ESP32-C3 二氧化碳偵測器 DIY｜SCD41 OLED 接線與程式

ESP32-C3 二氧化碳偵測器 DIY：SCD41＋1.3 吋 OLED 接線與 Arduino IDE 教學

房間裡的二氧化碳（CO₂）變高，想自己看見通風前後的變化？這篇帶你用 ESP32-C3 SuperMini、Sensirion SCD41 和 1.3 吋 OLED，做一台顯示 CO₂、溫度、濕度的桌上型教學原型。從零件清單、I²C 接線、Arduino IDE 安裝到完整程式，依順序查找；沒有示範虛構讀值。

先看結論：SCD41 負責量測、ESP32-C3 負責讀取、OLED 顯示資訊；三者共地，兩個周邊都以 3.3 V 供電，SDA 接 GPIO4、SCL 接 GPIO5。這套配置供學習與觀察通風趨勢，不是醫療器材、消防警報器或一氧化碳偵測器。如果只想知道室內是否該換氣、不想接線或寫程式，選擇成品 CO₂ 監測器會更簡單。

驗證狀態先說清楚：下方程式僅通過使用模擬標頭的 C++ 語法與函式介面初步檢查，尚未以官方 ESP32-C3 Arduino 核心完成編譯，也尚未接實物上電測試；各批 OLED 控制晶片、I²C 位址和模組上拉電壓必須現場核對，不能把程式當成已實測保證可用的韌體。本文為教學參考，不應在安全關鍵場合使用。

CO₂ 數值升高就有毒嗎？先用來看通風趨勢

平常室內 CO₂ 上升，首先是提醒檢查人數與換氣，而不是依單一數值診斷身體狀況。英國 HSE 將有人房間持續高於 1,500 ppm 視為通風欠佳的線索，但這並非台灣住宅的法定安全門檻。ASHRAE 也不把 1,000 ppm 定為普遍健康上限；CO₂ 不能代表所有空氣污染物。極高濃度暴露確實可能導致頭痛、呼吸困難乃至更嚴重後果，但職業暴露數字不能直接套用為家用警報設定。遇到疑似危險環境或有人意識異常，先離開並求助，不要等 DIY 螢幕判讀。[8][9][10]

材料清單：ESP32-C3、SCD41 和 1.3 吋 OLED

主板：ESP32-C3 SuperMini 加強板套件，EDB-014326，包含擴展底板。使用 USB-C 資料線上傳程式。本文用 GPIO4（SDA）、GPIO5（SCL）；擴展底板 VCC1／VCC2 的原廠預設輸出為 3.3 V，但仍要看收到的板子設定。[1][12]
感測：SCD41 感測板，SNA-014373，商品列 I²C 位址 0x62 與 Qwiic 接頭。先確認你拿到的是開發板、有可以正確連到 VDD/GND/SDA/SCL 的接點或相容線材，以及板上拉高的電壓。不要把只有裸 SMD 晶片的版本當成四線模組。[2][13]
顯示：1.3 吋藍字 I²C OLED、已焊接針腳版，LCR-001627，128×64 點。商品頁中文版列 SH1106、支援 3.3–5 V、插針標示 GND/VCC/SCL/SDA；但頁面英文通用段落寫「SH1106 或 SSD1306」，因此驅動晶片並未從實物確認。本範例先按商品頁明確列出的 SH1106 撰寫；若 I²C 可掃到而螢幕不顯示，要查實際批次驅動晶片，不能只改位址就當作已解決。[3][5]

供電決策：本教學把 OLED 也接到 3.3 V。商品頁只說可用 3.3–5 V，沒有逐批明確給出 SDA/SCL 的上拉電路與預設電壓；上電前查實物，分段上電後量 SDA/SCL 空閒高電位，必須落在 3.3 V 域，不能升到 5 V。不要因為標示「5V 兼容」就用 5 V 餵 OLED 然後把 SDA/SCL 直連 C3。[1][3]

ESP32-C3 SuperMini、SCD41 與 1.3 吋 OLED 四線 I²C 邏輯接線圖，商品照片與 GPIO4 GPIO5 對照 — 接線對照圖：元件外觀引用本站商品照片；彩色連線表示邏輯網路，不是按照片針腳位置插線的施工照。上電前請核對實物絲印與 3.3V 電位。

