По крайней мере знакомая архитектура. 5 вольт на плате можно сказать что нет, только 3.3. Второй контроллер - пока представляется наиболее практичным решением. По цене - что внешний АЦП, что микроконтроллер почти одинаково. Заодно можно будет разгрузить основной процессор от тупой периферии типа 1-wire, да и отвязать его выводы от внешнего мира.