无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算、现代网络技术及无线通信技术,是继因特网之后将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术。无线传感器网络能够实时监测、感知、采集和处理各种监测对象的信息,具有十分广阔的应用前景,是当前国际上备受关注的、多学科高度交叉的新兴前沿研究热点之一。传感器节点是无线传感器网络的基本单元。一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块、电源管理模块构成。首先由传感器模块采集数据信息,然后由处理器模块进行必要的数据处理,通过无线通信模块传输到目的地,电源管理模块在其中起到供应能量和延长传感器节点使用寿命的作用。由于传感器节点的硬件资源相当有限,主要是能量有限,通信能力有限,计算和处理能力有限,这就要求我们在设计和使用传感器节点时,要充分考虑到上述的问题。本文在分析了现有经典传感器节点的体系结构的基础上,根据项目的要求,设计了一种无线传感器网络节点。我们采用集成了MCU+射频收发模块的SOC设计方案。最终,采用集成了单片机、CC2420射频芯片及定位引擎的CC2431。传感器节点的主要电路有CC2431的外围电路,无线射频电路和接口电路。在一般传感器节点的基础上,设计了基于C8051F320的网关节点,添加了USB通讯接口电路、能量供应及检测电路等。同时分析了月面环境对传感器节点可能造成的影响,提出了相应的解决方案,但是由于现有条件的限制,没有能够给传感器节点添加封装。根据传感器节点的硬件资源,设计和实现了传感器节点四个重要模块的功能。根据CC2431无线模块的通信机制和相关硬件资源的设置,在SOS操作系统中添加无线通信模块。然后分析了定位引擎的主要性能、定位原理、定位引擎的工作过程,定位相关参数的测量。另外,完成了传感器模块的相关代码的编写。在分析了CC2431四种工作模式的基础上,由于传感器节点能耗主要在无线通信模块,设计实现了关于发送数据的低能耗功能。最后,为了测试所设计的无线传感器网络节点的性能。分别进行了传感器节点能耗测试、RSSI测试、丢包率测试、定位测试四个试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明,我们设计的传感器节点能满足应用要求。本文的研究内容得到了国家自然科学基金重点项目的资助,编号60535010。