四條網路，依「腳位名稱」接

ESP32-C3 SuperMini	SCD41 感測板	1.3 吋 OLED	說明
`3V3`	`VDD`	`VCC`	兩周邊都用 3.3 V；先確認板子與穩壓器電流餘裕。
`GND`	`GND`	`GND`	三者共地。
`GPIO4`	`SDA`	`SDA`	資料線並接，不是串接。
`GPIO5`	`SCL`	`SCL`	時脈線並接，不要與 SDA 反接。

先拔掉 USB再改線；斷電檢查 3V3 沒短路到 GND，確認實際插針順序和模組背面的絲印。USB 供電時先只測主板 3V3，再分段加感測板和 OLED，量測匯流排空閒時 SDA/SCL 的高電位與 3.3 V 穩定性。SCD41 模組量測尖峰電流可能高於平均值，供電餘裕要按實際載板與來源核實。不要把外部電源與 USB 同時接到主板；nologo.tech 對此有互斥提醒。[1][2][12]

OLED 常見 I²C 位址 0x3C 或 0x3D，但本站商品頁沒有承諾出貨位址。程式先掃描這兩個位址，掃不到便停下供排錯；SCD41 通常在 0x62。掃到位址不能證明供電／訊號電壓安全，也無法判別 SH1106 還是 SSD1306。[2][3][5]

Arduino IDE 如何安裝 ESP32-C3 開發板？

到 Arduino 官方網站安裝 Arduino IDE 2.x；把 C3 接上 USB-C 資料線。若埠沒有出現，先排除只有充電功能的線材。[6]
IDE「偏好設定 → 其他開發板管理員網址」加入 Espressif 穩定版索引：https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json。在「開發板管理員」安裝 Espressif Systems 的 esp32。[4]
選「工具 → 開發板 → esp32 → ESP32C3 Dev Module」，設定 USB CDC On Boot → Enabled，再選新出現的連接埠；序列監控速率設 115200 baud。[1][4][14]
若無法進入下載模式，按住 BOOT → 按一下 RESET → 放開 RESET → 放開 BOOT，重新選埠再上傳。先做無周邊的最小上傳，可縮小排查範圍。[1][14]

要安裝哪些 Arduino 函式庫？

Sensirion I2C SCD4x，作者 Sensirion；相依的 Sensirion Core 依 IDE 提示一併安裝。範例 API 依 Sensirion 官方 Arduino 函式庫。[7]
U8g2，作者 olikraus；程式使用 U8G2_SH1106_128X64_NONAME_F_HW_I2C 驅動器和英文／數字字型，介面經官方 U8g2 文件核對。只裝函式庫不會自動辨識實際 OLED 的控制晶片。[5]
Wire 由 ESP32 Arduino 核心提供，不用再安裝第三方同名套件。

ESP32-C3＋SCD41＋OLED 完整 Arduino 範例程式

建立名為 ESP32_C3_SCD41_OLED13 的 Sketch，資料夾與 .ino 名稱保持一致。程式先掃描 I²C，找不到 OLED 或 SCD41 會停止並在 115200 序列監控輸出原因；通過後啟動 SCD41 週期量測，OLED 以圖形字型顯示 CO₂ 大字、溫度與濕度。螢幕上的英文字不是中文 OLED 字庫；不會因文章用中文就自動顯示中文字。[2][5][7]

// EDB-014326 ESP32-C3 SuperMini + 3.3V SCD41 board + LCR-001627 1.3in OLED.
// OLED store listing says SH1106, but also contains generic SSD1306 copy;
// verify the actual batch/controller if I2C scan succeeds yet nothing renders.
// Both peripheral modules and SDA/SCL must be in the 3.3V domain.
#include &lt;Arduino.h&gt;
#include &lt;Wire.h&gt;
#include &lt;SensirionI2cScd4x.h&gt;
#include &lt;U8g2lib.h&gt;

constexpr int SDA_PIN = 4;
constexpr int SCL_PIN = 5;
constexpr uint8_t SCD41_ADDR = 0x62;
// U8g2's hardware-I2C constructor takes CLOCK before DATA, unlike Wire.begin.
U8G2_SH1106_128X64_NONAME_F_HW_I2C oled(U8G2_R0, U8X8_PIN_NONE, SCL_PIN, SDA_PIN);
SensirionI2cScd4x scd41;
uint32_t lastPoll = 0;

bool responds(uint8_t address) {
  Wire.beginTransmission(address);
  return Wire.endTransmission() == 0;
}

void scanBus() {
  Serial.println("I2C 7-bit addresses:");
  for (uint8_t address = 0x08; address &lt;= 0x77; ++address) {
    if (responds(address)) Serial.printf("  0x%02X\n", address);
  }
}

