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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-Tock48

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ALU54

4.3.4测试一位ALU55

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-Wine71

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 World118

12.3.2 Magic 8 Ball119

12.3.3 Paint Pic120

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App123

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 Studio129

13.2实验内容131

13.2.1开始使用Visual Studio开发环境和C131

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