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【摘 要】随着现代汽车工业技术的飞速发展，各类电子控制装置得到了广泛应用，同时对电子仪表盘能否迅速、准确地表现各类信息提出了更高要求，把数字仪表盘的设计问题也提升到了新的高度。本文通过分析多功能数字仪表盘的功能及设计原则，基于人本理念对多功能数字仪表盘的设计方法进行探讨。
【关键词】多功能数字仪表盘；设计原则；人本理念；设计方法
1.多功能数字仪表盘的功能
1.1 显示部分
1.1.1 LED显示的内容
机油过少、刹车液过少、手刹车未松、冷却水／防冻液过少、车门未关好、请系上安全带。
1.1.2液晶显示的内容
（1）正常状态：车速、发动机转速、冷却水温度、蓄电池电压、燃油液位、里程、时间、温度。（2）故障状态：无故障、后备箱盖未关严、玻璃水过少、刹车压力过低、发动机水温高、变速器故障、刹车灯的保险丝或灯泡坏了、远光灯泡坏、近光灯泡坏、边灯灯泡坏、尾灯灯泡坏、前雾灯不工作、后雾灯不工作、牌照灯不工作（方向机油过少、检测控制单元或控制单元故障、机油压力过低、刹车片过薄或刹车感应线损坏、机油感应塞需更换、水平调节系统出现问题、钥匙在点火开关上未拔）。
1.2声音部分
（1）当出现以下故障时，发出提示声音：“有轻微故障，请查询。”
故障如下：冷却水/防冻液过少、后备箱盖未关严、玻璃水过少、刹车灯的保险丝或灯泡坏了、远光灯泡坏、近光灯泡坏、边灯灯泡坏、尾灯灯泡坏、前雾灯不工作、后雾灯不工作、牌照灯不工作、发动机水温高。
（2）当出现以下严重故障时，发出提示声音：“有严重故障，请立即送修。”
故障如下：机油过少、刹车液过少、刹车压力过低、变速器故障、方向机油过少、检测控制单元或控制单元故障、机油压力过低、刹车片过薄或刹车感应线损坏、机油感应塞需更换、水平调节系统出现问题。
（3）其他提示声音：①故障已经排除；②车速已达到60km每小时；③车速已达到100km每小时；④车速已超过120km每小时，请谨慎驾驶； ⑤手刹车未松；⑥请系上安全带；⑦门未关好。
2.多功能数字仪表盘的设计原则
2.1准确性
读数的准确性，可通过类型、形状、尺寸、颜色匹配，刻度等设计解决。
2.2简单性
传递信息的形式尽量能直接表达信息的内容。
2.3一致性
指针运动方向与信息状态变化趋势、运动方向应一致。各生产厂使用的信J自、编码应做到统一和标准化。
2.4排列性
最常用的最主要的仪表要排在视野中心的范围内，这时视觉效果最佳，按仪表功能分区，并尽量靠近或集中显示，以缩小视野；仪表的排列应符合人的视觉特征，排列方向应水平。
3.基于人本理念的多功能数字仪表盘设计方法
通过对于人(驾驶者)机(仪表)各自特性的分析，为了设计出更宜人的仪表系统，就应找到人机特性的契合点，使系统布置起来更简便，生产起来更容易，使操作者从仪表中提取信息效率更高，更加轻松地识别这些信息。这正是人机系统设计的“机宜人、人适机”的基本要求。
3.1前仪表盘的位置确定
首先要充分考虑到人的视野范围。实验证明，仪表的识别距离为560～800mm，过远或过近都会使识别精度和识别速度大大下降。推荐仪表位于人的中心视区、最佳视区、有效视区内。当人坐姿平视时，由于车辆空间与前挡风玻璃视线的要求，可能导致一些仪表位置不在或偏离最佳认读区，所以一些新款车辆采用了战斗机抬头显示器移植民用的前风挡玻璃投影信息显示系统，以减少驾驶员视线的移动。现代车辆内饰设计根据统计学和生理学研究出的人眼汽车眼椭圆来确定与视野有关的数据。为了提高仪表数据的识别准确率，推荐人视线与仪表平面的角度尽量保持垂直。
