计算机科学与工程导论：基于IoT和机器人的可视化编程实践方法（第2版）

图书标准信息

• 作者 陈以农、陈文智、韩德强 著
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2017-08
• 版次 2
• ISBN 9787111574446
• 定价 39.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 217页
• 丛书 面向CS2013计算机专业规划教材

【内容简介】

本书以培养学生对计算机科学与工程专业的兴趣为宗旨，以培养问题解决能力为目标，从具体到抽象，将计算机科学的基本原理和动手实践有机结合，通过图形化的编程语言、机器人实验、手机应用和Web开发等工具及案例，使学生了解基本的程序设计、计算机原理、软件工程等计算机知识，并把整门课组织成了一个完整的工程项目。

【作者简介】

陈以农，亚利桑那州立大学计算机系高级讲师。机器人程序主任、软件实验室科学家。编写过多本教材。

【目录】

推荐序 
前　言 
教学建议 
第1章　职业发展机会和团队建设 1 
1.1计算机科学和工程的课程体系及职业发展 1 
1.1.1计算机科学和工程的课程体系 1 
1.1.2　计算机就业形势分析 2 
1.1.3　计算机不同领域的职业机会 5 
1.2　团队建设 6 
1.2.1　合作模式 6 
1.2.2　团队组建 6 
第2章机器人开发环境和VIPLE入门 7 
2.1　工作流和可视化编程 7 
2.2　VIPLE IoT/机器人开发环境 12 
2.2.1　VIPLE的工程设计过程 12 
2.2.2　VIPLE的活动和服务 13 
2.3　VIPLE的使用 18 
2.3.1创建程序显示“Hello World” 19 
2.3.2　最喜欢的电影 20 
2.3.3使用或并和If活动创建条件循环 21 
2.3.4　使用While循环 24 
2.3.5　使用全局变量创建一个活动 25 
2.3.6　创建Counter活动 27 
2.3.7　建立一个2-1多路选择器 28 
第3章　逻辑设计与计算机组成 31 
3.1仿真——设计过程中的关键步骤 31 
3.2　计算机系统 32 
3.2.1　计算机系统的类型 32 
3.2.2　计算机系统的组成 33 
3.3在VIPLE中创建计算机系统部件 39 
3.3.1　创建逻辑与门 39 
3.3.2　创建一个1位全加器 41 
3.3.3　创建一个2-1多路选择器 42 
3.3.4　创建一个4-1多路选择器 42 
3.3.5　创建一个1位ALU 43 
3.3.6　自动测试 44 
第4章事件驱动编程和有限状态机 46 
4.1　引言 46 
4.2　事件驱动编程 46 
4.3　有限状态机 48 
4.4用ASU VIPLE来解决事件驱动问题 51 
4.4.1　创建一个事件驱动计数器 52 
4.4.2　实现一个自动售货机 52 
4.4.3　用事件来实现自动售货机 52 
4.4.4　车库门控制器 53 
4.4.5　奇偶校验 54 
4.4.6　并行计算 55 
4.4.7　线控的模拟 55 
第5章模拟环境下的机器人以及迷宫导航 58 
5.1　VIPLE机器服务 58 
5.2　VIPLE支持的机器人平台 60 
5.3　穿越迷宫的算法 62 
5.4使用有限状态机的迷宫导航算法 63 
5.5在VIPLE模拟器中实现自治迷宫导航算法 66 
5.5.1　理解迷宫算法 66 
5.5.2　学习沿墙算法 67 
5.5.3编程Web机器人使之绕右墙走 67 
5.5.4使用两距离局部最优算法遍历迷宫 68 
5.5.5理解Unity模拟器和VIPLE程序 68 
5.5.6　实现VIPLE框图 69 
5.5.7实现两距离局部最优算法的活动 69 
5.5.8两距离局部最优算法的Main框图 70 
5.5.9　Web 2D模拟器 71 
5.5.10配置VIPLE以使用Web模拟器 72 
5.5.11在Web模拟器中实现沿墙算法的Main框图 73 
5.5.12在Web模拟器中实现沿墙算法所涉及的活动 73 
5.5.13在Web模拟器中实现两距离局部最优算法的Main框图 75 
5.5.14在Web 2D模拟器中实现两距离局部最优算法所涉及的活动 76 
5.5.15　Web 3D模拟器 76 
第6章　机器人硬件组成 77 
6.1　VIPLE计算与通信模型 77 
6.2　机器人硬件总体结构 79 
6.3　主控板 79 
6.3.1　Intel Galileo开发板 80 
6.3.2　Intel Edison模块 81 
6.3.3　Arduino/Genuino 101 82 
6.3.4　TI CC3200 LaunchPad 83 
6.3.5　专用机器人主控模块 84 
6.4　传感器模块 84 
6.4.1　超声波传感器 85 
6.4.2　红外传感器 85 
6.4.3　光传感器/颜色传感器 86 
6.5　舵机 87 
6.6　组装伽利略机器人 90 
6.7爱迪生机器人硬件和软件的安装 97 
6.7.1　爱迪生机器人的硬件安装 97 
6.7.2　爱迪生机器人的软件安装 101 
第7章　Intel机器人编程 109 
7.1　采用沿墙算法的迷宫导航 109 
7.1.1　沿墙迷宫导航（Main框图的第一部分） 109 
