智能水溫控制系統(tǒng)

1、2013“信芯杯”電子設(shè)計(jì)大賽智能水溫控制系統(tǒng)摘要：為了實(shí)現(xiàn)水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊電路方案的比較和論證，最后確定了以STC89C52單片機(jī)為核心的硬件電路，選用DS18B20溫度傳感器測(cè)量水溫。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)顯示、溫度測(cè)量、溫度設(shè)定并能根據(jù)設(shè)定值對(duì)水的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控溫的目的以及達(dá)到上限溫度的報(bào)警功能，控制算法是基于數(shù)字PID算法，在設(shè)定溫度發(fā)生突變時(shí)，可自動(dòng)打印水溫隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)、PID算法、溫度測(cè)量和控溫隨著微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平。本設(shè)

2、計(jì)論述了 一種以STC89C52單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的溫度，通過(guò)單片機(jī)控制繼電器開(kāi)啟和關(guān)閉，從而控制水泥電阻的加熱和停止。硬件電路主要包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)、穩(wěn)壓電路、DS18b20測(cè)溫電路、鍵盤(pán)電路、鎖存器SN74HC573、MT05011AR數(shù)碼管顯示電路、繼電器電路，加熱模塊電路等。系統(tǒng)程序模塊主要包括主程序控制模塊，溫度處理子程序模塊、按鍵處理程序模塊、鎖存器控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊。一、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為500ml凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并

3、能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。 1）溫度設(shè)定范圍為2070oC，最小區(qū)分度為1oC，標(biāo)定溫度1oC。 2）用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。3）采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（比如：由50oC提高到60oC）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。4）溫度控制的靜態(tài)誤差1oC(達(dá)到發(fā)揮部分的要求)5）在設(shè)定溫度發(fā)生突變時(shí)，自動(dòng)打印水溫隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。二、整個(gè)系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分：溫度采樣部分、控制電路部分、加熱裝置以及串口通信部分。2.1溫度采樣部分采用溫度傳感器DS18B20,測(cè)溫范圍-55oC +125oC，采用獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，僅需一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS

4、18B20的雙向通訊，且在使用中不需要任何外圍元件；可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出遠(yuǎn)端引入。此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線(xiàn)形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)其各方面特性都滿(mǎn)足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。采用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片。STC89C52是一個(gè)超低功耗，高性能的51內(nèi)核的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB空間的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀存儲(chǔ)器，具有512bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)I/O口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。且該系列的51單片機(jī)支持串口下載和串口調(diào)試。所以我們選擇了方案2。2.3鍵盤(pán)

5、顯示部分控制與顯示電路是反映電路性能、外觀(guān)的最直觀(guān)部分，所以此部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到電路的好壞。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，共三個(gè)按鍵：菜單鍵和溫度設(shè)定的“+”、“-”控制鍵。對(duì)菜單鍵按鍵一次，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，通過(guò)連按“+”、“-”控制鍵來(lái)設(shè)定溫度，數(shù)碼管顯示設(shè)定的溫度值；對(duì)菜單鍵連按鍵兩次，進(jìn)入溫度測(cè)量狀態(tài)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的實(shí)際水溫。2.4加熱裝置的選擇采用螺旋加熱管。可將螺旋加熱管固定到容器內(nèi)部，通電加熱時(shí)能使水在容器內(nèi)形成對(duì)流，加熱功率相對(duì)較高，加熱較均勻，使得測(cè)量誤差較小。對(duì)溫度控制的精度要求較高2.5串口通信部分UART通信，是異步串口通信，在通信時(shí)只需要數(shù)據(jù)線(xiàn)，只需要知道發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率

