基于FPGA的自动售货机控制系统——开题报告
基于FPGA的自动售货机控制系统的设计
基于FPGA的自动售货机控制系统的设计摘要本文旨在设计一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的自动售货机控制系统。
该系统利用FPGA芯片的可编程特性和高性能，能够实现灵活、可靠的自动售货机操作。
本文将详细介绍系统的设计原理、硬件架构和关键功能，并提供实施建议和性能评估。
引言自动售货机已经成为现代社会的常见设备，用于快速、方便地购买商品。
然而，传统的自动售货机控制系统常常受限于固定的硬件结构和有限的功能。
为了提升自动售货机的灵活性和性能，本文提出基于FPGA的控制系统设计。
设计原理基于FPGA的自动售货机控制系统利用FPGA芯片的可编程特性，通过组合逻辑和时序逻辑实现自动售货机的各项功能。
系统将通过外部接口与售货机的硬件部分进行通信，并处理用户输入、商品库存、货币交易等关键操作。
通过FPGA的灵活配置和高速性能，该控制系统能够实现实时响应、精确计算和可靠交互。
硬件架构系统的硬件架构主要包括FPGA芯片、外部接口电路、按钮和显示屏。
FPGA芯片作为核心处理单元，负责运行控制程序和管理系统资源。
外部接口电路用于与售货机硬件部分进行数据传输和控制信号的交互。
按钮和显示屏提供用户与自动售货机进行交互的接口。
关键功能基于FPGA的自动售货机控制系统具备以下关键功能：1. 商品选择和购买：用户可以通过按钮选择所需商品，并进行购买操作。
系统将根据用户选择，实时更新商品库存和计算金额。
2. 货币交易：系统支持不同货币单位的识别和计算。
用户可以通过投币或刷卡等方式完成支付，系统将验证货币的合法性并进行交易处理。
3. 商品库存管理：系统能够实时监测商品库存，并在库存不足时提醒用户或停止销售。
管理员可以通过特定操作进行库存的添加和更新。
4. 故障监测和报警：系统能够监测售货机硬件部分的运行状态，并在故障发生时及时报警或进行相应处理。
实施建议实施基于FPGA的自动售货机控制系统时，可以考虑以下建议：1. 确定系统需求，并合理规划FPGA芯片和外部接口电路的选型和布局。
(完整word版)基于FPGA的自动售货机控制器设计
大连海事大学毕业论文二○一四年六月基于FPGA的自动售货机控制器设计专业班级：电子信息工程3班姓名：林慧指导老师：严飞信息科学技术学院摘要随着科学技术的迅猛发展、人们生活水平的逐日提高，自动售货机作为自动化商业机械的代表被广泛用于公共场所自动售货，给人们的生活带来了极大的方便.本文介绍的是基于FPGA的自动售货机控制器的软件设计，此自动售货机控制器包含八个大模块：购物模块,定价模块，投币模块,比价模块，计时模块，复位模块，购物显示模块以及数码管显示模块。
投入钱币并通过键盘选择后再经比价处理模块，将对应的出货找零信息通过LED 灯和数码管显示模块反映。
本设计借助于VHDL语言来编程实现八个模块的基本功能,在Quartus II软件中实现模块的设计、编译、综合、优化、仿真直至生成器件之后下载到FPGA目标芯片上。
在ZY11EDA13BE 实验系统中完成自动售货机的功能实现，通过开关、键盘等完成购物请求、投币等操作,通过数码管及指示灯显示系统运行结果，从而可以更清晰地观察到自动售货机的运行情况。
关键词:自动售货机控制器;EDA;FPGA;QuartusII;VHDLABSTRACTWith the rapid development of science and technology as well as people’s living standards rise day by day. As a representative of commercial machinery automation vending ,the vending machine business is widely used in public places ,has bought great convenience to people's lives.This paper describes the software design and hardware design based on FPGA vending machine controller, the vending machine controller module consists mainly of eight modules：shopping module，price module，coin module，timing module, price comparison module, reset module, shopping display module and digital display module. After parity processing module for selected commodity prices and the amount of investment comparison，the corresponding change information delivery through LED lights and the digital display module display.This design using VHDL hardware description language programming to describe the basic function of eight modules。
一种新型自动售货机控制系统研发的开题报告
一种新型自动售货机控制系统研发的开题报告开题报告：题目：一种新型自动售货机控制系统研发背景：随着社会的发展，人们的消费观念也发生了巨大变化，越来越多的人选择使用自动售货机完成购物。
在当前市场上，自动售货机的种类繁多，但是仍然存在许多问题，比如售货机的运行效率低，不能很好地满足顾客需求等。
因此，研发一种新型自动售货机控制系统，具有重要的现实意义和商业价值。
