Eine Möglichkeit wäre, zwischen Batterie und Spannungsregler eine Schottky-Diode (wegen 'nur' 0,3..0,5V Spannungsabfall) zu legen und hinter die Diode einen Elko mit 470...1000µF nach GND. Wenn dann auf der Batterie Spannungseinbrüche entstehen, versorgt der Elko kurzzeitig die µC-Schaltung über den Regler, da wegen der Diode keine Spannung zurück zur (zusammengebrochenen) Batterie kann.
Entstehen Spannungsspitzen, werden die durch den Elko abgeblockt. Der Spannungsregler kann dadurch immer in Ruhe 'alles regeln'.
Gleichzeitig hast Du einen Verpolungsschutz oder kannst die µC-Schaltung mit Wechselspannung versorgen.
Schau die Spannungsversorgung vom DZM an: http://www.domnick-elektronik.de/aktuell.htm