商品描述
本書旨在提高讀者的創新能力、綜合設計能力和動手實踐能力，進而培養和提升讀者的工程素養。本書希望讀者在直接經驗和科學理論的基礎上，通過觀察、思考、設計、制作、試驗等活動獲得豐富的學習體驗，在學習中發現問題，在實踐中解決問題，在創新中獲得知識，同時結合最新的人工智能技術，創作出前沿的工程認知作品，為後續的學習打下良好基礎。
本書共8章，包括計算機工程認知基礎、Arduino編程入門、Arduino工程入門、基於Arduino的工程思維與項目設計方法、工程認知項目制作實例、基於Arduino與3D打印技術的機器人制作、機器人創新制作實例、工程倫理與工程認知實踐新趨勢。
本書可作為計算機類、電子信息類、自動化類及相關專業“工程認知”或相關課程的教材，也可作為Arduino初學者的參考書。
作者簡介
周勇：博士，中國礦業大學計算機科學與技術學院教授，博士生導師，院長，礦山數字化教育部工程研究中心主任，江蘇省“333人才工程”和“六大人才高峰”培養對象。從事機器學習、人工智能、數據科學與工程等方面的理論與應用研究。近年來，出版專著1部；在國內外重要學術期刊和會議上發表學術論文60余篇；授權發明專利40余件。作為項目負責人，先後主持國家自然科學基金面上項目，江蘇省自然科學基金，國家博士後科學基金和企業委托等項目20余項。主持建設國家一流課程、江蘇省高校在線開放課程、江蘇省教改重點項目、江蘇省研究生教改項目和中國高等教育學會規劃課題等教學研究項目10余項，主編江蘇省十三五重點教材1部。獲得教育部高等學校科技進步一等獎、遼寧省科技進步一等獎、中國煤炭工業協會科學技術二等和三等獎等5項。為科技部重點專項、國家自然科學基金和教育部學位評審中心評審專家；國家安監總局煤礦安全生產“十四五”規劃編制工作專家組成員。擔任中國計算機學會傑出會員，智能機器人專委會委員，人工智能與模式識別專委會委員，計算機應用專委會委員；中國人工智能學會知識工程與分布智能專業委員會委員，機器學習專業委員會委員；中國煤炭工業協會信息化分會理事；江蘇省計算機學會副理事長；江蘇省人工智能學會常務理事，智能系統與應用專業委員會主任；煤炭高等教育“十三五”、“十四五”規劃教材計算機學科教材編審委員會副主任
目錄大綱
第1章 計算機工程認知基礎
1.1 計算機工程認知與工程思維綜述 1
1.1.1 工程認知的概念 1
1.1.2 計算機工程認知概述 2
1.1.3 工程思維的內涵及工程思維能力的本質 4
1.2 工程實踐平臺 5
1.3 Arduino 7
1.3.1 Arduino概述 7
1.3.2 安裝Arduino IDE 9
1.3.3 Arduino開發板使用流程 12
1.3.4 程序基本結構 12
1.4 本章小結 13
第2章 Arduino編程入門
2.1 編程語言 14
2.1.1 關鍵字 14
2.1.2 運算符 15
2.1.3 註釋符 17
2.2 數據類型、標識符、變量和常量 17
2.2.1 數據類型 17
2.2.2 標識符 18
2.2.3 變量 18
2.2.4 常量 18
2.3 運算符詳解 19
2.3.1 數學運算符 19
2.3.2 邏輯運算符 21
2.3.3 位運算符 21
2.3.4 運算順序 22
2.4 程序控制語句 22
2.4.1 條件語句 22
2.4.2 循環語句 23
2.4.3 循環控制語句 24
2.4.4 goto語句 25
2.5 Arduino基本程序結構 25
2.5.1 基本結構 25
2.5.2 setup()函數 25
2.5.3 loop()函數 26
2.6 函數 26
2.6.1 內置函數 26
2.6.2 自定義函數 35
2.7 庫 36
2.7.1 安裝庫 36
2.7.2 庫的引入 37