void showText(const char* first, const char* second) {
  oled.clearBuffer();
  oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf); // ASCII only; no Chinese glyphs promised.
  oled.drawStr(0, 20, first);
  oled.drawStr(0, 42, second);
  oled.sendBuffer();
}

void sensorError(int16_t error, const char* operation) {
  if (error == 0) return;
  char detail[64];
  errorToString(error, detail, sizeof(detail));
  Serial.printf("%s failed: %s\n", operation, detail);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(700);
  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
  Wire.setClock(100000);
  Serial.println("ESP32-C3 / SCD41 / 1.3in OLED SH1106");
  scanBus();
  uint8_t oledAddress = 0;
  if (responds(0x3C)) oledAddress = 0x3C;
  else if (responds(0x3D)) oledAddress = 0x3D;
  if (oledAddress == 0) {
    Serial.println("OLED absent at 0x3C/0x3D: check 3.3V/GND/SDA/SCL and actual address.");
    while (true) delay(1000);
  }
  // U8g2 expects the 7-bit scan result shifted left by one.
  oled.setI2CAddress(oledAddress &lt;&lt; 1);
  oled.setBusClock(100000);
  oled.begin(); // U8g2 initializes Wire on the same GPIO4/GPIO5 supplied above.
  showText("CO2 monitor", "Starting...");
  if (!responds(SCD41_ADDR)) {
    Serial.println("SCD41 not found at 0x62; verify supply and shared I2C bus.");
    showText("Check SCD41", "See Serial");
    while (true) delay(1000);
  }
  scd41.begin(Wire, SCD41_ADDR);
  // An idle sensor can report an error to stop; still attempt a new start.
  sensorError(scd41.stopPeriodicMeasurement(), "stopPeriodicMeasurement");
  delay(500);
  int16_t error = scd41.startPeriodicMeasurement();
  if (error != 0) {
    sensorError(error, "startPeriodicMeasurement");
    showText("Sensor error", "See Serial");
    while (true) delay(1000);
  }
  Serial.println("Waiting for SCD41 measurement (~5 seconds per sample)...");
}

void loop() {
  if (millis() - lastPoll &lt; 1000) return;
  lastPoll = millis();
  bool ready = false;
  int16_t error = scd41.getDataReadyStatus(ready);
  if (error != 0) { sensorError(error, "getDataReadyStatus"); return; }
  if (!ready) return;

  uint16_t co2 = 0;
  float temperature = 0.0f, humidity = 0.0f;
  error = scd41.readMeasurement(co2, temperature, humidity);
  if (error != 0) { sensorError(error, "readMeasurement"); return; }
  if (co2 == 0) { Serial.println("No valid CO2 sample yet"); return; }

  char number[8];
  char detail[28];
  snprintf(number, sizeof(number), "%u", co2);
  snprintf(detail, sizeof(detail), "T:%4.1fC  RH:%2.0f%%", temperature, humidity);
  oled.clearBuffer();
  oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf);
  oled.drawStr(0, 11, "CO2 monitor");
  oled.setFont(u8g2_font_logisoso24_tn);
  oled.drawStr(0, 44, number);
  oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf);
  oled.drawStr(93, 42, "ppm");
  oled.drawStr(0, 61, detail);
  oled.sendBuffer();
  Serial.printf("CO2=%u ppm  Temp=%.1f C  RH=%.1f %%\n", co2, temperature, humidity);
}

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// EDB-014326 ESP32-C3 SuperMini + 3.3V SCD41 board + LCR-001627 1.3in OLED.

// OLED store listing says SH1106, but also contains generic SSD1306 copy;

// verify the actual batch/controller if I2C scan succeeds yet nothing renders.

// Both peripheral modules and SDA/SCL must be in the 3.3V domain.

#include <Arduino.h>

#include <Wire.h>

#include <SensirionI2cScd4x.h>

#include <U8g2lib.h>

constexpr int SDA_PIN = 4;

constexpr int SCL_PIN = 5;

constexpr uint8_t SCD41_ADDR = 0x62;

// U8g2's hardware-I2C constructor takes CLOCK before DATA, unlike Wire.begin.

