Arduino 101 计步器：集成 DHT11 温湿度 + LCD 显示步数/距离/卡路里

项目背景

为参加科技展“My body, my world”主题制作。利用 Arduino 101 (Intel Curie) 内置六轴 IMU 硬件计步功能，结合 DHT11 温湿度传感器与 1602 LCD，打造一款佩戴式计步器，显示步数、距离、消耗卡路里、环境温湿度，3D 打印外壳，9V 电池供电。

硬件清单

• Arduino 101 (含 Curie IMU) ×1
• DHT11 温湿度模块 (4 针) ×1
• 1602 LCD (I²C 或并口，示例用并口 6 线) ×1
• 10kΩ 电位器 (LCD 对比度) ×1
• 9V 电池 + 电池扣 ×1
• 跳线、3D 打印外壳

核心算法

• 步长估算：stepLen = 0.30 * height(cm)（经验公式）
• 每英里步数：stepsPerMile = 160000 / stepLen (160000 cm = 1 英里)
• 卡路里/公里：kcalPerKm = (0.57 * weight_kg * 1.6) / 0.453
• 距离：distance_m = stepLen * steps / 100
• 消耗卡路里：kcal = steps * (steps / stepsPerMile)（简化模型）

接线对照

完整固件代码

#include <DHT.h> #include <DHT_U.h> #include <LiquidCrystal.h> #include <CurieIMU.h>

#define DHTPIN 8
#define DHTTYPE DHT11

LiquidCrystal lcd(12, 10, 5, 4, 3, 2);
DHT_Unified dht(DHTPIN, DHTTYPE);

float stepLen, kcalPerMile, stepsPerMile;
float weight = 57, height = 168;
long lastStepCount = 0;
uint32_t delayMS;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  dht.begin();
  stepLen = 0.30 * height;
  kcalPerMile = (0.57 * weight * 1.6) / 0.453;
  stepsPerMile = 160000.0 / stepLen;

  lcd.print("Pedometer"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Made by Frank"); delay(3000);

  CurieIMU.begin();
  CurieIMU.setStepDetectionMode(CURIE_IMU_STEP_MODE_NORMAL);
  CurieIMU.setStepCountEnabled(true);
  CurieIMU.attachInterrupt(eventCallback);
  CurieIMU.interrupts(CURIE_IMU_STEP);

  sensors_event_t event;
  dht.temperature().getEvent(&event);
  delayMS = event.min_delay / 1000;
}

static void eventCallback() {
  if (CurieIMU.stepsDetected()) updateStepCount();
}

void updateStepCount() {
  int steps = CurieIMU.getStepCount();
  if (steps != lastStepCount) lastStepCount = steps;
}

void loop() {
  // 1. 步数
  lcd.clear(); lcd.print("Steps:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(lastStepCount); delay(4000);

  // 2. 卡路里
  float kcal = lastStepCount * (lastStepCount / stepsPerMile);
  lcd.clear(); lcd.print("Calories:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(kcal); lcd.print(" Kcal"); delay(4000);

  // 3. 距离
  float dist = stepLen * lastStepCount / 100.0;
  lcd.clear(); lcd.print("Distance:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(dist); lcd.print(" m"); delay(4000);

  // 4. 温度
  sensors_event_t ev;
  dht.temperature().getEvent(&ev);
  if (!isnan(ev.temperature)) {
    lcd.clear(); lcd.print("Temp:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(ev.temperature); lcd.print(" C"); delay(3000);
  }

  // 5. 湿度
  dht.humidity().getEvent(&ev);
  if (!isnan(ev.relative_humidity)) {
    lcd.clear(); lcd.print("Humi:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(ev.relative_humidity); lcd.print("%"); delay(3000);
  }

  digitalWrite(13, !digitalRead(13)); // 心跳灯
  delay(300);
}

3D 打印外壳

设计含 LCD 窗口、DHT11 通风孔、电池仓、背部夹扣，STL 文件可自行建模或下载作者源文件。打印材料建议 PLA，填充 20%，0.2 mm 层高。

改进方向

• 加入 BLE 同步数据到手机 App 记录长期趋势。
• 改用圆形 OLED (SSD1306) 显示更多图表。
• 集成 GPS 模块校准步长、记录轨迹。
• 优化功耗：Curie 睡眠模式 + 间歇唤醒，延长电池寿命。