Das sind ja nur 1000 Schritte! Dann würde ich das Signal einfach auf 5V stauchen mit OP und einen 10bit oder 12bit fähigen AVR nehmen! Je nach dem was er noch können soll (CAN,USB,etc.) und wie viel Speicher du brauchst gibt es auf der Herstellerseite entsprechende Produkte. Z.B. Mega8, der kann 10bit.