其次要充分考虑仪表盲区的问题，汽车前仪表盘的盲区主要是方向盘的轮缘、轮辐、轮毂所形成的遮挡。所以现在的措施是在方向盘摆正时，把仪表布置在上半圈轮缘与轮辐相交的可见区域，以避开方向盘盲区。
3.2前仪表盘中仪表的选型
汽车前仪表盘中主要有：时速表、发动机转速表、燃油表、冷却水温表、里程表、各种信息提示仪表。其中时速表和转速表是要读取瞬时数据的仪表，里程表读取的是长期性数据，它们是数量认读型仪表，各种信息提示仪表是警戒性，其余的仪表是质量认读型仪表。
根据科学测试，在汽车环境中，模糊指针显示认读效果好于数字显示；在模拟量显示的常用仪表中，识读效果从好到坏的依次是：开窗式，圆形刻度盘式，半圆式，水平带式，垂直带式。这主要和信息量与人的阅读习惯、视觉习惯有关。开窗式仪表虽然识别效果最好，但它提供的信息范围太小，不宜用做汽车仪表。前仪表盘中的数量认读型仪表一般采用圆形、半圆形刻度仪表盘。现今由于LCD显示器的广泛使用，一些车型也使用显示器直接显示数据(如法系车)，也有一些车辆虽然采用了显示器，但显示的内容是模拟出的圆形刻度仪表(如陆虎新览胜、奔驰S)。对于质量认读性的仪表选型则更自由，圆形、半圆，甚至为了直观还可使用垂直带式仪表。
3.3前仪表盘的布置
前仪表盘布局中，主要考虑人的视野范围和识读仪表的类型与频度。对于识别频度高、精度要求高的数量认读性仪表应优先布置，对于使用频度低、精度要求不高的数量认读性仪表与重要的质量认读性仪表，也应布置于人方便识别的区域。一般原则是：（1）最重要的，应布置在视野中心3°范围内。（2）一般常用的布置在20°～4O°的水平视野和视水平线向下30°的垂直视野范围内。（3）水平视野40°～60°和视水平线下30°～75°和以上l0°范围区域只推荐设置次要的。（4）仪表 般不宜设置在80°水平视野之外。（5）所有视觉显示装置原则上都应设在人不必转头或转身即可看见的视野范围之内。
经过调查，按转速表、时速表位置的不同，现代汽车常用的布置方式主要有以下几类：（1）转速表、时速表并列式；（2）时速表中置，转速表与其他仪表偏置；（3）转速表置于驾驶员侧中位，时速表布置在中控台上中位；（4）转速表、时速表都布置在中控台中位。
3.4仪表刻度盘的设计
刻度盘的大小和刻度标记数量与人的观察距离有关系。刻度盘大小的确定要满足识别准确、快速的要求。随着刻度盘的增大，仪表上的其它组成部分(如刻度、指针等)都会相应增大，以提高仪表清晰度和认读速度。为了识别清晰，一般布置在中控台上的仪表尺寸会相应增大。但由于车辆空间的限制，过大的仪表刻度盘反而会影响识读准确度，所以，仪表盘大小应符合实际设计要求。
实验表明，从刻度盘直径25mm开始增大其尺寸，认读速度、准确率随之上升，但达8Omm左右时，认读速度、准确率反而下降，所以推荐采用中间数值。最佳尺寸还要考虑到人的视角大小，最佳视角推荐值为2.5°～5°，结合视距三角定理可以算出仪表最佳大小。实验表明，刻度盘选择目标区带有标记的仪表有更快的识别速度，这也是设计刻度盘时要考虑到的因素。
4.结束语
汽车前仪表盘设计是一项综合多学科、并体现当今科学发展的复杂工程。随着“以人为本”理念的不断发展，以“人机工程”为核心的人本设计方法研究的不断深入，现代车辆的前仪表盘系统的人机交流，会变得越来越准确、高效、可靠，应为驾驶者提供更舒适，更宜人的人机环境，进一步减少驾驶时驾驶者注意力的分散，从而大大提高车辆驾驶的安全性。
【参考文献】
［１］周航慈．单片机应用程序设计技术．北京：北京航空航天大学出版社，1991．
