四端光耦。光耦輸入端串電阻限流，光敏三極體輸出串電阻，微控制器帶AD介面，可測量電阻兩端直流電壓。

交流電頻率50Hz，取樣頻率可用1000Hz，建立大於1000的FIFO。對取樣值處理，兩次接近0 之間的資料就是四分之一週期的電壓值序列，求均方根。

用一個準確度高些的萬用表對微控制器輸出值進行整定。

以上就是真有效值測量的基本方法。

要用微控制器測量交流220V的電壓，需要三個步驟：

一般透過電壓互感器將220V的電壓轉換為低壓交流訊號，

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歐的取樣電阻，可以得到峰值為1.55V的電壓。

如果我們選擇目前最流行的Cortex-M0, Cortex-M3核心的處理器，比如STM32F051或者STM32F103處理器，其A/D轉換的輸入電壓範圍為0-3.3V。

而從電壓互感器得到的電壓為-1.55V～1.55V的交流訊號。

可以選擇兩種計算方式，平均值和真有效值。

平均值透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週期內等間隔取樣Ｎ個點，根據真有效值的計算公式計算出電壓的真有效值。

透過計算平均值換算出有效值的方法僅適用於沒有高次諧波的正弦訊號，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，再透過運放做放大以及阻抗變換，再輸入微控制器的A/D輸入口。如下圖：

甚至有些簡易的電路，連運放都省了，透過橋式整流電路之後，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，將交流訊號處理成正向的電壓訊號。

對於採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，只需要將訊號放大之後，將其直流電平抬升到最高電壓(如3.3V）的一半即可，如下圖：

電壓互感器輸出的訊號經過U1A放大之後，再透過U1B與VR1進入疊加，將交流訊號的直流偏置抬升到1.55V左右，使得交流訊號的輸入範圍在0-3.3V之間，然後再輸入到A/D輸入口。

對於平均值計算方法，軟體比較簡單，只需要在一定時間內，比如200ms時間內，採集若干個點，這若干個點再取算術平均，之後，再透過標定程式換算成有效值即可。

而對於真有值計算方法，則需要透過下述步驟：

配置一個定時器用於觸發A/D轉換，使得在市電的一個週期內等間隔取樣若干個點。比如20ms內取樣128個點，則將定時器的週期設定為156.25us，透過溢位中斷去觸發啟動A/D轉換。

當採集完一個數據之後，進行A/D轉換中斷，在中斷程式中計算，AD*AD的累加和，以及AD的累加和。

採集完一個市電週期（比如20ms）之後，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，再透過標定程式算出電壓的真有效值。

一個市電週期計算完成後，將平方的累加和的變數、AD的累加和的變數清零，進行下一個週期的計算。

透過微控制器測量電壓，是將模擬量轉化為數字量，必須使用A/D（模數）轉換介面，大部分的微控制器都會自帶A/D轉換介面（ADC介面），若使用的微控制器沒有ADC介面，而且不想更換其它微控制器，也可以使用A/D轉換晶片進行外擴，有SPI介面、資料匯流排介面等。

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高壓訊號縮小降為滿足A/D取樣範圍的低壓訊號，接入A/D介面進行A/D轉換。

▲交流電壓表表頭

（1）方法1：

直接採用高精度電阻分壓的方式進行降壓，然後經過差分運放（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，作為輸入的緩衝級，起到隔離緩衝作用（跟隨器輸入阻抗很大，輸出阻抗很小）。

後級接個RC電路進行濾波，消除紋波干擾，原理圖如下所示：

▲220V交流電壓採集原理圖1

如上圖，220V交流輸入，採用電阻分壓，由於交流電屬於正弦波，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進行疊加之後的電壓為最小值為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衝隔離，然後透過RC電路進行濾波，最後輸出接入微控制器的AD取樣介面即可，基準源的電壓必須大於2.44V，可採用3V或3.3V等作為基準源。取樣頻率最好大於1KHZ，確保每個交流波形週期可以採到20個點以上，然後透過有效值計算，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：

採用變壓互感器進行降壓，可得到低壓的交流訊號，此方法交流與直流之間完全隔離，避免高壓損壞取樣電路，然後再接入有效值轉換晶片將交流訊號轉化為直流訊號，然後再接入微控制器的AD取樣介面，將取樣得到的數字量根據AD取樣精度及參考電壓進行換算，再乘以硬體係數即可。

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是專用晶片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取樣並計算，但是一要求取樣快，微控制器有點吃力（總要乾點別的活），最好DSP；二是要取樣一個完整週波計算才準。

上面都是我瞎猜的，僅供參考。