要用單片機(jī)測量交流220V的電壓，需要三個(gè)步驟：

將高壓的220V電壓變壓成低壓交流信號；

一般通過電壓互感器將220V的電壓轉(zhuǎn)換為低壓交流信號，

電壓互感器的電路如下：

電壓互感器的規(guī)格為初級電流和次極電流的比值為1:1，上圖的電路中，初級的額定電流峰值為1.55mA，選擇電流比為1:1的是壓互感器，則次級電流=初級電流=1.55mA。

選擇250歐的采樣電阻，可以得到峰值為1.55V的電壓。

將低壓交流信號調(diào)理成可以輸入單片機(jī)進(jìn)行A/D采樣的信號，

如果我們選擇目前最流行的Cortex-M0, Cortex-M3內(nèi)核的處理器，比如STM32F051或者STM32F103處理器，其A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍為0-3.3V。

而從電壓互感器得到的電壓為-1.55V～1.55V的交流信號。

可以選擇兩種計(jì)算方式，平均值和真有效值。

平均值通過計(jì)算電壓絕對值的平均值，換算出電壓的有效值。

而真有效值則是在一個(gè)周期內(nèi)等間隔采樣Ｎ個(gè)點(diǎn)，根據(jù)真有效值的計(jì)算公式計(jì)算出電壓的真有效值。

通過計(jì)算平均值換算出有效值的方法僅適用于沒有高次諧波的正弦信號，而且精度和實(shí)時(shí)性都比較差。

計(jì)算平均值的電路比較簡單，最簡單的可以用一個(gè)橋式整波電路整成直流，再通過運(yùn)放做放大以及阻抗變換，再輸入單片機(jī)的A/D輸入口。如下圖：

甚至有些簡易的電路，連運(yùn)放都省了，通過橋式整流電路之后，簡單電阻分壓就輸入到Ａ/D輸入口。

講究一點(diǎn)的可能用下圖的精密絕對值的電路，將交流信號處理成正向的電壓信號。

對于采用真有效值計(jì)算方法的電路，則不需要進(jìn)行整流或者絕對值變化，只需要將信號放大之后，將其直流電平抬升到最高電壓(如3.3V）的一半即可，如下圖：

電壓互感器輸出的信號經(jīng)過U1A放大之后，再通過U1B與VR1進(jìn)入疊加，將交流信號的直流偏置抬升到1.55V左右，使得交流信號的輸入范圍在0-3.3V之間，然后再輸入到A/D輸入口。

軟件算法：

對于平均值計(jì)算方法，軟件比較簡單，只需要在一定時(shí)間內(nèi)，比如200ms時(shí)間內(nèi)，采集若干個(gè)點(diǎn)，這若干個(gè)點(diǎn)再取算術(shù)平均，之后，再通過標(biāo)定程序換算成有效值即可。

而對于真有值計(jì)算方法，則需要通過下述步驟：

1. 配置一個(gè)定時(shí)器用于觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換，使得在市電的一個(gè)周期內(nèi)等間隔采樣若干個(gè)點(diǎn)。比如20ms內(nèi)采樣128個(gè)點(diǎn)，則將定時(shí)器的周期設(shè)置為156.25us，通過溢出中斷去觸發(fā)啟動A/D轉(zhuǎn)換。

2. 當(dāng)采集完一個(gè)數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換中斷，在中斷程序中計(jì)算，AD*AD的累加和，以及AD的累加和。

3. 采集完一個(gè)市電周期（比如20ms）之后，將AD的平方和，即AD*AD的累加與和的平方做運(yùn)算，算出AD的真有效值，再通過標(biāo)定程序算出電壓的真有效值。

4. 一個(gè)市電周期計(jì)算完成后，將平方的累加和的變量、AD的累加和的變量清零，進(jìn)行下一個(gè)周期的計(jì)算。

通過單片機(jī)測量電壓，是將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，必須使用A/D（模數(shù)）轉(zhuǎn)換接口，大部分的單片機(jī)都會自帶A/D轉(zhuǎn)換接口（ADC接口），若使用的單片機(jī)沒有ADC接口，而且不想更換其它單片機(jī)，也可以使用A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行外擴(kuò)，有SPI接口、數(shù)據(jù)總線接口等。

提問者要求測量220V交流電的電壓，具體實(shí)現(xiàn)方式有好幾種方法，其目的都是將220V高壓信號縮小降為滿足A/D采樣范圍的低壓信號，接入A/D接口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

