无线传感器节点能量有限且通常部署在环境特殊的广阔区域中，因此节能是设计无线传感器网络应用首要考虑的问题。MAC协议决定节点接入信道的方式，直接控制节点能耗最多的通信模块。因此设计高能效的MAC协议是无线传感器网络领域的主要研究方向之一。本文介绍了无线传感器网络MAC协议、设计目标、关键技术，研究了基于竞争机制的经典MAC协议S-MAC。在S-MAC协议中，节点只能在调度周期的侦听时段竞争信道。这种固定的工作方式，可能产生数据延迟和高冲突。针对这个问题，本文将S-MAC协议中的一个调度周期拆分成多个小调度周期，拆分后的每一个小调度周期称为微周期。节点根据剩余能量选择微周期个数，设定微周期状态，分散在各微周期内，以微周期为调度单位竞争信道。工作在相同微周期的节点构成了微簇。这种分散工作的方法，能够降低同一时刻节点间的信道竞争度，减少冲突概率，继而降低节点能耗。同时节点可以在多个微周期内传输数据，以类TDMA的方式进行工作，降低数据延迟。在微周期的基础上，针对S-MAC协议中固定占空比不能较好地适应网络流量变化的问题，本文研究了流量自适应调整微周期占空比机制。节点根据缓冲区队列长度判断网络流量，当节点缓冲区长度大于设定的阈值时，认为当前网络流量较大，继而扩大每个微周期的占空比。通过这种调整占空比的方法来适应网络流量的变化，能够有效降低数据传输延迟，同时由于微周期的分散性，改变了其它自适应占空比协议中，节点依然集中在侦听时段竞争信道的工作方式，降低冲突概率。在流量自适应的基础上，本文研究了两种自适应退避算法：F-BEB与CA-BEB。节点根据占空比和网络流量，使用这两种退避算法竞争信道。结合微周期，流量自适应占空比和自适应退避算法，本文提出了一种S-MAC的改进协议MicroDutyAdaptive-SMAC（MDA-SMAC）。对S-MAC协议和MDA-SMAC协议进行仿真。仿真结果表明，由于MDA-SMAC协议采用了微周期和流量自适应机制，因此其在能耗、延迟、有效吞吐量等方面都优于S-MAC协议。尤其当网络流量较高时，MDA-SMAC协议的性能更加优异。