［２］李维缇，郭强．液晶显示应用技术．电子工业出版社，2OOO．
［３］孙余凯，田其贵．新型汽车电子电器原理与故障检修方法．北京：人民邮电出版社， 2OO2．
【关键词】多功能数字仪表盘；设计原则；人本理念；设计方法
1.多功能数字仪表盘的功能
1.1 显示部分
1.1.1 LED显示的内容
机油过少、刹车液过少、手刹车未松、冷却水／防冻液过少、车门未关好、请系上安全带。
1.1.2液晶显示的内容
（1）正常状态：车速、发动机转速、冷却水温度、蓄电池电压、燃油液位、里程、时间、温度。（2）故障状态：无故障、后备箱盖未关严、玻璃水过少、刹车压力过低、发动机水温高、变速器故障、刹车灯的保险丝或灯泡坏了、远光灯泡坏、近光灯泡坏、边灯灯泡坏、尾灯灯泡坏、前雾灯不工作、后雾灯不工作、牌照灯不工作（方向机油过少、检测控制单元或控制单元故障、机油压力过低、刹车片过薄或刹车感应线损坏、机油感应塞需更换、水平调节系统出现问题、钥匙在点火开关上未拔）。
1.2声音部分
（1）当出现以下故障时，发出提示声音：“有轻微故障，请查询。”
故障如下：冷却水/防冻液过少、后备箱盖未关严、玻璃水过少、刹车灯的保险丝或灯泡坏了、远光灯泡坏、近光灯泡坏、边灯灯泡坏、尾灯灯泡坏、前雾灯不工作、后雾灯不工作、牌照灯不工作、发动机水温高。
（2）当出现以下严重故障时，发出提示声音：“有严重故障，请立即送修。”
故障如下：机油过少、刹车液过少、刹车压力过低、变速器故障、方向机油过少、检测控制单元或控制单元故障、机油压力过低、刹车片过薄或刹车感应线损坏、机油感应塞需更换、水平调节系统出现问题。
（3）其他提示声音：①故障已经排除；②车速已达到60km每小时；③车速已达到100km每小时；④车速已超过120km每小时，请谨慎驾驶； ⑤手刹车未松；⑥请系上安全带；⑦门未关好。
2.多功能数字仪表盘的设计原则
2.1准确性
读数的准确性，可通过类型、形状、尺寸、颜色匹配，刻度等设计解决。
2.2简单性
传递信息的形式尽量能直接表达信息的内容。
2.3一致性
指针运动方向与信息状态变化趋势、运动方向应一致。各生产厂使用的信J自、编码应做到统一和标准化。
2.4排列性
最常用的最主要的仪表要排在视野中心的范围内，这时视觉效果最佳，按仪表功能分区，并尽量靠近或集中显示，以缩小视野；仪表的排列应符合人的视觉特征，排列方向应水平。
3.基于人本理念的多功能数字仪表盘设计方法
通过对于人(驾驶者)机(仪表)各自特性的分析，为了设计出更宜人的仪表系统，就应找到人机特性的契合点，使系统布置起来更简便，生产起来更容易，使操作者从仪表中提取信息效率更高，更加轻松地识别这些信息。这正是人机系统设计的“机宜人、人适机”的基本要求。
3.1前仪表盘的位置确定
首先要充分考虑到人的视野范围。实验证明，仪表的识别距离为560～800mm，过远或过近都会使识别精度和识别速度大大下降。推荐仪表位于人的中心视区、最佳视区、有效视区内。当人坐姿平视时，由于车辆空间与前挡风玻璃视线的要求，可能导致一些仪表位置不在或偏离最佳认读区，所以一些新款车辆采用了战斗机抬头显示器移植民用的前风挡玻璃投影信息显示系统，以减少驾驶员视线的移动。现代车辆内饰设计根据统计学和生理学研究出的人眼汽车眼椭圆来确定与视野有关的数据。为了提高仪表数据的识别准确率，推荐人视线与仪表平面的角度尽量保持垂直。
其次要充分考虑仪表盲区的问题，汽车前仪表盘的盲区主要是方向盘的轮缘、轮辐、轮毂所形成的遮挡。所以现在的措施是在方向盘摆正时，把仪表布置在上半圈轮缘与轮辐相交的可见区域，以避开方向盘盲区。
