智慧生活科技專業社群: [水井村USR] EP03｜ESP32 讀取 I²C 感測器實戰

智慧生活科技專業社群｜IoT 入門系列｜適合大一新生

EP01 認識 I²C，EP02 認識四種水質感測器；EP03 則進入真正的程式實作。本文以 Atlas Scientific Aquaponics Kit 為例，帶領學生完成接線、掃描位址、送出讀取命令、解析回傳資料與序列埠監看。

圖：ESP32 讀取四種 I²C 水質感測器的完整流程。

一、這一篇要完成什麼？

任務 1｜接線確認 ESP32、SDA、SCL、3.3V 與 GND。

任務 2｜掃描找出所有 I²C 裝置位址。

任務 3｜讀取向指定感測 IC 傳送 R 指令。

任務 4｜解析將字串轉成可使用的水質數值。

二、系統接線

ESP32 → SDA／SCL Bus → RTD、pH、DO、EC

ESP32	功能	本案接腳
SDA	資料線	GPIO23
SCL	時脈線	GPIO22
3.3V	供電	依板卡設計
GND	共地	所有模組共地

圖：四顆 EZO IC 共用 SDA 與 SCL。

三、第一步：啟動 I²C

程式碼 1：初始化 Wire

#include <Wire.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // SDA = GPIO23，SCL = GPIO22
  Wire.begin(23, 22);

  // 使用 100 kHz
  Wire.setClock(100000);
}

重點：Wire.begin(SDA, SCL) 必須符合實際開發板與 PCB 配線，不能直接套用別張 ESP32 開發板的預設值。

四、第二步：使用 I²C Scanner 找出所有裝置

程式碼 2：掃描 1～126 位址

void scanI2C() {
  for (uint8_t address = 1; address < 127; address++) {
    Wire.beginTransmission(address);
    uint8_t error = Wire.endTransmission();

    if (error == 0) {
      Serial.print("找到位址：0x");

      if (address < 16) {
        Serial.print("0");
      }

      Serial.println(address, HEX);
    }
  }
}

圖：掃描成功後，可以確認四顆 EZO IC 是否真的存在。

本系統實際掃描結果：

序列監控結果

找到 0x61 → EZO DO
找到 0x63 → EZO pH
找到 0x66 → EZO RTD
找到 0x69 → EZO EC

實務經驗：EC 原本常見預設位址是 0x64，但本機實際位址為 0x69。Scanner 能快速避免「程式正確、位址卻錯誤」的問題。

五、第三步：向感測 IC 傳送讀取命令

Atlas EZO IC 使用字串命令。最常見的讀取命令是：

送出 R 命令

Wire.beginTransmission(address);
Wire.write("R");
Wire.endTransmission();

感測 IC 收到命令後，需要時間完成量測，因此不能立刻讀回。

送出 R → 等待約 900～1100 ms → requestFrom() → 接收資料

六、第四步：讀回感測器資料

程式碼 3：讀取單顆 EZO IC

String readEzo(uint8_t address, unsigned long waitMs) {
  String result = "";

  Wire.beginTransmission(address);
  Wire.write("R");

  if (Wire.endTransmission() != 0) {
    return "ERROR";
  }

  delay(waitMs);

  Wire.requestFrom((int)address, 20);

  while (Wire.available()) {
    char c = Wire.read();

    if (c == '\0') {
      break;
    }

    result += c;
  }

  return result;
}

為什麼使用 String？因為 EZO IC 回傳的是字元資料，例如 6.80，先用字串接收，再轉成 float。

七、第五步：讀取四顆感測器

程式碼 4：依序讀取

constexpr uint8_t DO_ADDR  = 0x61;
constexpr uint8_t PH_ADDR  = 0x63;
constexpr uint8_t RTD_ADDR = 0x66;
constexpr uint8_t EC_ADDR  = 0x69;

void loop() {
  String temperature = readEzo(RTD_ADDR, 1100);
  String ph = readEzo(PH_ADDR, 1100);
  String dissolvedOxygen = readEzo(DO_ADDR, 1100);
  String conductivity = readEzo(EC_ADDR, 1100);

  Serial.print("T=");
  Serial.print(temperature);

  Serial.print("  pH=");
  Serial.print(ph);

  Serial.print("  DO=");
  Serial.print(dissolvedOxygen);

