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本书将教学机器人引入C程序设计课程，在整个课程学习过程中采用基于项目的学习方法，将C语言的各种表达式、语法、关键词、逻辑结构和数据类型等教学内容融入到一系列循序渐进的教学机器人制作和竞赛项目中，直接在项目应用和竞赛过程中学习C语言，实现了“做中学、学中赛、赛中会”的做学赛一体化学习，提升了C语言的学习效率和效果，最后通过归纳总结，获得整个C语言程序设计的系统知识和技能。本书的编写彻底突破了传统教学方法的局限，解决了C程序设计课程抽象、枯燥、难学和学习效果差的老大难问题。

目    录

第一部分  基本技能学习和实践
第1讲  一种新的C语言学习方式	3
机器人与C语言学习平台	5
任务1  获得软件	6
任务2  安装软件	7
任务3  硬件连接	7
任务4  第一个程序	8
任务5  做完实验关断电源	16
工程素质和技能归纳	16
科学精神的培养	17
第2讲  最简单的C程序设计——机器人做算术	18
任务1  整型数据的运算和结果显示	18
任务2  浮点型数据的运算	22
任务3  字符型数据	24
工程素质和技能归纳	26
科学精神的培养	26
第3讲  循环程序设计——让机器人动起来	27
C51单片机的输入/输出接口	27
任务1  单灯闪烁控制	28
任务2  机器人伺服电动机控制信号	34
任务3  计数并控制循环次数	37
任务4  用计算机来控制机器人的运动	41
工程素质和技能归纳	44
科学精神的培养	44
第4讲  函数与机器人运动控制	45
任务1  基本巡航动作	45
任务2  匀加速/减速运动	50
任务3  用函数调用简化运动程序	53
任务4  用数组进一步简化函数调用	58
工程素质和技能归纳	60
科学精神的培养	60
 
第5讲  选择结构程序设计——机器人的触觉导航	61
任务1  安装并测试机器人胡须	62
任务2  通过胡须导航	67
任务3  机器人进入死区后的人工智能决策	72
任务4  机器人行进过程中的碰撞保护程序	77
工程素质和技能归纳	78
科学精神的培养	79
第6讲  选择结构程序设计——机器人红外导航	80
任务1  搭建并测试IR发射和探测器对	81
任务2  探测和避开障碍物	85
任务3  高性能的IR导航	90
任务4  俯视的探测器	93
工程素质和技能归纳	98
科学精神的培养	99
第7讲  多分支结构程序设计——机器人循线竞赛	100
任务1  QTI传感器及其通信接口	101
任务2  安装QTI传感器到机器人前端	102
任务3  编写QTI传感器的测试程序	103
任务4  设计算法实现机器人无接触传感器游中国	106
任务5  修改算法实现机器人游中国	112
任务6  用数组实现机器人游中国比赛	116
任务7  改进运动执行程序提升执行的可靠性	122
工程素质和技能归纳	128
科学精神的培养	129
第二部分  综合实践案例
第8讲  教育机器人智能搬运比赛	133
任务1  给机器人安装循线传感器和搬运手爪	134
任务2  根据比赛任务设计算法	136
任务3  定义运动数据结构体存储运动数据	137
任务4  将运动函数存成另外的文件包含进来	140
任务5  循线运动函数的设计与实现	145
任务6  根据算法完成搬运子函数和主程序的编写	150
工程素质和技能归纳	151
科学精神的培养	151
 
第9讲  机器人灭火比赛	153
任务1  确定完成比赛所需的传感器和灭火装置	155
任务2  确定超声波传感器连接端口，编写测距函数	157
任务3  安装火焰传感器和灭火风扇，编写寻找火源和灭火程序	159
任务4  根据超声波测距信息编写导航程序	160
任务5  完成灭火主程序的编写	170
工程素质和技能归纳	171
科学精神的培养	171
第10讲  擂台机器人程序设计	172
任务1  红外线擂台机器人的软件设计	174
任务2  优化红外线擂台机器人软件	179
任务3  超声波擂台机器人的软件设计	182
任务4  遥控擂台机器人的软件设计	183
工程素质和技能归纳	192
科学精神的培养	193
附录A  C语言概要归纳	194
附录B  C语言中的关键字索引	206
附录C  无焊锡面包板	207
附录D  中国教育机器人大赛简介	210
附录E  完成本书项目学习所需配件清单	212

前    言
C程序设计课程是当前大多数工程专业的第一门专业基础课程，几乎所有的工科学生都要学习C程序设计，以便为后续的专业课程学习打下基础。这门课程学不好，后续专业课程的学习也会大打折扣，影响整个专业课程的学习。目前的现状是，每年几千万的学生在学习C程序设计，但是仍然满足不了社会对合格软件工程师的迫切需求。
传统的C程序设计教材和C语言教学方法，基本上都是围绕科学计算和算法设计展开，教学的目标是建立知识体系。这种教学方法的教学效果越来越不能满足当今工程教育的需要，尤其是对于未来希望从事嵌入式系统设计或者自动化系统设计的学生和个人而言。
学习C语言是为了用C语言去解决程序编写问题，这种程序编写能力只有从程序设计实践中才能迅速获得，理论的讲解过多，不仅对学习C程序设计无益，甚至还会让学生滋生厌烦情绪。当然，只单纯的编写程序也无法获得真正的能力，关键是如何从不断的程序设计实践中，归纳出共性程序设计知识和关键技能，建立起分析问题和解决问题的知识和技能模型，然后再将这些知识技能重新应用到新的程序设计实践中去，才能达到学习的最终目的。这也是当今的大学生要在未来的实际工作（无论是在企业研发还是在高校做研究）中所必须采取的学习和工作方法。因此，如何从一进入大学，就学习和掌握这种自我学习和提高的方法，是高等工程教育改革的根本目标。
本书的编写始终围绕典型的机器人制作项目展开，按照“任务实践－技能归纳－学习总结－项目再实践”的学习模式设计一系列循序渐进的学习实践项目，突破了传统的“课堂理论＋上机实验”的传统学习模式，同时引进各种教学竞赛项目代替传统的考试，激发学习兴趣，实现“做中学、学中赛、赛中会”，最终帮助学习者建立起应用C语言进行程序设计的知识技能体系，并获得实际的程序设计技能。
通过本书的学习实践掌握了单片机C语言的编程技能后，后续的单片机课程学习就变得相对简单快捷。与本书配套的单片机后续书籍将重点介绍如何利用单片机设计编写出更高效的程序，扩展更多的外设，并讨论学习如何设计出自己的硬件系统。
本书的内容从2011年起在北京石油化工学院信息学院一年级学生中试点教学，3年的教学实践证明，利用单片机机器人辅助C程序设计课程教学，深受学生欢迎，而且能够提高学生应对未来专业实践课程的兴趣和信心。
本书可作为任何想学习C程序设计的入门学习用书，尤其适合希望学习嵌入式系统设计的工程师和爱好者使用。学习的过程必须配套相应的硬件器材方能达到最佳的学习效果。这些器材的清单在本书的附录里有详细的说明。

编  者      
2013年7月

1998年~2000年上海交通大学博士后2000年~2004年固高科技（深圳）有限公司副总经理2005年~2007年深圳市鸥鹏科技有限公司顾问2008年~ 深圳市鸥鹏科技有限公司董事长，深圳职业技术学院客座教授

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