目的和意义：本项目旨在研发一种新型自动售货机控制系统，能提高售货机的运行效率和满足顾客的购物需求。
这将有利于推动自动售货机的发展，并且可以在很多场合中应用。
例如，可以在商场、地铁站、酒店等高人流量场合中使用。
新型系统的研发，对商业领域的发展和人们的生活产生积极影响。
研究内容：本项目的研究内容主要包括以下几个方面：1. 设计一种新型的自动售货机控制系统，基于嵌入式技术和物联网技术，实现自动售货机的智能化控制；2. 开发一套完整的售货系统，包括货道控制、支付和账单管理、销售分析和数据管理等功能；3. 使用基于机器学习的算法，针对售货机内的商品销售数据进行分析和预测，提前进行货道的调整和管理，最大化售货机的收益。
计划进度：本项目的研究预计分为以下几个阶段：1. 系统设计和方案评估，预计时间为2周；2. 系统架构设计和嵌入式软件开发，预计时间为6周；3. 数据分析与预测算法研究和开发，预计时间为8周；4. 前期系统测试和优化，预计时间为2周；5. 系统整体测试和优化，预计时间为4周；6. 准备开发文档和技术报告，预计时间为2周。
参考文献：1. 王振国，王文舟，王宇红. 基于单片机控制的自动售货机设计[J]. 自动化技术与应用, 2015(5): 68-69.2. 张明，孙峰，蒋云涛. 售货机物联网系统设计[J]. 电子信息工程, 2015(3): 68-70.3. 朱文哲，郝立群. 垂直式自动售货机分析与优化设计[J]. 自动化与仪表,2017(6): 92-94.结论：本项目旨在研发一种新型的自动售货机控制系统，以提高售货机的运行效率和满足顾客需求为目的。
基于FPGA的自动售货机控制单元设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文) 基于FPGA的自动售货机控制单元设计学生学号学生姓名学院名称专业名称指导教师年月日摘要近年来在随着我国各种大小商品市场快速发展以及城市化不同程度的不断提高，自动售货机已经越来越受到大中城市的青睐，自动售货机在这些大中城市中已经获得了越来越广泛的应用，因此自动售货机的快速发展已经得到了不断的提高和认可，同时自动售货机也极大地丰富了我国的商业产业的结构，是商业结构有了更加丰富的拓展，这样在商业结构中开辟了一种全新的自动自主销售和自动自主服务的时代。
本文将结合大学期间所学的EDA技术实现自动售货机控制系统的设计，应用这种技术实现设计的自动售货机控制系统，将会有效的减小系统的开发周期，同时降低了很多开发成本，因此是一种可行的设计方案和趋势。
该设计在整体设计架构中主要包含两个部分：主要有硬件系统设计部分和FPGA内部电路的编程设计部分。
在FPGA内部电路的编程设计部分主要采用硬件描述语言（Vhdl）对自动售货机的控制系统进行功能描述以及各状态之间的设计。
该设计FPGA硬件部分主要是目前最通用的FPGA之一即ALTERA公司的FPGA芯片为设计目标器件。
该设计中硬件系统设计是围绕系统设计所选合适的FPGA器件的硬件电路进行设计。
本文中将详细介绍了基于FPGA的自动售货机的整体设计方案流程与工作原理及工作状态，在功能叙述中详细阐述了投币选择模块，物品选择模块，主控模块等模块的软件系统设计与实现，在前期设计完成之后对所设计的FPGA内部功能进行功能仿真验证，在确定设计正确无误之后进行下板子测试验证。
关键词FPGA ；EDA；自动售货机；VHDLAbstractWith the continuously prosperity of china’s commodity market and with the rapid develepment of modernization level , vending machines has enterd into large and medium-sized cities quietly ,it enriches china’s commercial industrial structure and creates a new era of automatic selling and self-service.This subject will accomplish the control system of vending machine with EDA technology.Since it has the advantages of shortening product development cycle,reducing product develepment cost , increasing the possibility of first-time success and so on,it can enhence the exploitability of aotomatic machinea and lower the costs.The issue consists of two parts：hardware system design and fpga internal circuit design. Fpga internal circuit design uses hardware describe language （vhdl ）to describe the fuction of vending machine；and fpga chip of ALTERA Corporation is choosen for the target device. Hardware system design is a hardware circuit design that center on the selected appropriate fpga device. and the design of the internal functions of FPGA is simulated.Keywords FPGA EDA Vending Machine VHDL目录第1章绪论 (1)1.1 自动售货机的历史 (1)1.2 自动售货机的研究现状 (1)1.3 未来发展和研究方向 (2)1.4 本文的章节安排 (2)第2章关键技术介绍 (4)2.1 EDA技术............................................................................................. 错误！未定义书签。