  Serial.print("  EC=");
  Serial.println(conductivity);

  delay(3000);
}

圖：RTD、pH、DO 與 EC 的讀取結果。

八、完整入門版程式

ESP32＋四顆 I²C 感測 IC

#include <Wire.h>

constexpr uint8_t SDA_PIN = 23;
constexpr uint8_t SCL_PIN = 22;

constexpr uint8_t DO_ADDR  = 0x61;
constexpr uint8_t PH_ADDR  = 0x63;
constexpr uint8_t RTD_ADDR = 0x66;
constexpr uint8_t EC_ADDR  = 0x69;

String readEzo(uint8_t address, unsigned long waitMs) {
  String result = "";

  Wire.beginTransmission(address);
  Wire.write("R");

  uint8_t error = Wire.endTransmission();

  if (error != 0) {
    return "ERROR";
  }

  delay(waitMs);

  Wire.requestFrom((int)address, 20);

  while (Wire.available()) {
    char c = Wire.read();

    if (c == '\0') {
      break;
    }

    result += c;
  }

  return result;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
  Wire.setClock(100000);

  Serial.println("I2C Sensor Reading Start...");
}

void loop() {
  String temperature = readEzo(RTD_ADDR, 1100);
  String ph = readEzo(PH_ADDR, 1100);
  String dissolvedOxygen = readEzo(DO_ADDR, 1100);
  String conductivity = readEzo(EC_ADDR, 1100);

  Serial.print("T=");
  Serial.print(temperature);

  Serial.print("  pH=");
  Serial.print(ph);

  Serial.print("  DO=");
  Serial.print(dissolvedOxygen);

  Serial.print("  EC=");
  Serial.println(conductivity);

  delay(3000);
}

九、常見錯誤如何判斷？

現象	可能原因	先做什麼
Scanner 找不到裝置	SDA／SCL 錯誤、供電、Enable、位址改變	確認接線並重新掃描
endTransmission() 不等於 0	裝置沒有 ACK	確認位址是否存在
No Data	等待時間不足或感測 IC 尚未完成	延長至 1100 ms
數值明顯不合理	探棒未浸水、未校正、缺少溫度補償	確認探棒與校正狀態
只有某一顆失效	位址錯誤或單一模組問題	單獨讀取該模組

十、從感測器到 Dashboard

I²C 感測 IC → ESP32 → Wi-Fi → JSON → Django REST API → Dashboard

完成本篇後，學生已經能把「I²C 理論」轉換成「真正可執行的感測器程式」。下一篇可進一步介紹如何把資料上傳 Django REST API。

十一、本篇重點

先用 I²C Scanner 確認裝置是否存在。
每顆 IC 都使用不同 Address。
送出 R 指令後要等待感測器處理。
回傳資料通常是字串，需要解析。
硬體、位址、等待時間與校正，是除錯的四個重點。

結語

ESP32 讀取 I²C 感測器的核心流程並不複雜：指定 Address、送出命令、等待處理、讀回資料。真正的工程能力，來自能否用 Scanner、錯誤碼與序列監控快速定位問題。透過 Atlas Aquaponics Kit 的實際案例，大一新生可以把 IC 通訊、感測器、Arduino 程式與智慧養殖應用連結起來。

AI 協作聲明：本文由作者主導教學目標、硬體測試、程式驗證與案例設計，並使用生成式 AI 協助文字整理、程式碼說明、版面配置與教學資訊圖生成；文章中的 ESP32 腳位、I²C 位址、Atlas EZO 讀取流程與除錯經驗，均依本專案實際測試結果整理，並由作者審核修訂。

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2026年8月3日星期一

[水井村USR] EP03｜ESP32 讀取 I²C 感測器實戰

一、這一篇要完成什麼？

二、系統接線

三、第一步：啟動 I²C

四、第二步：使用 I²C Scanner 找出所有裝置

五、第三步：向感測 IC 傳送讀取命令

六、第四步：讀回感測器資料

七、第五步：讀取四顆感測器

八、完整入門版程式

九、常見錯誤如何判斷？

十、從感測器到 Dashboard

十一、本篇重點

結語

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一、這一篇要完成什麼？

二、系統接線

三、第一步：啟動 I²C

四、第二步：使用 I²C Scanner 找出所有裝置

五、第三步：向感測 IC 傳送讀取命令

六、第四步：讀回感測器資料

七、第五步：讀取四顆感測器

八、完整入門版程式

九、常見錯誤如何判斷？

十、從感測器到 Dashboard

十一、本篇重點

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