6、，編程時(shí)設(shè)置好位長(zhǎng)度即可。UART通訊編程簡(jiǎn)單，通訊速度遠(yuǎn)比IIC快，可以直接使用RS485延伸通訊距離達(dá)到1km，通訊速度很容易做高。所以本實(shí)驗(yàn)中，采用UART通信將數(shù)據(jù)傳輸給電腦。2.6軟件算法的選擇采用經(jīng)典PID控制算法和根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分區(qū)間控制的算法，對(duì)于溫度系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，被控對(duì)象沒(méi)有精確的數(shù)學(xué)模型。用螺旋加熱器加熱使得水溫具有熱慣性，采用補(bǔ)氧設(shè)備往水里加入空氣，使水的上下溫差變得非常小，故檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)基本能完全體現(xiàn)500ml水的實(shí)際溫度，所以經(jīng)典PID控制算法中的P能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。三、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)此方案采用STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，鍵盤(pán)輸入溫度設(shè)定值

7、，用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集準(zhǔn)確的溫度，數(shù)碼管顯示設(shè)定溫度值和水溫實(shí)測(cè)值，加熱裝置采用固態(tài)繼電器控制，當(dāng)水溫超過(guò)設(shè)定值時(shí)蜂鳴器報(bào)警。圖1 溫度控制系統(tǒng)框圖四、硬件電路設(shè)計(jì)4.1溫度采集電路 一種電路是采用單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可直接輸出數(shù)字量，單線(xiàn)器件和單片機(jī)的接口只需一根信號(hào)線(xiàn)，所以本設(shè)計(jì)的硬件電路十分簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。使用讀取溫度暫存寄存器的方法能達(dá)到0.1oC以上的精度。18B20連接電路圖如圖2所示圖2 溫度采集電路4.2加熱裝置模塊由于本系統(tǒng)要控制加熱管，功率較大，因此要借助功率電路。使用繼電器可以很容易的通過(guò)較高的電壓和電流，在正常條件下，工作十分可靠。使用電磁繼

8、電器電路的實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單，而且還可以實(shí)現(xiàn)較為精確的控制，是比較好的一種方式。DS18B20測(cè)溫芯片傳送溫度數(shù)據(jù)單片機(jī)的I/O口P2.5。對(duì)加熱管通斷的控制采用SSR固態(tài)繼電器，SSR是半導(dǎo)體繼電器，所以較小的驅(qū)動(dòng)功率即可使SSR工作。它的使用非常簡(jiǎn)單，且響應(yīng)時(shí)間短，對(duì)系統(tǒng)干擾小。只要在控制臺(tái)端加上一個(gè)TTL、CMOS電平或光耦，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)。其電路圖如下所示。 圖3 圖44.3按鍵控制和顯示模塊P2.0接KEY1，P2.1接KEY2，P2.2接KEY3。KEY1:菜單鍵，共有兩種模式：溫度重新設(shè)置、當(dāng)前所測(cè)溫度。KEY2: 溫度設(shè)置“+”。KEY3:溫度設(shè)置“-”。圖5系統(tǒng)上電后，數(shù)碼

9、管全部顯示為當(dāng)前所測(cè)溫度值，根據(jù)按KEY1次數(shù),若按鍵一次，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，通過(guò)連按“+”、“-”控制鍵來(lái)設(shè)定溫度，數(shù)碼管顯示設(shè)定的溫度值；若連按兩次，進(jìn)入溫度測(cè)量狀態(tài)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的實(shí)際水溫。由于溫度變化范圍是4070oC，所以選用兩個(gè)數(shù)碼管顯示溫度。數(shù)碼管采用共陽(yáng)極，經(jīng)過(guò)1K的電阻限流后與單片機(jī)連接，由單片機(jī)I/O口P3對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選。4.4蜂鳴報(bào)警電路 蜂鳴器通過(guò)一個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，這里選用PNP型三極管，電路圖如下圖64.5通信模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)能同PC聯(lián)機(jī)通信，以利用PC圖形處理能力打印顯示溫度曲線(xiàn)，故使用了STC89C52的異步串行端口UART實(shí)現(xiàn)與PC通信。由于STC8

