要用單片機測量交流220V的電壓，需要三個步驟：

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。

將低壓交流信號調理成可以輸入單片機進行A/D采樣的信號，

如果我們選擇目前最流行的Cortex-M0, Cortex-M3內核的處理器，比如STM32F051或者STM32F103處理器，其A/D轉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。

可以選擇兩種計算方式，平均值和真有效值。

平均值通過計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周期內等間隔采樣Ｎ個點，根據真有效值的計算公式計算出電壓的真有效值。

通過計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，而且精度和實時性都比較差。

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

甚至有些簡易的電路，連運放都省了，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算方法的電路，則不需要進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過U1A放大之后，再通過U1B與VR1進入疊加，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：

對于平均值計算方法，軟件比較簡單，只需要在一定時間內，比如200ms時間內，采集若干個點，這若干個點再取算術平均，之后，再通過標定程序換算成有效值即可。

而對于真有值計算方法，則需要通過下述步驟：

1. 配置一個定時器用于觸發A/D轉換，使得在市電的一個周期內等間隔采樣若干個點。比如20ms內采樣128個點，則將定時器的周期設置為156.25us，通過溢出中斷去觸發啟動A/D轉換。

2. 當采集完一個數據之后，進行A/D轉換中斷，在中斷程序中計算，AD*AD的累加和，以及AD的累加和。

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

4. 一個市電周期計算完成后，將平方的累加和的變量、AD的累加和的變量清零，進行下一個周期的計算。

通過單片機測量電壓，是將模擬量轉化為數字量，必須使用A/D（模數）轉換接口，大部分的單片機都會自帶A/D轉換接口（ADC接口），若使用的單片機沒有ADC接口，而且不想更換其它單片機，也可以使用A/D轉換芯片進行外擴，有SPI接口、數據總線接口等。

提問者要求測量220V交流電的電壓，具體實現方式有好幾種方法，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接口進行A/D轉換。

▲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行降壓，然后經過差分運放（該差分運放的放大倍數為1），差分運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RC電路進行濾波，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，有負半周的波形，該半周的電壓為負值，所以必須將整體電壓進行抬高，所以上圖使用5V電壓串聯R145=4.7K的電阻將整體電壓進行抬高。

計算方法：先計算Q點的電壓，根據戴維寧定理分兩部分進行，當交流輸入為0時，Q點的電壓V1為5V根據電阻R145與R138//R141//R142的分壓，V1約1.5V左右；

當R145接地時，計算220V交流輸入時的電壓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點的電壓經過差分跟隨器進行緩沖隔離，然后通過RC電路進行濾波，最后輸出接入單片機的AD采樣接口即可，基準源的電壓必須大于2.44V，可采用3V或3.3V等作為基準源。采樣頻率最好大于1KHZ，確保每個交流波形周期可以采到20個點以上，然后通過有效值計算，算出其有效值電壓，再減去疊加的偏置電壓，乘以電路縮小系數可得到220V交流電壓的有效值。

（2）方法2：

采用變壓互感器進行降壓，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換芯片將交流信號轉化為直流信號，然后再接入單片機的AD采樣接口，將采樣得到的數字量根據AD采樣精度及參考電壓進行換算，再乘以硬件系數即可。

以上是本人的回答，當然還有很多方法，大家可以自己摸索，答題不易，如果覺得還可以別忘了點個贊哦！若還有什么不明白的地方請評論區下方留言，若想了解更多相關知識，請關注本頭條號，會持續更新內容，謝謝支持！

前面人說了一大堆，我就不多說了，最實用的方法：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，頻率等；2是AD采樣并計算，但是一要求采樣快，單片機有點吃力（總要干點別的活），最好DSP；二是要采樣一個完整周波計算才準。

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 之間的數據就是四分之一周期的電壓值序列，求均方根。

用一個準確度高些的萬用表對單片機輸出值進行整定。

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