U8G2_SH1106_128X64_NONAME_F_HW_I2C oled(U8G2_R0, U8X8_PIN_NONE, SCL_PIN, SDA_PIN);

SensirionI2cScd4x scd41;

uint32_t lastPoll = 0;

bool responds(uint8_t address) {

Wire.beginTransmission(address);

return Wire.endTransmission() == 0;

}

void scanBus() {

Serial.println("I2C 7-bit addresses:");

for (uint8_t address = 0x08; address <= 0x77; ++address) {

if (responds(address)) Serial.printf(" 0x%02X\n", address);

}

void showText(const char* first, const char* second) {

oled.clearBuffer();

oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf); // ASCII only; no Chinese glyphs promised.

oled.drawStr(0, 20, first);

oled.drawStr(0, 42, second);

oled.sendBuffer();

}

void sensorError(int16_t error, const char* operation) {

if (error == 0) return;

char detail[64];

errorToString(error, detail, sizeof(detail));

Serial.printf("%s failed: %s\n", operation, detail);

}

void setup() {

Serial.begin(115200);

delay(700);

Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);

Wire.setClock(100000);

Serial.println("ESP32-C3 / SCD41 / 1.3in OLED SH1106");

scanBus();

uint8_t oledAddress = 0;

if (responds(0x3C)) oledAddress = 0x3C;

else if (responds(0x3D)) oledAddress = 0x3D;

if (oledAddress == 0) {

Serial.println("OLED absent at 0x3C/0x3D: check 3.3V/GND/SDA/SCL and actual address.");

while (true) delay(1000);

}

// U8g2 expects the 7-bit scan result shifted left by one.

oled.setI2CAddress(oledAddress << 1);

oled.setBusClock(100000);

oled.begin(); // U8g2 initializes Wire on the same GPIO4/GPIO5 supplied above.

showText("CO2 monitor", "Starting...");

if (!responds(SCD41_ADDR)) {

Serial.println("SCD41 not found at 0x62; verify supply and shared I2C bus.");

showText("Check SCD41", "See Serial");

while (true) delay(1000);

}

scd41.begin(Wire, SCD41_ADDR);

// An idle sensor can report an error to stop; still attempt a new start.

sensorError(scd41.stopPeriodicMeasurement(), "stopPeriodicMeasurement");

delay(500);

int16_t error = scd41.startPeriodicMeasurement();

if (error != 0) {

sensorError(error, "startPeriodicMeasurement");

showText("Sensor error", "See Serial");

while (true) delay(1000);

}

Serial.println("Waiting for SCD41 measurement (~5 seconds per sample)...");

}

void loop() {

if (millis() - lastPoll < 1000) return;

lastPoll = millis();

bool ready = false;

int16_t error = scd41.getDataReadyStatus(ready);

if (error != 0) { sensorError(error, "getDataReadyStatus"); return; }

if (!ready) return;

uint16_t co2 = 0;

float temperature = 0.0f, humidity = 0.0f;

error = scd41.readMeasurement(co2, temperature, humidity);

if (error != 0) { sensorError(error, "readMeasurement"); return; }

if (co2 == 0) { Serial.println("No valid CO2 sample yet"); return; }

char number[8];

char detail[28];

snprintf(number, sizeof(number), "%u", co2);

snprintf(detail, sizeof(detail), "T:%4.1fC RH:%2.0f%%", temperature, humidity);

oled.clearBuffer();

oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf);

oled.drawStr(0, 11, "CO2 monitor");

oled.setFont(u8g2_font_logisoso24_tn);

oled.drawStr(0, 44, number);

oled.setFont(u8g2_font_6x12_tf);

oled.drawStr(93, 42, "ppm");

oled.drawStr(0, 61, detail);

oled.sendBuffer();

Serial.printf("CO2=%u ppm Temp=%.1f C RH=%.1f %%\n", co2, temperature, humidity);

}

此程式每秒查詢是否有新資料，但 SCD41 標準週期模式約五秒才產生一筆新樣本。setI2CAddress() 在 U8g2 使用的是左移一位的格式，不能把 I²C 掃描顯示的 0x3C 原樣直接傳入；範例已轉換。[2][5]

上傳後如何看懂 CO₂、溫度和濕度？

先做電源與空閒 SDA/SCL 電位檢查，再按 IDE 的「✓ 驗證」和「→ 上傳」。編譯通過不表示接線已確認安全。[6]
115200 序列監控先應顯示 I²C 掃描位址（預期 0x62，及 OLED 的 0x3C 或 0x3D）；數秒後開始輸出 CO2=... ppm Temp=... C RH=... %。OLED 顯示 CO2 monitor、CO₂ 數值和 T/RH。這些是預期格式，不是本次已量到的數據。
放在可代表房間氣流的位置，不要緊貼呼吸口、窗戶或出風口。觀察趨勢並搭配人數與通風狀況判讀；這不是醫療器材或生命安全警報器。

