指可视图像中最小可辨或可测的细节。其指标常以电视限定法测得的屏幕线数，或以压缩光栅法测定的屏幕每厘米的扫描线数表示。要使显示效果更加清晰、真切，应选择高分辨率的显示器。

　　④颜色。CRT彩色显示器的合理设计，应以颜色编码和显示工效的心理学研究为依据。在单色显示屏上，白色、绿色、黄色对深灰色或黑色形成的颜色对比，最适于图形和字符的识别。通常将白色、绿色等明快颜色用作目标色，而将深色或黑色作为背景色。

　　⑤目标位置指示物。目标位置指示物是雷达屏的常用辅助部分。它包括坐标格线、光电笔、电子十字丝等多种形式

　　⑥屏幕大小及位置。CRT屏幕大小与视距是两个相互关联的因素。对最佳屏面尺寸的确定，还应综合考虑显示目标的大小、观察精度、显示器的分辨率等因素的影响。

　　屏面最好处于正对视线的位置。如果要为站立的观察者使用时，屏面处于屏面中心与眼的连线以下、偏离水平视线5度为宜；如果要为坐姿观察者使用，则以下偏15－20度为宜。

　　视距的范围应为50-70厘米。

　　第四节 信号灯设计中的人的因素

　　14.信号灯是以灯光形式传递信息的显示器。用来显示危险或紧急状态的信号灯称为警告灯。

　　信号灯的设置目的：主要是为了使人能及时注意到某种状态的发生，以作出正确的应答。

　　15.信号灯的亮度因素：主要由于灯光的亮度、大小和呈现时间三方面因素决定。灯光信号的亮度觉察阈限，在一定范围内，若信号灯的面积不变、亮度阈限随暴露时间段的增加而下降；若暴露时间一定，亮度阈限随投光面积的增大而下降。

　　16.信号灯的颜色：信号灯和警告灯颜色的选择。有人对红、绿、黄、白四种颜色灯光信号进行过研究，认为在信号灯与背景保持良好的亮度比时，不同色光的辨认速度基本一致，当信号灯与背景的对比度较低时，四色灯信号的优劣顺序为红、绿、黄、白。

　　日常生活中，人们把“绿色”与正常、安全、通行等概念联系在一起。把“红色”与故障、危险、停止等概念联系在一起。

　　17.闪光和稳定光：由于闪光比稳定光更能吸引人的注意，因此，警告信号灯宜用闪光。使用单个闪光信号时，以3－10次/秒的闪光速度为宜。

　　18.信号灯位置：信号灯和警告灯处于视野中不同的位置时具有不同的观察效果。最重要的信号灯和警告灯应安置在视野中央3度的范围内；所有警告灯不宜超出视野30度的范围。

　　19.听觉显示器设计中人的因素。听觉显示器是人机系统中利用听觉通道向人传递信息的装置，按其所显示信息的特点，可分为言语听觉显示器和声音听觉显示器。

　　第八章 控制器

　　1.控制器：是操作者用以将控制信息传递给机器的装置。人的效应器官与控制器构成人机系统的人机界面。操作者通过控制器对机器实行操纵，调整机器的工作状态，使它按预定的目标工作。

　　2.控制器的种类：

　　①可以按照控制器传递的信息是离散的还是连续的分为：

　　离散控制器：只能用来调节有限的几种确定状态，它们可完成启动、离散位调或数据输入的功能。

　　连续控制器：能用来调节一个连续体中的任何值，可完成数量调节和连续控制的功能。

　　②也可按操作所用的身体器官或控制行为分为：

　　手控制器、足控制器、言语控制器。

　　③按控制器运动类别的不同，控制器可分为：

　　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。

　　3.控制器编码：是指，以适当的刺激作代码来标志控制器的功能特点。

　　控制器的编码方式主要有：

　　①形状编码：编码选用的各种形状不宜过于复杂。为了便于译码，应尽可能使用与控制器的功能相联系或相似的形状。

　　②表纹编码

　　③大小编码：操作者可通过视觉或触觉辨认控制器的大小，但一般认为，单独用控制器大小作编码不如形状编码那么有效，并且需占用较大的控制板空间。

　　④位置编码

　　⑤操作方法编码：

　　⑥颜色编码：用作代码的颜色应是操作者能绝对辨认的，应尽可能使用具有标准意义的颜色。

　　⑦标记编码

　　4.控制器主要有四种阻力：

　　静摩擦：是对初始运动的阻力，它在控制器开始移动时突然减少

　　库伦摩擦：继续作为对滑动运动的阻力，它与位移距离、速度和加速度都无关。

　　弹性阻力的大小与控制器位移距离成正比。

　　粘滞阻尼以及惯性分别与控制运动的速度和加速度成正比。

　　第二节 控制器的位置和排列

　　5.由于人体尺寸和生物力学的特点，任何控制器都有一个最佳操作位置和不能超越的位置容限。

　　6.控制器的排列原则：

　　①重要性原则：按照每个控制器对实现系统目标的重要程度决定其位置安排的优先权。控制器越重要被安排的位置越好。

　　②使用频次原则：按照每个控制器在系统操作中的使用频次多少决定位置安排的优先权。控制器的使用频次越多，被安排的位置约好。

　　③功能原则：按照功能关系安排控制器的位置，将功能相近或相关的控制器组装在一起，把同类设备功能上相似的控制器安排在相对一致的位置上。

　　④使用顺序原则：对系统操作中使用顺序固定的控制器，按照它们的使用顺序安排其位置。

　　频次与重要性分数＝重要性分数X权数1＋使用频次X权数2

　　7.由于手有适合于操作的特点，目前使用的控制器绝大多数都是用手操作的。常用的手控制器有按钮、肘节开关、摇式开关、旋转选择开关、拇指轮、旋钮、手轮、曲柄和手柄。

　　8.踏板可分为旋转式、往复式和直动式三种。

　　9.声音控制器，也称声控开关。它是通过声音传感器将声能转化为电能，然后驱动一个电子开关，达到控制的目的。

　　10.言语控制器，实际上是一个以电子计算机为核心的言语识别装置。它先对输入的言语进行识别，然后按照预先编制的程序，去执行不同的控制功能。

　　11.控制-显示比（简称C/D比）：指控制与显示器的动程比。对于直线运动的控制器与显示器，动程按移动距离计算；对于需作较大旋转运动的控制器与显示器，动程按旋转角或根据旋转角计算移动距离；对于旋钮，动程一般按旋转次数计算。

　　C/D比决定了控制器的灵敏度。C/D比高，表示控制器灵敏度低，

　　连续控制器的设计应该选择合适的C/D，因为它影响到连续控制或数量调节操作的绩效。在连续调节的定位活动中往往存在粗调与细调两种操作，粗调指大幅度移动控制器，将它快速移至所要求位置附近；细调指仔细调节控制器，将它精确地调到所要求的位置。

　　12.空间兼容性：是指显示器与控制器的空间关系，与人们对这种关系预测的一致性。控制器与显示器的使用往往是一一对应的，它们的位置关系是否合适，将影响到控制器或显示器的使用效果。

　　13.运动兼容性：指控制器与显示器的运动关系，以及控制器或显示器的运动与系统输出的关系，与人们对这些关系的预测的一致性。

　　14.概念兼容性：指控制器或显示器的功能或用途的编码，与人们已有概念的一致性。