Zur Überwachung der Netzspannung kannst du einfach einen kleinen 5V Trafo verwenden. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung vom Trafo kannst du dann eifach auf einen Port Pin geben.
2. Möglichkeit ist eine Diode in Durchlassrichtung mit einem nachgeschalteten ochohmigen Spannungsteiler zu arbeiten und damit dann einen Optokoppler ansteuern der widerum am Controller angeschlossen wird. Der Spannungsteiler ist dabei so zu dimensionieren das am Optokoppler Eingang ca. 2,5V bei 15-20mA anliegen. Bitte nicht ohne Optokoppler aufbauen, da man sonst direktes Netzpotential hätte. Sollte man nur machen wenn man sich mit der Materie auskennt.

Zu deiner anderen Frage, du kannst mit einem Multiplexer mit 3Leitungen 8 Signale schalten(4051) oder mit 4 Leitungen 16 Signale(4067) usw.
Wenn du wiklich nur eine Leitung verwenden wilst bleibt dir nur die 1Wire
Schnittstelle mit einem 2. µC als Empfänger.

MfG

Neutro