Das ist aber alles sehr eng und wenig flexibel.
Da würde ich einen 8-Bit-Bus mit 8...16 Adress-Bits vorziehen, an dem 8-Bit-Latchs mit Treiber für die LEDs und ein RAM-Baustein, von mir aus noch ein Eeprom / Flash, angeschlossen sind.
Der RAM-Baustein könnte aus dem AVR-Flash, dem externen Eeprom / Flash oder über die serielle Schnittstelle 'gefüttert' werden.
Die Latchts / LEDs können dann die Bits vom RAM, dem AVR-Flash oder dem externen Eeprom / Flash bekommen.
Da wäre wenigstens etwas Spielraum drin.