常見問題：感測器抓不到、OLED 黑屏怎麼辦？

序列埠找不到／上傳失敗：先確認資料線、板型、USB CDC On Boot、BOOT／RESET 操作。先拔除周邊只測主板。[1][14]
只掃到 0x62、OLED 不顯示：斷電查 OLED 3.3V/GND、GPIO4/5 對應 SDA/SCL、四線接點及共地；上電分段量 SDA/SCL 高電位；查實際地址是否非 0x3C/0x3D。[3]
OLED 有 0x3C／0x3D 回應卻黑屏或畫面偏移：掃描只能證明 I²C ACK，無法確定控制晶片。商品中文規格為 SH1106，英文通用段落卻提 SSD1306；核對收到板子的控制器後，才考慮把程式中 U8g2 的 SH1106 建構器改為對應的 SSD1306 建構器。也要查供電與總線。[3][5]
只掃到 OLED、沒有 0x62：查 SCD41 載板供電、Qwiic／轉接線針序、是否為真 SCD41 開發板、3V3 電流餘裕及共地。[2][13]
一直在 Starting 或數字不更新：看序列監控是否有 startPeriodicMeasurement、getDataReadyStatus、readMeasurement 錯誤；正常更新約每五秒一次。溫度受板上發熱與安裝位置影響。[2][7]

從桌面原型到實際應用：先釐清限制

先把桌面原型穩定跑起來，再考慮外殼散熱、供電與接線可靠性、歷史資料或 MQTT。感測讀值不能單獨診斷疾病或替代一氧化碳警報器；若要控制排風設備，須另外設計隔離、額定功率與故障保護電路，不能直接用 GPIO 接市電。

常見問答

SCD41 和 OLED 能共用 ESP32-C3 的 SDA、SCL 嗎？

可以在符合 3.3V 電壓域、共地、位址不衝突的前提下，將兩者並接同一組 I²C：GPIO4＝SDA、GPIO5＝SCL。先量測實際模組上拉電位，再上電測試。

OLED 掃到 0x3C，為什麼還是黑屏？

掃到位址只表示 I²C 有回應，不代表控制晶片相符。本站商品中文敘述為 SH1106，英文通用說明則同時提到 SSD1306；須核對實際出貨批次、供電及程式的 U8g2 建構子。

CO₂ 達到 1,000 ppm 就會中毒嗎？

不能這樣推論。一般室內讀值主要協助看換氣趨勢；1,000 ppm 不是普遍適用的急性中毒門檻，也不能替代對其他污染物或個人症狀的評估。[8][9]

這份程式已經在 ESP32-C3 實機跑過嗎？

還沒有。它經過模擬標頭的語法檢查，但沒有官方 ESP32-C3 核心編譯或實物接線驗證。請先核對批次、電壓與控制晶片，再在 Arduino IDE 驗證、上傳與測試。

下一步：依商品批次核對並準備材料

商品照片用於辨認型號；接線以實際板上標示、規格與量測為準。開始焊接或接線前先斷電，並確認 3.3 V 供電與上拉電壓。

參考資料與規格來源

[1] 本站 EDB-014326：ESP32-C3 SuperMini 套件
[2] Sensirion：SCD4x 資料表
[3] 本站 LCR-001627：1.3 吋藍字 I²C OLED
[4] Espressif：Arduino ESP32 安裝
[5] U8g2 官方建構器列表與用法；API 參考
[6] Arduino：IDE 2 入門
[7] Sensirion：arduino-i2c-scd4x
[8] HSE：以 CO₂ 監測輔助換氣判讀
[9] ASHRAE：室內 CO₂ 立場文件
[10] NIOSH：二氧化碳暴露資料
[11] EPA：低價室內監測器用途與限制
[12] nologo.tech：SuperMini 原理圖與腳位；擴展底板
[13] 本站 SNA-014373：SCD41 感測板
[14] Espressif：USB CDC 刷機說明

圖片說明：文章首圖為 ImageGen 創作的情境示意，不是商品或實測照片；接線圖中的商品外觀採本站商品照片，文字與電氣網路為另外繪製。任何畫面均不代表已有實機量測。

由台灣智能感測科技教學文件, 模組技術文件 0 則討論 Like: 0

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