1) На счёт успеет ли АВР выполнить кусок программы - межете не сомневаться - успеет да же в ваших условиях. 2) Я бы освободил ещё и 1-й таймер и поднял бы частоту до 16 МГц (тогда дискретность до 4000 вам обеспечена) Естественно, если входной сигнал не синхронен с СГ контроллера - получите дрожание фазы +/-1 период таймера