10、9C52串行口電平和PC不一致，（STC89C52的I/O為T(mén)TL電平，PC串行口為RS232電平），使用一片MAX232為進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)。通信速率為9600波特率。數(shù)據(jù)5秒傳輸一次。電路圖如圖7所示，MAX232的RXD1和TXD1分別接STC89C52的P3.1(TXD)和P3.0(RXD)。圖7 串行通信電路UART模塊提供了一個(gè)全雙工標(biāo)準(zhǔn)通信口，用于完成STC89C52與外設(shè)之間的串行通信。根據(jù)RS-232的標(biāo)準(zhǔn)，STC89C52單片機(jī)也是按照字節(jié)傳輸數(shù)據(jù)的。UART還可以帶緩沖接收數(shù)據(jù)，即可以在讀取緩存器數(shù)據(jù)之前接收新的數(shù)據(jù)。但是，如果新的數(shù)據(jù)被接收到緩存器之前一直未從中讀取，先前

11、的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。SBUF用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的緩存，向該單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)，將發(fā)送的數(shù)據(jù)送入緩存器；讀該單元取數(shù)據(jù)，可以從緩存器讀出接收到的單字節(jié)數(shù)據(jù)。UART模塊的接收管腳Rx和發(fā)送管腳Tx分別與P3.1和P3.0共用。五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)任何一個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)都離不開(kāi)硬件電路的連接，本課題硬件設(shè)計(jì)的高度模塊化決定了軟件設(shè)計(jì)的模塊化。本程序結(jié)構(gòu)包括：主控程序模塊、鍵盤(pán)掃描及處理子程序、LED顯示子程序、采樣數(shù)據(jù)處理子程序、PID算法子程序、串口通信并打印曲線(xiàn)圖等子程序幾個(gè)部分。結(jié)構(gòu)框圖如圖8。主控程序模塊在整個(gè)結(jié)構(gòu)中充當(dāng)管理者，管理所有子程序的調(diào)用，就相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。它主要負(fù)責(zé)初始化各

12、個(gè)I/O口，等待鍵盤(pán)事件的發(fā)生，并作出相應(yīng)的處理。并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用數(shù)據(jù)采樣程序，并將采樣到的數(shù)據(jù)與鍵盤(pán)設(shè)定值比較。再通過(guò)PID計(jì)算后用以控制繼電器的開(kāi)斷，從而控制加熱管的輸出功率，來(lái)達(dá)到水溫的調(diào)整，并將實(shí)測(cè)的水溫?cái)?shù)據(jù)上傳給電腦，利用PC圖形處理能力打印顯示溫度曲線(xiàn)。主控程序模塊串口通信傳感器測(cè)溫并上傳LED顯示鍵值處理鍵盤(pán)掃描溫度曲線(xiàn)蜂鳴器報(bào)警PID計(jì)算繼電器控制圖8 程序結(jié)構(gòu)圖程序流程圖及部分程序5.1主程序程序按照模塊化設(shè)計(jì)，所有功能都可通過(guò)調(diào)用子程序完成，主程序較簡(jiǎn)單，流程圖如圖9所示。開(kāi)始系統(tǒng)初始化按鍵程序溫度讀取加熱函數(shù)（包含蜂鳴報(bào)警）溫度顯示若溫度突變，調(diào)用打印函數(shù)（串口通信）/

13、*本設(shè)計(jì)系統(tǒng)是18b20溫度報(bào)警系統(tǒng)數(shù)碼管顯示，可設(shè)置溫度上限高溫報(bào)警和下限低溫報(bào)警，報(bào)警溫度可精確到1度，并具有掉電保存功能，數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)內(nèi)部EEPOM中，進(jìn)入設(shè)置界面后如果沒(méi)有鍵按下系統(tǒng)會(huì)在15秒后自動(dòng)退出設(shè)置界面，人性化的按鍵設(shè)置，按鍵還具有連加、減功能。*/void main() UART_init();time_init(); /初始化定時(shí)器0 read_eepom();if(a_a = 0xff)從主程序中可以看出，在進(jìn)行一系列程序調(diào)用之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入while循環(huán)，重復(fù)以下步驟：執(zhí)行鍵盤(pán)程序，對(duì)鍵值進(jìn)行處理。進(jìn)而調(diào)用加熱函數(shù)，用PID算法，來(lái)控制繼電器對(duì)加熱器的