3.2前仪表盘中仪表的选型
汽车前仪表盘中主要有：时速表、发动机转速表、燃油表、冷却水温表、里程表、各种信息提示仪表。其中时速表和转速表是要读取瞬时数据的仪表，里程表读取的是长期性数据，它们是数量认读型仪表，各种信息提示仪表是警戒性，其余的仪表是质量认读型仪表。
根据科学测试，在汽车环境中，模糊指针显示认读效果好于数字显示；在模拟量显示的常用仪表中，识读效果从好到坏的依次是：开窗式，圆形刻度盘式，半圆式，水平带式，垂直带式。这主要和信息量与人的阅读习惯、视觉习惯有关。开窗式仪表虽然识别效果最好，但它提供的信息范围太小，不宜用做汽车仪表。前仪表盘中的数量认读型仪表一般采用圆形、半圆形刻度仪表盘。现今由于LCD显示器的广泛使用，一些车型也使用显示器直接显示数据(如法系车)，也有一些车辆虽然采用了显示器，但显示的内容是模拟出的圆形刻度仪表(如陆虎新览胜、奔驰S)。对于质量认读性的仪表选型则更自由，圆形、半圆，甚至为了直观还可使用垂直带式仪表。
3.3前仪表盘的布置
前仪表盘布局中，主要考虑人的视野范围和识读仪表的类型与频度。对于识别频度高、精度要求高的数量认读性仪表应优先布置，对于使用频度低、精度要求不高的数量认读性仪表与重要的质量认读性仪表，也应布置于人方便识别的区域。一般原则是：（1）最重要的，应布置在视野中心3°范围内。（2）一般常用的布置在20°～4O°的水平视野和视水平线向下30°的垂直视野范围内。（3）水平视野40°～60°和视水平线下30°～75°和以上l0°范围区域只推荐设置次要的。（4）仪表 般不宜设置在80°水平视野之外。（5）所有视觉显示装置原则上都应设在人不必转头或转身即可看见的视野范围之内。
经过调查，按转速表、时速表位置的不同，现代汽车常用的布置方式主要有以下几类：（1）转速表、时速表并列式；（2）时速表中置，转速表与其他仪表偏置；（3）转速表置于驾驶员侧中位，时速表布置在中控台上中位；（4）转速表、时速表都布置在中控台中位。
3.4仪表刻度盘的设计
刻度盘的大小和刻度标记数量与人的观察距离有关系。刻度盘大小的确定要满足识别准确、快速的要求。随着刻度盘的增大，仪表上的其它组成部分(如刻度、指针等)都会相应增大，以提高仪表清晰度和认读速度。为了识别清晰，一般布置在中控台上的仪表尺寸会相应增大。但由于车辆空间的限制，过大的仪表刻度盘反而会影响识读准确度，所以，仪表盘大小应符合实际设计要求。
实验表明，从刻度盘直径25mm开始增大其尺寸，认读速度、准确率随之上升，但达8Omm左右时，认读速度、准确率反而下降，所以推荐采用中间数值。最佳尺寸还要考虑到人的视角大小，最佳视角推荐值为2.5°～5°，结合视距三角定理可以算出仪表最佳大小。实验表明，刻度盘选择目标区带有标记的仪表有更快的识别速度，这也是设计刻度盘时要考虑到的因素。
4.结束语
汽车前仪表盘设计是一项综合多学科、并体现当今科学发展的复杂工程。随着“以人为本”理念的不断发展，以“人机工程”为核心的人本设计方法研究的不断深入，现代车辆的前仪表盘系统的人机交流，会变得越来越准确、高效、可靠，应为驾驶者提供更舒适，更宜人的人机环境，进一步减少驾驶时驾驶者注意力的分散，从而大大提高车辆驾驶的安全性。
【参考文献】
［１］周航慈．单片机应用程序设计技术．北京：北京航空航天大学出版社，1991．
［２］李维缇，郭强．液晶显示应用技术．电子工业出版社，2OOO．
［３］孙余凯，田其贵．新型汽车电子电器原理与故障检修方法．北京：人民邮电出版社， 2OO2．