С8051F350 от Silicon Labs решили бы вашу проблему. Но там
богомерзкий 8051 Есть ещё похожий на 430 ядре от MCP - даже чуть
лучше. Ставите около термодатчика - и алга. Единственно, что для
хорошей точности надо бы развязывать от интерфейса. Развязывать - это не обязательно гальваноразвязка, но помехи по питанию-связи будут лезть очень хорошо