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序 1

作者简介 1

前言 1

教学建议 1

第1章 团队建设和职业发展机会 1

1.1团队建设活动 1

1.1.1合作模式 1

1.1.2团队组建练习 1

1.2计算机科学和工程的职业发展机会 1

1.2.1相关的计算机课程体系 2

1.2.2国内IT行业就业形势分析 2

1.2.3国外计算机相关行业职位及就业形势分析 5

1.3职业机会练习 7

1.3.1工程方向的职业机会 7

1.3.2软件工程方向的职业机会 8

1.3.3计算机和数学领域的职业机会 8

1.3.4美国最好的职业 8

第2章 机器人开发环境和VPL入门 9

2.1预备知识 9

2.2实验前测验 14

2.3实验任务 16

2.3.1显示“Hello World” 16

2.3.2最喜爱的电影 18

2.3.3字符串长度 20

2.3.4使用Switch块求字符串长度的程序 22

2.3.5创建一个While循环块 23

2.3.6创建活动模块 26

2.3.7 Drive-By-Wire仿真 28

2.3.8改进驾驶体验 30

第3章 计算机组成与逻辑设计 32

3.1预备知识 32

3.2实验前测验 37

3.3实验任务 38

第4章 计算机系统和设计 42

4.1预备知识 42

4.1.1计算机系统分类 42

4.1.2计算机的基本组成形式 43

4.1.3计算机工作的基本原理 44

4.1.4 Intel通用计算机架构 45

4.1.5多样的并行处理技术 47

4.1.6 Tick-Tock 48

4.1.7 CPU微架构 48

4.2实验前测验 49

4.3实验任务 50

4.3.1构建2-1多路选择器 50

4.3.2构建4-1多路选择器 53

4.3.3构建一位ALU 54

4.3.4测试一位ALU 55

4.3.5使用Counter Service产生自动测试用例（选作题） 55

第5章 遥控机器人的设计和触摸传感器 56

5.1预备知识 56

5.1.1传感器和执行器 56

5.1.2 NXT智能块 57

5.1.3蓝牙连接 58

5.1.4 VPL程序与机器人之间的对应关系 59

5.2实验前测验 59

5.3实验任务 60

5.3.1组装机器人 60

5.3.2建立机器人与计算机之间的通信 61

5.3.3用Drive-By-Wire控制机器人 61

5.3.4触摸传感器 63

5.3.5协调触摸传感器和马达 64

第6章 机器人执行器的设计与构造 66

6.1机器人设计项目的目标与任务 66

6.1.1问题描述和需求 66

6.1.2文档 67

6.1.3任务 67

6.1.4评测和打分 67

6.2实验前测验 68

6.3实验任务 69

6.3.1从正式的会议规范开始 69

6.3.2头脑风暴得出解决方案 69

6.3.3决定行动方案 69

6.3.4实现解决方案 69

6.3.5对机器人的手臂编程 69

6.3.6含执行器控制的Drive-By-Wine 71

6.3.7测试和评价：用测试数据完成KTDA表 72

6.3.8提交会议纪要 72

第7章 事件驱动编程与传感器的编程 73

7.1预备知识 73

7.1.1引言 73

7.1.2事件驱动编程 73

7.1.3传感器 75

7.1.4相扑机器人的算法 76

7.1.5穿越迷宫的算法 77

7.1.6 VPL代码分析和个案研究 78

7.2实验前测验 79

7.3实验任务：传感器的编程与相扑机器人 80

7.3.1正式会议和会议纪要 80

7.3.2使用触摸传感器来检测和躲避障碍物 80

7.3.3使用光传感器来检测和躲避障碍物 81

7.3.4使用光传感器实现基本相扑算法 82

7.3.5使用光传感器和触摸传感器实现相扑算法 83

7.3.6使用光传感器、触摸传感器和超声波传感器实现相扑算法 83

7.3.7模拟的传感器和迷宫算法1:看侧前方的算法 83

7.3.8模拟的传感器和迷宫算法2:使用模块化设计 85

7.3.9在程序里增加触摸传感器（选做练习） 88

第8章 用有限状态机解决迷宫问题 90

8.1预备知识 90

8.1.1有限状态机 90

8.1.2 Right-Then-Left算法的实现 93

8.2实验前测验 98

8.3实验任务 98

8.3.1在VPL中实现基本的自动售货机 98

8.3.2在仿真的迷宫中实现一个仿真机器人 99

8.3.3使用超声波传感器来检测和避开障碍物 99

8.3.4从虚拟现实到物理环境 100

8.3.5改进算法性能 101

8.3.6作业提交的要求 102

第9章 优化自治迷宫算法 103

9.1迷宫算法的评估 103

9.2实验前测验 105

9.3实验任务 106

9.3.1讨论和会议纪要 106

9.3.2使用2个距离值的自治编程 106

9.3.3改进算法性能 106

9.3.4使用距离传感器和触摸传感器实现沿墙走的算法 106

9.3.5使用超声波传感器的相扑机器人 107

第10章 机器人现场测试和机器人比赛准备 108

10.1准备工作 108

10.2实验任务 108

10.2.1讨论和会议纪要 108

10.2.2寻宝比赛 108

10.2.3迷宫导航比赛的实践 108

10.2.4相扑机器人比赛的实践 108

10.2.5完成会议纪要 109

10.2.6使用游戏操作杆远程控制寻宝比赛 109

第11章 机器人比赛 114

11.1寻宝 114

11.2自治迷宫遍历 114

11.3相扑机器人 115

11.4其他类型的比赛和应用 115

第12章Android手机App的开发 116

12.1预备知识 116

12.2实验前测验 117

12.3 Android手机编程与实验 118

12.3.1 Hello World 118

12.3.2 Magic 8 Ball 119

12.3.3 Paint Pic 120

12.3.4摩尔泥游戏 120

12.3.5股票报价 120

12.3.6股票走势 120

12.3.7记忆游戏 123

12.3.8定义你的新App 123

第13章Web应用的开发 124

13.1预备知识 124

13.1.1编程的基本概念 124

13.1.2面向服务的架构的基本概念 128

13.1.3编程环境Visual Studio 129

13.2实验内容 131

13.2.1开始使用Visual Studio开发环境和C 131

13.2.2创建你自己的Web浏览器 134

13.2.3创建一个Web应用程序 135

13.2.4创建一个在线自动售货机 139

13.2.5使用加密／解密服务建立一个安全应用程序 142

第14章 移动计算 146

14.1预备知识 146

14.2 Windows手机编程与实验 147

14.2.1练习：创建一个Windows Phone Application项目 147

14.2.2设计用户界面 149

14.2.3单步调试执行 151

14.2.4手机旋转 152

14.2.5手机动画程序 153

14.2.6 MainPage.xaml的代码 157

14.2.7 Windows Phone猜数游戏 159

14.2.8面向服务的计算和WindowsPhone应用 159

第15章 演讲文稿设计 164

15.1实验前的准备 164

15.1.1组织演讲稿的技术内容 164

15.1.2演示幻灯片设计 165

15.1.3用Excel求解模型和创建图表 166

15.1.4演示幻灯片的评价和评分标准 167

15.2实验前测验 167

15.3实验任务 168

15.3.1截屏和图片的编样 168

15.3.2插入视频 168

15.3.3使用Excel求解模型和创建图表 168

15.3.4复制和特殊粘贴 170

15.3.5正式会议中会议纪要和幻灯片设计 170

15.3.6创建PPT幻灯片 170

15.3.7幻灯片制作的分工 171

第16章 演讲和演讲评分 172

附录 机器人课程设计项目和比赛规则 173

参考文献 184

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