Die Spannungsregler mögen es nicht wenn die Spannung am Ausgang höher ist als am Eingang, daher noch eine Diode über den Spannungsregler (Kathode Richtung Eingang). Mit dem Ladestrom wird der Spannungsregler allerdings nicht klar kommen, so ein L05 liefert 100mA und würde daher ca 4 min brauchen bis er voll geladen ist. Ob das der L05 überlebt ist fraglich. Der Kontroller erhält nach etwa 50 sec die mindest notwendige Spannung von ca. 2,7V. Es sollte ein Widerstand in Serie zum Cap und den dann mit einer Schottky-Diode überbrücken zum entladen. Wenn du es ganz ohne Spannungsschwankung haben willst brauchst du einen Cap mit 5,5V eine Schottky in den GND-Pfad des 78L05 eine Schottky nach dem Ladewiderstand des Cap und eine Schottky vom Cap Richtung Kontroller. So in etwa sollte es aussehen:
Code:

                Diode----|<------    GOLDCAP
                 neu |           |     neu
                     | .-------. |    1F/5V     
        +12V o--->|--o-| 78L05 |-o-----o->|o-----o V_AVR
                     | '-------' |     |   |
                    ---    |    ---    -   |  
                    ---    _    ---   | |  _   
                     |     ^     |    | |  ^              
                     -     |     -     -   |                     
                           -           |   |
                                       o----
                                       |
                                      ###+
                                      ---
                                       |
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