14、關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)溫度控制。同時(shí)執(zhí)行數(shù)碼管顯示程序，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度相差較大時(shí)，調(diào)用打印函數(shù)，與電腦進(jìn)行串口通信，利用PC機(jī)圖形處理能力打印顯示溫度曲線(xiàn)。5.2系統(tǒng)初始化系統(tǒng)的初始化主要包括I/O口的初始化，鍵盤(pán)初始化，定時(shí)、中斷初始化，串口初始化等等。以下列出部分初始化程序/串口初始化/5.3鍵盤(pán)程序1)由于機(jī)械觸點(diǎn)有彈性，在按下或彈起按鍵時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，從最初按下到接觸穩(wěn)定要經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒的彈跳時(shí)間，如圖所示。為了保證探險(xiǎn)鍵識(shí)別的準(zhǔn)確性，必須消除抖動(dòng)。消抖處理有硬件和軟件兩種方法：硬件消抖是利用加支抖動(dòng)電路濾避免產(chǎn)生抖動(dòng)信號(hào)；軟件消抖是利用數(shù)字濾波技術(shù)來(lái)消除抖動(dòng)。我們采用軟件的方

15、法，利用主程序循環(huán)掃描，主程序每循環(huán)一次掃描到的鍵值相同時(shí)，則說(shuō)明是某鍵按下。2)鍵值處理/*按鍵處理數(shù)碼管顯示函數(shù)*/設(shè)置高低閾值/5.5 PID算法由于單片機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此式（1）中的積分和微分項(xiàng)不能直接準(zhǔn)確計(jì)算，只能用數(shù)值計(jì)算的方法逼近。在采樣時(shí)刻t=iT(T為采樣周期)。式（1）所示的PID調(diào)節(jié)規(guī)律可通過(guò)數(shù)值公式（2）近似計(jì)算。由式（2）可以得到：由（2）-（3）可得增量式算法公式：/* * PID計(jì)算部分 */ 5.6繼電器控制繼電器是和STC89C52單片機(jī)的P2.5口相連的，它的開(kāi)斷完全取決于P2.5口的輸出，即PID計(jì)算的結(jié)果。當(dāng)

16、輸出小于零說(shuō)明設(shè)定值小于實(shí)際輸出值，這是就要關(guān)閉加熱管，同時(shí)關(guān)閉定時(shí)器B的計(jì)時(shí)。根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的差值改變加熱的延時(shí)時(shí)間。顯示窗口：六、數(shù)據(jù)測(cè)量與分析6.1使用說(shuō)明書(shū)準(zhǔn)備階段：1）搪瓷水杯中接500ml的水，將螺旋加熱管、數(shù)字溫度傳感器固定在水杯中，繼電器接220V交流電源，系統(tǒng)4.5V直流供電。工作階段：2）系統(tǒng)默認(rèn)溫度為50oC，若不做任何操作，可自動(dòng)將水加熱到50oC，然后繼電器斷開(kāi)，停止加熱。整個(gè)過(guò)程中，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示水溫。 3）共三個(gè)按鍵：菜單鍵和溫度設(shè)定的“+”、“-”控制鍵。對(duì)菜單鍵按鍵一次，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，通過(guò)連按“+”、“-”控制鍵來(lái)設(shè)定溫度，數(shù)碼管顯示設(shè)定的溫度值；

17、若15秒內(nèi)沒(méi)有按鍵“+”或“-”，數(shù)碼管自動(dòng)顯示當(dāng)前實(shí)際水溫，否則顯示設(shè)定溫度值。若對(duì)菜單鍵連按鍵兩次，進(jìn)入溫度測(cè)量狀態(tài)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的實(shí)際水溫。結(jié)束階段：4）先斷開(kāi)繼電器電源，再斷開(kāi)系統(tǒng)電源，將溫度傳感器和加熱管取出。將實(shí)驗(yàn)設(shè)備整理好。6.2儀器設(shè)備與測(cè)試方法儀器設(shè)備：PC機(jī)、數(shù)字萬(wàn)用表、精密溫度計(jì)（量程是0-100，分度值是1/5），1）動(dòng)態(tài)溫度測(cè)量測(cè)量方式：將數(shù)據(jù)線(xiàn)接入控制儀，將容器中裝入500ml室溫的水，設(shè)定控溫溫度。記錄調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)溫度、穩(wěn)態(tài)溫度波動(dòng)幅度等。測(cè)量?jī)x器：精密溫度計(jì)（量程是0-100，分度值是1/5），DS18B20，秒表，PC機(jī)。測(cè)量結(jié)果：如下表所示設(shè)定溫度（）5

