操作系统的支持，而且使用普通的51单片机芯片作为处理器中央处理器，硬件上就节约了很大的成本。由于W5100内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP协议栈、以太网传输层（MAC）和物理层（PHY）。硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPV4，ICMP，ARP，IGMP和PPPOE，这些协议已经在市场上好多领域经过了多年的验证。因此它可以不需要考虑以太网的控制而只需要进行简单的端口（SOCKET）编程就可以实现接入网络的功能，实现没有操作系统的INTERNET连接[5]。
6
第二章 监控系统硬件实现
本文设计的远程监控系统分为系统管理模块MCU，系统通信模块W5100，系统现场监控模块即数据采集模块及显示模块，先由现场数据采集模块（温度检测）接收现场信息然后发送到MCU，再通过W5100芯片传送到INTERNET上去。客户端就可以用IE浏览器访问到这些数据。
本系统的硬件架构如下图2-1所示： 远程控制端 MCU W5100 RJ45 因特网 温度传感器 浏览器 图 2-1：系统架构图
其中，RJ45接口是带有网络变压器的物理层接口。在W5100中，通过将SEN引脚经10KΩ电阻上拉到高电平以使能其处于SPI从模式。CS为片选，MISO和MOSI为两条数据传输线，用于数据的传输与接收。W5100的SPI工作时钟由处于主模式AT89S52提供。此外，为了方便AT89S52判断W5100的工作状态，必须将W5100的中断引脚INT与AT89S52的外部中断线相连接。W5100的第5、6、8和9引脚是PHY信号线，用于与RJ45接口相连接。除电源相关引脚外，W5100的其它引脚可以选择置空，总的说来，系统连接简单，极大减小了电路板的复杂度与连接出错率[6]。
系统中没有外加的TCP/IP协议程序，TCP/IP协议栈由W5100来支持，它集TCP/IP协议栈、以太网MAC和PHY为一体，其内部16KB的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换，最大通信速率达到25Mbps；内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层，支持自动应答；提供多种总线接口方式，可以很方便地与各种MCU
7
连接，简化了硬件电路设计，使嵌入式系统在没有操作系统的支持下，真正实现单芯片接入因特网的理想。为减少PCB板面积和布线复杂性，考虑到系统的数据传输率要求不高，选择SPI接口作为AT89S52和W5100的连接方式。AT89S52、W5100和RJ45接口构成一个典型的嵌入式Web服务器，实现简单，成本低廉[7]。
下面从各个部分介绍本系统的具体情况。
2.1 51单片机管理模块
本文使用的是AT89S52芯片。AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机。片内含4K BYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes 的随机存取器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大AT89S52 单片机可为你提供许多高性价比的应用场合，可灵活运用于各种控制领域。它的主要性能特点包括： 1）与MCS—51单口指令系统完全兼容。 2）4K字节可重擦写Flash 闪存储器。 3）1000次擦写周期。 4）全静态操作：0~ 24 MHz。 5）三级加密程序存储器。 6）128*8 字节内部RAM。 7）4 个8位可编程I/O端口。 8）2个16 位定时/计时器。 9）6个中断源。
10）可编程串行UART通道。 11）低功耗空闲掉电模式[12]。
8
2.2 网络芯片W5100
图2-2 ：W5100实物
W5100内部集成以太网物理层RTL8201CP核、全硬件且经过多年市场验证的TCP/IP协议栈、以太网介质访问层（MAC）和物理层（PHY）为一体。W5100的硬件TCP/IP协议栈支持TCP、UDP、CMP、IGMP、IPv4、ARP、PPPOE、Ethernet等网络协议；支持4个独立的Socket通信，内部还集成有16K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换，最大通信速率达到25Mbps；提供多种总线（两种并行总线和SPI总线）接口方式，使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需进行简单的端口（Socket）编程就可以很方便地与各种单片机连接。
2.2.1 W5100 特点
1） 支持硬件化TCP/IP协议：TCP、UDP、ICMP、 IGMP、PPPOE、以太网。 2） 内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层。 3） 支持自动通信握手（全双工和半双工）。 4） 支持自动MDI/MDIX，自动校正信号极性。
5） 支持ADSL连接（支持PPPOE协议中的PAP/CHAP认证模式）。 6） 支持4个独立端口同时运行。 7） 不支持IP的分片处理。
9
8） 内部16KB存储器用于数据发送/接受缓存。 9） 0.18um CMOS工艺。
10）3V工作电压，I/O口可承受5V电压。 11）80脚LQFP小型封装。 12）环保无铅封装。
13）支持SPI模式0、3接口。
14）多功能LED信号输出（TX、RX、全双工/半双工、地址冲突、连接、速度等）。
2.2.2 W5100 引脚
图2-3 W5100引脚
10