无线传感器网络是由大量集成有传感器模块、处理器模块,无线通信模块和能量供应模块的节点通过自组织方式构成。由于节点的应用环境的特殊性和更换电池不方便性等特点,使得能量问题成为影响和制约无线传感器网络普及和发展的瓶颈问题之一。另外,无线传感器网络的节点是用来采集所测环境的信息和参数的,应用需求不同,节点所带的传感器模块也不同,因此使节点具有通用性和可扩展性也是当今无线传感器网络节点发展的重要课题。本课题针对节点的传统结构进行改进,提出了分布式体系结构的方案,使每个模块拥有自己的微处理器,都能独立负责自己模块的功能,与主控微处理器通信来协调工作。通过收集太阳能的方式,研究和设计了具有超级电容和磷酸铁锂电池两级储能的能量收集系统。该系统在微处理器即单片机MSP430F2122的控制下实现能量从太阳能电池到超级电容,经直流-直流转换器到磷酸铁锂电池,最后到节点负载的有序能量流,应用干扰观察法实现了太阳能电池的最大输出功率控制,采用涓流充电方式最大限度地延长锂电池的寿命。此外,能量收集系统还具有过流保护和I~2C通信功能,节点主单片机通过该I~2C通信可以配置能量收集系统的工作参数和获取剩余能量状态。节点太阳能收集系统避免了节点能量的单向衰减,提高了节点性能和寿命,有利于无线传感器网络的推广应用。为了实现节点的通用性和可扩展性,在不同要求下,可以在现有节点上直接更换或添加传感器模块,而无需设计新的节点。课题介绍了IEEE 1451.2标准中STIM即插即用的构造方法,实现了传感器模块在主MCU的I~2C接口上的即插即用。这样的节点定义了统一、完整的外部接口,可以在不同应用环境中,选择不同的组件自由配置系统。