基于FPGA的自动售货控制系统设计
基于FPGA的自动售货控制系统设计概述
本文介绍了一个基于FPGA的自动售货控制系统的设计。
该系统包括一个电子标签读写器、一个货道控制器和一个运营管理系统。
读写器用于读写货物的信息，货道控制器用于控制货道的状态，运营管理系统用于监控和管理整个系统。
硬件设计
电子标签读写器采用HF RFID技术，能够读取和写入RFID标签中的数据。
货道控制器采用了FPGA芯片，通过IIC总线控制电机的转动，实现货道的开关。
运营管理系统采用了嵌入式系统，通过与FPGA芯片的通信，实现对货道控制器的监控和管理。
软件设计
电子标签读写器的软件采用C语言编写，通过串口通信将读取到的数据发送到FPGA芯片。
货道控制器的软件采用Verilog HDL语言编写，实现IIC总线的接口和电机的控制。
运营管理系统的软件采用Python编写，通过FPGA芯片的通信接口与货道控制器进行通信，实现对货道的状态监控和管理。
应用场景
该自动售货控制系统可以应用于各种场景，如超市、自助售卖机、自动售货机等。
系统支持多种货物类型，可以灵活满足不同需求。
同时，运营管理系统可以实时监控货道的状态，管理货道的补货和维护，提高售货效率和用户体验。
结论
基于FPGA芯片的自动售货控制系统，通过电子标签读写器、货道控制器和运营管理系统的设计，实现了对售货过程的自动控制和管理。
该系统具有高效、灵活等特点，在实际应用中具有广泛的应用前景。
基于FPGA自动售货机
摘要本课题是基于Verilog HDL语言的小型自动售货机。
采用Verilog HDL在ModelsimSE6.2B软件平台进行编译和仿真。
在此次设计中，主要采用有限状态机（FSM）的设计，在投币选货状态和找零状态在这两个状态间进行转移。
从而实现货物的选择、货币运算、出货控制、余额显示以及找零等功能。
该售货机系统能够识别两种硬币，两种纸币。
有五种不同价格的商品可供选择，并且通过显示译码电路，可在LED显示器显示余额，同时具备找零、机器存有硬币不足LED 亮起报警、缺货LED亮起报警等功能。
现代的自动售货机有使用方便快捷，可以全天候24小时工作，占地少，成本低，维护简单等优点，有着广阔的前景。
采用FPGA方式用Verilog HDL硬件描述语言，设计简易的自动售货机，其编程简单，开发周期短，硬件运行速度快，开发成本低，稳定性高等优点。
关键词：自动售货机； Verilog HDL；有限状态机；Modelsim；ABSTRACTThis topic design a simple vending machine is based on the FPGA chip. EP2C35 chip, and DE2 development board for the hardware platform, the use of Verilog HDL to compile and simulation in the Quartus Ⅱ software platform, and through the DE2 development achieve the basic functions of a Si mple vending machine.board by to download code to the chip. In this design,it used of finite state machine (FSM) design, choice of goods state, shipment status and give change coin state in the three inter-state transfer, in order to achieve the choice of goods, monetary operations, the cargo control, features such as display and give change. The vending machine system to identify three kinds of coins, there are five kinds of goods at different prices to choose from, and by showing decoding circuit, in DE2 onboard LED display shows the balance, both functions give change. Modern vending machines are convenient, it can work 24 hours a day, covers an area of small, low cost, simple maintenance, there are broad prospects. Manner with the use of FPGA hardware description language Verilog HDL, design simple vending machine, the programming is simple, short development cycles, fast hardware, the development of low cost, high stability.Key words: vending machines; Verilog HDL; Finite state machine; FPGA; DE2 development board;目录绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 第一章系统方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.1 人机交换界面设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.2 系统方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41．