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。