▲交流電壓表表頭

（1）方法1：

直接采用高精度電阻分壓的方式進(jìn)行降壓，然后經(jīng)過差分運(yùn)放（該差分運(yùn)放的放大倍數(shù)為1），差分運(yùn)放的主要作用是有跟隨器的作用，作為輸入的緩沖級，起到隔離緩沖作用（跟隨器輸入阻抗很大，輸出阻抗很小）。

后級接個(gè)RC電路進(jìn)行濾波，消除紋波干擾，原理圖如下所示：

▲220V交流電壓采集原理圖1

如上圖，220V交流輸入，采用電阻分壓，由于交流電屬于正弦波，有負(fù)半周的波形，該半周的電壓為負(fù)值，所以必須將整體電壓進(jìn)行抬高，所以上圖使用5V電壓串聯(lián)R145=4.7K的電阻將整體電壓進(jìn)行抬高。

計(jì)算方法：先計(jì)算Q點(diǎn)的電壓，根據(jù)戴維寧定理分兩部分進(jìn)行，當(dāng)交流輸入為0時(shí)，Q點(diǎn)的電壓V1為5V根據(jù)電阻R145與R138//R141//R142的分壓，V1約1.5V左右；

當(dāng)R145接地時(shí)，計(jì)算220V交流輸入時(shí)的電壓V2，V2約為0.68V左右，該電壓為交流電，最大值為0.68V×1.414≈0.96V，最小值為-0.96V；

所以V1與V2進(jìn)行疊加之后的電壓為最小值為0.54V，最大值為2.44V的正弦波，頻率為50HZ。Q點(diǎn)的電壓經(jīng)過差分跟隨器進(jìn)行緩沖隔離，然后通過RC電路進(jìn)行濾波，最后輸出接入單片機(jī)的AD采樣接口即可，基準(zhǔn)源的電壓必須大于2.44V，可采用3V或3.3V等作為基準(zhǔn)源。采樣頻率最好大于1KHZ，確保每個(gè)交流波形周期可以采到20個(gè)點(diǎn)以上，然后通過有效值計(jì)算，算出其有效值電壓，再減去疊加的偏置電壓，乘以電路縮小系數(shù)可得到220V交流電壓的有效值。

（2）方法2：

采用變壓互感器進(jìn)行降壓，可得到低壓的交流信號，此方法交流與直流之間完全隔離，避免高壓損壞采樣電路，然后再接入有效值轉(zhuǎn)換芯片將交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號，然后再接入單片機(jī)的AD采樣接口，將采樣得到的數(shù)字量根據(jù)AD采樣精度及參考電壓進(jìn)行換算，再乘以硬件系數(shù)即可。

以上是本人的回答，當(dāng)然還有很多方法，大家可以自己摸索，答題不易，如果覺得還可以別忘了點(diǎn)個(gè)贊哦！若還有什么不明白的地方請?jiān)u論區(qū)下方留言，若想了解更多相關(guān)知識，請關(guān)注本頭條號，會持續(xù)更新內(nèi)容，謝謝支持！

前面人說了一大堆，我就不多說了，最實(shí)用的方法：降壓→偏置→測量，不要整流，測量兩種方法：1是專用芯片CS5463之類，可測基本的電壓電流有效值，功率因數(shù)，頻率等；2是AD采樣并計(jì)算，但是一要求采樣快，單片機(jī)有點(diǎn)吃力（總要干點(diǎn)別的活），最好DSP；二是要采樣一個(gè)完整周波計(jì)算才準(zhǔn)。

上面都是我瞎猜的，僅供參考。

四端光耦。光耦輸入端串電阻限流，光敏三極管輸出串電阻，單片機(jī)帶AD接口，可測量電阻兩端直流電壓。

交流電頻率50Hz，采樣頻率可用1000Hz，建立大于1000的FIFO。對采樣值處理，兩次接近0 之間的數(shù)據(jù)就是四分之一周期的電壓值序列，求均方根。

用一個(gè)準(zhǔn)確度高些的萬用表對單片機(jī)輸出值進(jìn)行整定。

以上就是真有效值測量的基本方法。

可以用dft，全相位預(yù)處理，估算幅值精度可以很高，而且對同步采樣要求不高，不用整周期采樣