7.1.2　沿墙迷宫导航（Main框图的第二部分） 110 
7.1.3　Init活动 110 
7.1.4　Left1和Right1活动 110 
7.1.5　Right90和Left90活动 111 
7.1.6　Backward和Forward活动 111 
7.1.7　ResetState活动 112 
7.2　采用局部最优算法的迷宫导航 112 
7.2.1　用两距离算法解决迷宫问题 112 
7.2.2　在VIPLE里控制Intel机器人 114 
7.2.3　在VIPLE程序里实现活动 114 
7.2.4　使用一个简化的有限状态机 115 
7.3　使用事件驱动编程的迷宫导航 115 
7.3.1　使用事件驱动编程的Left90活动 116 
7.3.2　使用事件驱动编程的Left1和Backward活动 116 
7.3.3　基于事件驱动活动的Main框图 116 
7.4　使用光传感器实现基本相扑算法 117 
第8章　乐高EV3机器人编程 118 
8.1　准备知识 118 
8.1.1　从EV3 Brick得到传感器读数 118 
8.1.2　蓝牙连接 118 
8.1.3　通过程序得到传感器读数 119 
8.1.4　通过蓝牙或者Wi-Fi将机器人连接到VIPLE 119 
8.2　远程控制EV3机器人 121 
8.2.1　在VIPLE中通过连线驱动机器人 121 
8.2.2　改进驱动体验 122 
8.3　使用VIPLE的循迹和相扑机器人程序 122 
8.3.1　安装一个颜色传感器 122 
8.3.2　循迹 122 
8.3.3　使用光传感器实现基本相扑算法 123 
8.3.4　使用光传感器和接触传感器的相扑算法 124 
8.4　使用VIPLE的EV3沿墙程序 124 
8.4.1　沿墙迷宫导航（Main框图） 124 
8.4.2　编写Init活动 125 
8.4.3　编写Left1活动 126 
8.4.4　编写Right90活动 126 
8.4.5　编写Backward活动 126 
8.4.6　编写ResetState活动 126 
8.4.7　编写Forward活动 127 
8.4.8　在沿墙算法里配置传感器 127 
8.5　使用事件驱动编程的沿墙算法 127 
8.5.1　使用事件驱动编程的Left90活动 128 
8.5.2　基于事件驱动活动的Main框图 128 
8.6　采用局部最优试探算法的迷宫导航 129 
8.6.1　实现局部最优算法的Main框图 129 
8.6.2　实现SensorRight90 130 
第9章机器人现场测试和机器人比赛准备 131 
9.1　准备工作 131 
9.2　实验作业 131 
9.2.1　讨论和会议纪要 131 
9.2.2　寻宝比赛 131 
9.2.3　迷宫导航比赛的实践 132 
9.2.4　相扑机器人比赛的实践 132 
9.2.5　完成会议纪要 132 
第10章　机器人比赛 133 
10.1　寻宝 133 
10.2　自治迷宫遍历 133 
10.3　相扑机器人 134 
第11章服务计算与Web应用的开发 135 
11.1　并行处理技术 135 
11.2　文本语言编程的基本概念 136 
11.3　面向服务的架构的基本概念 140 
11.4　Visual Studio编程环境 144 
11.5　实验内容 145 
11.5.1VIPLE中的并行和面向服务计算 145 
11.5.2开始使用Visual Studio开发环境和C#进行编程 146 
11.5.3　创建你自己的Web浏览器 150 
11.5.4　创建一个Web应用程序 151 
11.5.5创建一个在线自动售货机 154 
11.5.6使用加密/解密服务建立一个安全的应用程序 157 
第12章Android手机App的开发 161 
12.1　预备知识 161 
12.2　Android手机编程 162 
12.2.1　Hello World 163 
12.2.2　Magic 8 Ball 164 
12.2.3　Paint Pic 165 
12.2.4　摩尔泥游戏 165 
12.2.5　股票报价 165 
12.2.6　股票走势 165 
12.2.7　射盘子游戏 167 
12.2.8　射击多个盘子 170 
12.2.9　打砖块游戏 172 
12.2.10　使用App Inventor编程NXT Robot 177 
12.2.11　猜数游戏 181 
12.2.12　简单的侧滑板游戏 183 
12.2.13　记忆游戏 186 
第13章　演讲文稿设计 197 
13.1　演讲前的准备 197 
13.1.1　组织演讲稿的技术内容 197 
13.1.2　演示幻灯片设计 198 
13.1.3用Excel求解模型和创建图表 199 
13.1.4演示幻灯片的评价和评分标准 200 
13.2　演讲实践前的测验 200 
13.3　演讲内容设计与实践 201 
13.3.1　截屏和图片的编辑 201 
13.3.2　插入视频 201 
13.3.3使用Excel求解模型和创建图表 202 
13.3.4　复制和特殊粘贴 203 
13.3.5正式会议中的会议纪要和幻灯片设计 203 
13.3.6　创建PPT幻灯片 204 
13.3.7　幻灯片制作的分工 204 
第14章　演讲和演讲评分 205 
附录　机器人课程设计项目和比赛规则 206