2.1 系统方案确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第二章系统各模块硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.1 DE2开发板介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.2 自动售货机各模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.1 自动售货机主体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.2.2 LED显示设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.2.3 货币输入信号设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.2.4 出货显示设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第三章系统的软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.1 EDA工具软件介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.2 软件设计总方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.3 售货机主芯片程序设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.4 BCD-LED七段数码显示译码器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.5 硬币输入信号程序设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．183.6 出货显示程序设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.7 自动售货机各部分组合连接设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第四章调试及仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.1 用Quartus Ⅱ完成PFGA设计步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.2 自动售货机波形仿真结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.2.1 自动售货机波形仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.2.2 输入信号处理程序波形仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．234.2.3 BCD-LED七段数码显示译码器波形仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．234.2.4 出货显示译码器波形仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.2.5 自动售货机主芯片程序仿真波形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．254.3 下载、仿真及测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 附录1（程序源代码）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 附录2（整体设计原理图）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35绪论自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。
FPGA实验报告 系统设计综合实践 自动售货机
FPGA实验报告系统设计综合实践自动售货机引言本实验报告旨在介绍FPGA实验中关于系统设计综合实践的内容，以及针对自动售货机的设计和实现过程。
本项目的目标是通过FPGA实现一个基本的自动售货机，能够接受货币投入并显示余额，实现商品选择和出货的功能。
设计概述在本项目中，我们使用FPGA作为硬件平台进行实现，采用VHDL语言进行编程。
整个设计主要分为三个模块：货币处理模块、商品选择模块和出货控制模块。
货币处理模块货币处理模块负责接收和处理投入的货币，并显示当前的余额。
具体实现过程如下：1.接收货币输入：使用FPGA板载的GPIO接口连接硬币接收器，将接收到的信息传递给FPGA。
2.处理货币信息：通过计算接收到的货币数量和面额，计算出当前的余额。
3.显示余额：使用FPGA板载的数码管显示当前的余额。
根据计算得到的余额，将其显示在数码管上。
商品选择模块商品选择模块负责接收用户的商品选择，并计算选中商品的价格。
具体实现过程如下：1.接收商品选择：使用FPGA板载的按键输入接口，接收用户按下的相应按键，确定用户选择的商品。
2.计算商品价格：根据用户选择的商品，从预先配置的商品价格表中查找相应的价格。
3.显示选中商品价格：使用FPGA板载的数码管显示选中商品的价格。
