无线传感器网络(WSN)作为21世纪的通信网络,高度集成了传感器技术、计算机技术以及无线通信技术等多领学科,具有巨大的应用价值和重要的研究意义。大量的网络节点可以通过快速部署,以自组织方式形成网络,执行无人值守任务。传感器节点相对位置的变化以及部分节点失效等问题不对整个网络造成毁灭性影响,非常适用于环境监测、国防军事、生物医疗等领域。然而,目前无线传感器网络也面临很多问题,如能源受限、传输距离有限、通用性弱等。目前,能源问题已经成为无线传感器网络研究的热点之一,该问题涉及能源供给和能源消耗两个方面。随着传感器节点的小型化和功能复杂化,传统的能源供给模式越来越不能满足使用者的应用需求。本文在深入研究传感器节点能源供给和系统低功耗理论后,改进了低功耗无线传感器网络节点模型,该模型以低功耗作为无线传感器网络节点设计准则,从节点的软硬件设计到实现都把节能作为设计的目标。在硬件设计过程中,利用实时时钟芯片对整个系统供电电路进行管理,并采用开关电路控制传感器接口。在软件设计过程中,运用了时间同步机制、休眠机制以及最小发射功率机制。因此,节点的系统功耗大幅度降低,同时延长了传感器节点的寿命,增加了网络的生存时间。网络通信协议采用教研室基于Zigbee协议自主研发的无线传感器网络通信协议。同时,利用太阳能电池最大功率跟踪技术,对锂电池充电,解决了节点的能源持续供给问题。与传统的传感器节点相比,本文采用了通过实时时钟控制电源通断实现低功耗技术的设计方案,使传感器节点的休眠功耗降到uA量级,最大程度上解决了传感器节点的能源消耗问题。同时,本文设计的传感器节点的传感器接口具有通用性,非常适用于环境监测应用。最后,经过系统化测试,验证了本文设计的无线传感器网络节点能够满足在野外长期执行环境数据采集任务的要求。