人机界面匹配：显示器与控制器的结合与原则

（一）控显比

在人机系统中，控制件通过位移等方式将信息输入机器，机器的状态发生改变，显示器的显示也相应地发生变化。一般来说，把控制操作的输入量与显示的反应量的比值称为控显比。用户通过控制进行调节达到某个显示读数是一个有规律的过程。开始的时候，控制动作十分迅速，向某个大方向调节，称为“粗调”；当接近预定读数的时候，控制动作变慢，以便进行精细调整，称为“精调”。控显比对精调和粗调影响很大。粗调操作时要求控显比小，精调操作时，要求控显比大。控显比与完成调节任务的时间的关系如图6-9所示，图中两条曲线的交点事实上是一个理论上的最佳控显比。从图中可以看出，一个控制过程对控显比的要求是矛盾的，在设计的时候要综合考虑各种因素，达到最好的控显比。一些设计（比如收音机）采用分离粗调和精调的方法就是为了解决这个矛盾。

图6-9 粗调与精调之间的关系

（二）显示器和控制器的组合方式与原则

显示器和控制器的组合方法和原则主要是依赖于人的因素，包括4个主要原则：重要性原则、操作频率原则、功能分组原则和顺序分组原则。

1.重要性原则

重要性原则指显示器和控制器应按照其重要性进行布置，最重要的应该布置在最佳视野区和基本控制区内，特别是那些与系统安全有关的显示器和控制器的布置，应该遵循重要性原则。图6-10就是按照重要性对控制台面板进行布置的示意。

图6-10 控制台面板布置

2.操作频率原则

操作频率原则指显示器和控制器按照其使用频率大小进行布置，使用频率越高，越应该布置在操作者最佳视野区和基本控制区内。经常使用和操作的显示器和控制器应该布置在A区域，如图6-11所示。

图6-11 按操作频率原则布置的区域

3.功能分组原则

显示器和控制器可以按照其功能进行布置，这被称为功能分组原则。在进行功能分组中，相关的显示器和控制器应当布置在相互对应的位置形成功能组，如图6-12所示。

图6-12 某设备面板功能布置

4.顺序分组原则

显示器和控制器还可以按照其使用顺序进行布置，这被称为顺序分组原则。图6-13（a）中的设计没有按照顺序分组原则进行，操作者作业效率不高；图6-13（b）中的设计按照顺序分组原则进行布置，作业效率高。

图6-13 显示器、控制器布置(www.xing528.com)

在进行显示和控制布置的时候，一般都要进行分区。研究发现，明确的分区有利于避免操作中的差错，常用的分区的方法如图6-14所示。

图6-14 显示器控制器布局中的分区

（三）显示器和控制器协调性设计

人总具有一定的习惯模式。比如温度计水银上升，表示温度升高；汽车方向盘顺时针旋转，汽车就会右转弯。这些都是人的一些习惯模式。习惯模式是一种自动的行为，可以看作人的条件反射。显示器和控制器的设计要符合人的习惯模式，这样的设计被称为显示器和控制器协调性设计。对于显示器和控制性的协调性，主要包括空间关系协调性、运动关系协调性和概念关系协调性。

1.空间关系协调性

空间关系协调性主要是显示器和控制器的空间形式和关系应该符合操作者的习惯模式。图6-15就是不同的控制显示的空间协调性的例子。

图6-15 显示控制的空间关系协调性

2.运动关系协调性

运动关系协调性是显示器和控制器在运动方式上应该符合操作者的习惯模式。图6-16是对于显示器和控制器在同一个平面内时的运动关系协调性的设计。图6-17是显示器和控制器不在同一个平面内时的运动关系协调性的设计。运动关系协调性还有一些特殊的情况，如图6-18就是多层旋钮与横排仪表的位置和运动关系的协调性设计。

图6-16 同一平面内时的运动关系协调性

图6-17 显示器控制器不在同一平面内时的运动关系协调性

图6-18 多层旋钮与横排仪表运动关系的协调性

3.概念关系协调性

概念关系协调性是指控制器和显示器的功能或用途编码与人们已有概念的一致性。例如红色表示危险或停止，绿色表示安全或通行，黄色表示警示等。图6-19是控制器运动方向和表达功能大小变化的概念关系。需要说明的是，不同文化背景和使用条件的概念关系可能是不一样的。比如，收音机顺时针旋转表示“开”，而对于水阀手轮逆时针表示“开”。再如，对于电灯开关，英国向下拨表示“开”，美国向上拨表示“开”。

图6-19 概念关系的协调性