18、055606570超調(diào)量(）11233變化范圍（）50505455596064666972根據(jù)測(cè)量結(jié)果，控制的最大動(dòng)態(tài)誤差±2，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間5min。2）靜態(tài)溫度測(cè)量測(cè)量方式：斷開(kāi)電源，往容器里加入500ml一定溫度的水，連接好裝置。保持環(huán)境溫度和其測(cè)量條件不變，接通電源，任意設(shè)置幾組目標(biāo)溫度，利用精密溫度計(jì)測(cè)量水溫，與數(shù)碼管顯示的水溫進(jìn)行比較。測(cè)量?jī)x器：精密溫度計(jì)（量程是0-100，分度值是1/5），DS18B20，秒表，PC機(jī)。測(cè)量結(jié)果：如下表所示 目標(biāo)溫度 55時(shí)間t(min)0306090120150180測(cè)量溫度（）55555454555555誤差（）0011000

19、目標(biāo)溫度 70時(shí)間t(s)0306090120150180測(cè)量溫度（）70697172717170誤差（）0112110誤差分析：溫度計(jì)和DS18B20反應(yīng)的靈敏度不同，且測(cè)量的是不同位置的水溫。此誤差均在±1以?xún)?nèi)，且沒(méi)有規(guī)律性，所以不再軟件補(bǔ)償溫度值。系統(tǒng)測(cè)量的靜態(tài)誤差±1，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間為5min。6.3測(cè)試結(jié)果分析由以上測(cè)量可見(jiàn)，系統(tǒng)性能基本上達(dá)到了所要求的指標(biāo)。靜態(tài)測(cè)溫的精度主要由DS18B20決定。DS18B20的精度比較高，這里采取了讀取溫度寄存器辦法，本系統(tǒng)中溫度最小區(qū)分度選擇1oC，比較符合系統(tǒng)要求。在控溫指標(biāo)中，影響系統(tǒng)性能的因素非常多。最關(guān)鍵的是加熱

20、系統(tǒng)本身的物理性質(zhì)及控制算法。由于溫度傳感器難免會(huì)有遲滯，螺旋加熱器本身的延遲，水對(duì)流傳熱等因素也會(huì)造成測(cè)溫的延時(shí)，這些都會(huì)直接影響系統(tǒng)的控制性能?？刂扑惴ǚ矫?，需反復(fù)試驗(yàn)比較，在上升時(shí)間和超調(diào)量之間作權(quán)衡，選出較好的PID系數(shù)。七、 總結(jié)此設(shè)計(jì)是水溫控制系統(tǒng)，首先是方案的選擇。網(wǎng)上相關(guān)的資料很多，但不是每個(gè)都適合，這就需要甄選。最后定下來(lái)的方案都是經(jīng)過(guò)綜合各種資料而成的。接下來(lái)是制作單片機(jī)最小系統(tǒng)，由于以前的實(shí)驗(yàn)有過(guò)經(jīng)驗(yàn)，因此在復(fù)習(xí)了相關(guān)知識(shí)之后，就很容易上手了，基本上沒(méi)遇到什么困難。但需要注意的是元器件的排版，要為以后添加的器件留下空間，最后可適當(dāng)考慮美觀(guān)的問(wèn)題。體會(huì)就是，制作板子的時(shí)候一定要統(tǒng)籌安排。電路焊好后，接上電源，通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接電腦下載編好的程序，進(jìn)行調(diào)試。再接下來(lái)是添加單元電路，并進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中，遇到不少問(wèn)題，主要是經(jīng)驗(yàn)不足，經(jīng)過(guò)不斷的查找資料，修改調(diào)試，問(wèn)題基本上得到了解決。體會(huì)就是，系統(tǒng)要