2.7.3 使用標準庫 37
2.7.4 自定義庫 38
2.8 本章小結 39
第3章 Arduino工程入門
3.1 走進Arduino工程設計 41
3.2 Arduino工程設計案例 42
3.2.1 LED閃爍實驗 42
3.2.2 搖桿模塊實驗與繼電器模塊實驗 44
3.2.3 水泵實驗與火焰傳感器實驗 48
3.2.4 PWM燈光亮度調節與步進電機實驗 52
3.3 本章小結 54
第4章 基於Arduino的工程思維與項目設計方法
4.1 Fritzing 56
4.1.1 Fritzing簡介 56
4.1.2 Fritzing的使用 57
4.2 工程文檔書寫 59
4.2.1 什麼是工程文檔 60
4.2.2 工程文檔的分類 60
4.2.3 如何編寫工程文檔 60
4.2.4 編寫工程文檔使用的軟件 61
4.2.5 Markdown語法簡介 61
4.3 團隊合作與多團隊協同開發 65
4.4 工程思維與項目設計方法 67
4.4.1 工程思維在Arduino工程實踐中的體現 67
4.4.2 項目設計方法在Arduino工程實踐中的實施 68
4.5 本章小結 70
第5章 工程認知項目制作實例
5.1 物聯網背景下基於Arduino的娛樂
項目：機警戰士項目的設計與實現 71
5.1.1 實例背景 71
5.1.2 系統整體設計 72
5.1.3 電路及程序實現 77
5.1.4 功能測試與驗證 80
5.2 智能溫濕度報警器 81
5.2.1 實例背景 81
5.2.2 系統整體設計 82
5.2.3 電路及程序實現 84
5.2.4 功能測試與驗證 88
5.3 基於Arduino的雷達系統 89
5.3.1 實例背景 89
5.3.2 系統整體設計 90
5.3.3 雷達數據可視化 105
5.3.4 功能測試與驗證 106
5.3.5 更多的思考 110
5.4 本章小結 110
第6章 基於Arduino與3D打印技術的機器人制作
6.1 3D打印技術簡介 112
6.1.1 3D打印機 113
6.1.2 3D打印機軟件系統介紹 113
6.1.3 3D打印工具 114
6.2 結合Arduino與3D打印技術的智能小車制作 116
6.2.1 基於Arduino與3D打印的智能植物小車總體設計 116
6.2.2 系統結構概述 117
6.2.3 系統硬件模塊概述 117
6.2.4 3D打印智能植物小車部件 118
6.2.5 小車整體硬件組裝與測試 119
6.2.6 小車軟件設計與編程 125
6.2.7 完整小車系統調試 128
6.3 本章小結 130
第7章 機器人創新制作實例
7.1 礦山感知四足智能車制作 132
7.1.1 系統整體設計 132
7.1.2 車體部分 134
7.1.3 通信部分 135
7.1.4 硬件設計 136
7.1.5 外圍器件 138
7.1.6 軟件設計 143
7.1.7 小結 145
7.2 基於Arduino與樹莓派的自動駕駛
小車 146
7.2.1 實例背景 146
7.2.2 系統整體設計 146
7.2.3 功能測試和驗證 169
7.2.4 小結 172
第8章 工程倫理與工程認知實踐新趨勢
8.1 工程倫理 174
8.1.1 引言 174
8.1.2 工程倫理的定義 174
8.1.3 工程倫理的重要性 174
8.1.4 工程倫理的實踐 175
8.1.5 小結 175
8.2 工程認知與人工智能 175
8.2.1 引言 175
8.2.2 人工智能簡史 176
8.2.3 人工智能在工程領域的應用 177
8.2.4 人工智能在工程領域中面臨的挑戰 180
8.3 工程認知實踐 181
附錄 主要工程認知類競賽介紹 183
參考文獻 184
