显示装置设计

第三章显示装置设计

在人机系统中，显示装置是将设备的信息传递给操作者，使之能做出正确判断和决策，进行合理操作的装置。人们根据显示信息了解和掌握设备的运行状况，从而控制和操作设备正常运行。它的特征是能够把设备的有关信息以人能接收的形式显示给人。

在显示装置中，处理要确切的反映设备的状况外，还应根据人的感觉器官的生理特征来确定其结构，使人于显示装置之间能够充分协调。也就是说,显示装置的形状、大小分度、标记、空间布局、颜色、照明等因素，都必须使人能很好地接受信息并进行处理，使人能迅速接受显示的信息，信息的分辩率要高，而且可靠。在进行显示装置的造型设计时，还必须从系统整体出发，即要考虑到人的生理、心理特征，又要考虑到系统整体的需要和美观。

按人接受信息的感觉器官的不同，可将显示装置分为视觉显示、听觉传示和触觉传递装置。触觉传递是利用人的皮肤受到触压刺激后产生感觉而向人们传递信息，一般很少使用。听觉传示是利用人的声音信号的感知时间比对光信号的感知时间短，所以，听觉传示作为报警装置比视觉显示具有更大的优越性。视觉显示是由于人的视觉能接受长的和复杂的信息，而且视觉信号比听觉信号容易记录和存储，所以应用更广泛。

第一节仪表显示设计

一．仪表显示的类型与特征

（一）按显示功能分类

1．读数用仪表

适用于要求提供准确的测量值、计量值和变化值的场合。此种仪表刻度的具体数值显示设备的状态和参数，供操作者读出数值之用。如：汽车的时速表、飞机的高度表和家庭的水表、电度表、煤气表等。

2．检查用仪表

这种仪表用了显示设备或系统状态参数偏离正常值的情况。它们大部分有数字指示，一般无需读出确切数值，只是为了检查仪表指针的指示是否偏离正常位置。当发现偏离正常位置时，应调整设备的运行状况，使仪表读数回到正常位置。

3．警戒用仪表

这种仪表用来显示设备运行状态是否处于正常范围之内。它们的指示范围一般分为三个区域，即正常区、警戒区和危险区。当仪表指示进入警戒危险区时，要及时进行处理。在显示装置上可用不同颜色或不同图形符号将三个区域明显区别开来，如用绿、黄、红三种不同颜色分别表示正常区、警戒区、危险区。

4．追踪用仪表

在动态控制系统中，追踪操纵根据显示装置提供的信息进行，以便使设备按照人所要求的动态过程工作，或者按照客观环境的某种动态过程工作。因此，这类装置必须显示实际状态与需要达到状态之间的差距及其变化趋势，如追踪和瞄准飞行中的目标。

5．调节用仪表

这类仪表只是用来指示操纵装置的调节值，而不指示系统运行的动态过程。如收音机上显示电台频率的仪表就是调节用仪表。这类仪表通常采用由操纵者直接控制指针或刻度盘运动的结构形式。

（二）按显示形式分类

1．数字式显示仪表

这是直接用数字和字符显示参数或工作状态的显示装置，特点是:认读过程简单直观，只对单一数字串和字符进行辨认，认读速度快、精确度高，无插补误差，而且过载能力强，易于计算机连用，也可显示各种参数的具体数值，显示的信息与人的语言信息必较接近。所以，这

类仪表适合人的生理和心理特征，不易产生视觉疲劳。其局限性是显示易跳动和失效。

数字式显示仪表基本形式由两种，一种是以显示数字为主并有少量字符的显示仪表（多为开窗式，如液晶显示、数码管显示等）另一种是以参数、表格、模拟曲线以及数量较多的各种字符为主的显示仪表，多为屏幕式，如各种监视器。

发展趋势是采用大规模的集成电路，以提高可靠性，并发展智能化显示。

2．模拟式显示仪表

这是用标定在刻度上的指针显示设备的参数和状态的显示装置。这类显示装置的特点是显示的信息形象化，能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所处的位置看得非常清楚，并能给出偏差量，可靠性与稳定性好，其局限性是显示速度较慢，易受振动的影响，过载能力差，质量控制困难。它的发展趋势是提高精度和速度，采用模拟与数字混合型显示仪表。模拟式显示最常见的如手表、电压表、电流表等。这类显示仪表式样繁多，有指针动或表盘动。

二．设计中人机工程因素与设计原则

（一）设计中人机工程因素

1．人接受信息的特性

操作着应能根据任何显示仪表显示的信息迅速准确地得出结论。所以，仪表设计应把人接受信息时的视觉特性作为必要的因素考虑。与仪表显示有关的视觉特性有下列几方面：1）人的视觉水平运动比垂直运动快，且眼睛沿垂直方向运动比沿水平方向运动容易引起疲劳。所以尽量采用水平式显示效率高差错率低。

2) 人们的视线习惯从左到右或从上到下运动，顺时针方向，所以各种形式的显示仪表和多个仪表的排列顺序，一般应遵循这一特点进行设计。

3)在偏离视觉中心相同情况下，人眼对左上角的观察效率优于右上角，其次左下、右下。这是显示仪表板面合理布局的依据。

4）人对视野最佳范围内的目标，认读迅速而准确；对视野有效范围内的目标，不易引起视觉疲劳、因此，重要的显示仪表应布置在最佳视野范围内，而视野最大范围内不应布置显示仪表，或只布置不经常认读的仪表。

5）在特殊条件下，人的视觉特性会发生变化。如在过分摇晃或振动严重的情况下，人的视觉能力会受到损害，影响视觉显示信号的认读；又如在缺氧的条件下，人的视觉机能减弱。所以，在设计时要考虑环境对视觉机能的影响。

2．人的信息传递能力

一般情况下，同样的参数尽量采用同一种显示方式，而单位时间内显示的信息数量不得超过人的感觉通道传递信息能力的生理限度。在试验条件下，人的视觉通道信息的传递率一般在3～10比特/s之间，在经常性的操作中，人在单位时间内传递的信息量应在这个范围之内。

人对信息的反应视觉随信息量增加而延长

3．仪表显示与人的反应相协调

人的感觉与人的反应之间有适宜的关系。某些信号对某些反应方式有利，而某些信号则对某些反应方式不利。当对应与某种显示方式而采用某种反应方式最为合适时，这种对应关系称为显示－反应通道相协调。

对于一般仪表的显示，口头读数时的反应比手动动作时的反应（按开关）要快；对于不同空间位置的信号灯作定位反应，则手动作反应（按下对应位置的按钮）比口头报告方式要快；对于连续变化的信号作追踪反应（如汽车驾驶员）以采用操纵杆和足蹬等连续操作为最