设计一款基于DS18B20和ATmega16的数字温度计，如何编程实现温度的实时读取和显示，以及在超出预设温度范围时触发报警？

要设计一个能够实时读取温度并显示，同时在温度超出预设范围时发出报警的数字温度计，你需要深入理解DS18B20的通信协议和ATmega16单片机的编程。以下是一些关键步骤和代码示例，来帮助你完成这个项目。

参考资源链接：[基于单片机的数字温度计课程设计报告.doc](https://wenku.csdn.net/doc/6k58ww5dkn?spm=1055.2569.3001.10343)

首先，你需要初始化DS18B20传感器，然后编写一个读取温度的子程序。DS18B20通过单总线协议与ATmega16通信，因此你需要确保单总线通信协议得到正确实现。以下是DS18B20初始化和温度读取的基本步骤：

1. 初始化DS18B20传感器，设置单总线通信模式。
2. 发送“Convert T”命令给DS18B20，使其开始温度转换。
3. 等待转换完成。通常有一个延时函数来确保转换时间足够。
4. 发送“Read Scratchpad”命令来读取温度数据。
5. 从DS18B20的暂存器中读取温度值，并根据DS18B20的数据手册将读取的数据转换为实际温度值。

在ATmega16上，你需要编写相应的子程序来完成上述功能。例如：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

// DS18B20相关的宏定义和函数声明
// ...

void init_ds18b20() {
    // 初始化单总线和DS18B20
}

float read_temperature() {
    float temp;
    // 启动温度转换
    // 等待转换完成
    // 读取温度数据
    // 转换数据为实际温度值
    return temp;
}

void display_temperature(float temp) {
    // 将温度值显示在LCD上
}

void check_alarm(float temp) {
    // 检查温度是否超出预设范围，如果超出则触发报警
}

int main(void) {
    init_ds18b20();
    while (1) {
        float temperature = read_temperature();
        display_temperature(temperature);
        check_alarm(temperature);
        _delay_ms(1000); // 更新频率，例如每秒读取一次
    }
}

在实现上述功能后，你还需要编写一个程序来设置温度的上下限，并在`check_alarm`函数中根据当前温度值与预设阈值比较，以决定是否激活报警机制。

此外，为了调试和验证你的设计，利用《基于单片机的数字温度计课程设计报告.doc》中的proteus软件仿真部分，可以在仿真环境中测试你的程序和硬件连接是否正确。这一步骤可以帮助你快速发现问题并进行修正。

完成这些步骤后，你应该能够成功设计出一个具有显示和报警功能的数字温度计。如果你希望进一步提高项目质量，可以考虑增加温度记录功能，或通过无线模块发送温度数据到其他设备或云平台。

参考资源链接：[基于单片机的数字温度计课程设计报告.doc](https://wenku.csdn.net/doc/6k58ww5dkn?spm=1055.2569.3001.10343)