Kann ich das Thermoelement nicht so an den Controller anschleißen?
An einen Analogeneingang?
Im Prinzip schon, ein "Analogeingang" dürfte ja ein A/D Wandler sein.

Ich kenn jetzt das Thermoelement nicht so genau das Du verwenden willst.
Wenn es aber stark nichlinear ist und zusätzlich noch kleine Spannungen abgibt wird das mit dem A/D Wandler eines ATMEGA ein ziemliches Gefrickel werden bis es einigermassen genau läuft.

Da wäre ein zum Termoelement passendes Auswerte IC eine gute Lösung.

Für die A/D Wandler eines ATMEGA's wärs schön, wenn dein Sensor bei 1000°C so um die 2,5V Spannung abgeben würde. Sind es weniger als 1,5V solltest Du einen Verstärker Vorschalten. Das bedeutet aber auch ein zusätzliches IC.