根据查找到的价格，将其显示在数码管上。
出货控制模块出货控制模块负责控制商品的出货和相关信息的提示。
具体实现过程如下：1.判断余额是否足够：根据当前余额和选中商品的价格，判断余额是否足够购买商品。
2.控制商品出货：如果余额足够购买商品，则触发相应的出货机构，实现商品的出货。
3.提示用户相关信息：根据出货情况，通过数码管显示相关信息，如余额不足、出货成功等提示。
实验结果经过对上述三个模块的设计和实现，我们成功地完成了自动售货机的基本功能。
在实验过程中，我们选取了几种常见的商品，并配置了相应的价格表。
通过按下相应的按键，用户可以选择购买的商品，并通过投币的方式支付。
基于FPGA的自动售货机
目录第1章绪论.......................................... 错误!未定义书签。
1.1本文研究内容 (1)1.2目的与意义 (1)第2章系统设计方案 (2)2.1货物自动贩卖机总体设计方案 (2)第3章货物自动贩卖机的基本原理 (4)3.1货物自动贩卖机功能 (4)3.2货物自动贩卖机的基本组成 (4)3.2.1 投币信号产生的设计 (4)3.2.2 时钟电路的设计 (4)3.2.3 数码显示的设计 (4)第4章货物自动贩卖机软件设计 (6)4.1软件实现功能综述 (6)4.2计数功能的设计 (6)4.3投币功能的设计 (6)4.4显示功能的设计 (6)4.5显示功能的设计 (7)4.6 代码段 (7)第5章货物自动贩卖机系统的仿真与实现 (18)第6章课程设计总结.................................. 错误!未定义书签。
第1章绪论1.1本文研究内容本次设计的是一个货物自动贩卖机。
货物自动贩卖机主要是由以下几个部分构成，电源电路、数码显示、时钟脉冲、投币脉冲、闸门时间控制等，各部件形成一个简单的饮料自动提取机系统。
本设计采用EDA技术，通过FPGA实现了数字电子钟电路的设计，并完成对电路的功能进行仿真。
1.2目的与意义本系统用于模拟现实生活中的自动售货贩卖机。
可以模拟四种商品的买卖、存贮、控制等等功能。
并模拟买家模式和管理模式，可以分开进行商品买卖的模拟和商品上架的模拟。
第2章系统设计方案2.1饮料自动提取机总体设计方案自动售货机控制系统设计主要有四个功能模块，一个为货币:该模块能完成硬币处理，余额计算。
一个为分频模块：功能主要是实现各个部分的操作。
一个为售货器模块：该模块主要是负责进行货物的管理。
最后一个是控制模块：主要负责进行商品买卖控制。
图2.1饮料提取机的系统组成框图设计思路:首先，我们对于物品存储进行模拟，共有商品买卖和商品管理两个模式。
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填写要求
1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。
2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。
3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。
4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。
内核，一次只能执行一个指令，且基于处理器的系统时刻面临着严格限时的任务相互取占的风险。
而FPGA不使用操作系统，拥有真正的并行执行和专注于每一项任务的确定性硬件，可减少稳定性方面出现问题的可能。
4、长期维护——FPGA芯片是现场可升级的，无需重新设计ASIC所涉及的时间与费用投入。
举例来说，数字通信协议包含了可随时间改变的规范，而基于ASIC的接口可能会造成维护和向前兼容方面的困难。
可重新配置的FPGA芯片能够适应未来需要作出的修改。
随着产品或系统成熟起来，用户无需花费时间重新设计硬件或修改电路板布局就能增强功能。
1.3FPGA实现自动售货机控制系统的基本原理
如图1所示，本次设计的售货机是由四个模块组成的，分别为：分频模块、扫描模块、主控模块、显示模块。
图1 自动售货机内部模块
分频模块的作用是对外来的时钟信号进行分频以达到自己所需的频率。
扫描模块采用的是实验箱上的4X4矩阵键盘对商品的单价进行手动的输入。
显示模块的作用是对商品的单价、数量以及投币的金额进行显示。
主控模块是自动售货机控制系统的核心模块，主要实现存储商品信息、控制购物进程、处理投币金额、控制商品出货、计算余额以及控制LED灯显示等功能。
其主要分五个步骤来完成：
1、信息存储——信息存储是初始设置，对任务所需要的四种商品的价格和数量进行手动的输入并保存，保存完之后系统执行第二个步骤。
2、投币选择——顾客可以投入0.5元、1元、5元、10元四种类型的货币，投币完
2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
（1）毕业设计任务要研究或解决的问题
研究基于FPGA的自动售货机控制系统问题，要求：
①阅读FPGA相关的论文和书籍，系统地了解FPGA相关知识和原理的目的。
②了解自动售货机的工作原理和运行流程。
③掌握VHDL语言，并熟练运用描述相关硬件结构。
④掌握Quartus II 软件平台的应用和操作。
⑤通过分析、仿真和调试实现货物的计数、计价、找零及出货等功能。
（2）预期成果：
通过研究现有的自动售货机，了解自动售货机的基本原理和实现步骤，并分析出程序结构框图和程序运行过程，分析各关键参数对自动售货过程中的影响。
利用VHDL硬件描述语言实现自动售货机控制系统，完成仿真与调试。
（3）拟采用的研究方法
N
Y
N
Y
图2 自动售货机工作流程图
设计总体思路：
自动售货机运行流程如图2所示：自动售货机在运行之后，首先由售货员对商品的数量和单价进行设置，设置之后等待顾客投币并且选择商品。
在顾客选择商品之后系统会自动的对比顾客投入的金额以及物价，如果投币金额大于物价，自动售货机会出货并且找零。
如果金额小于物价则会直接退出。