Ja, ist möglich, schau dir mal STM (Store to Program Memmory an). Hinten im Datenblatt sind alle Befehle beschrieben.
Jedoch ist das mit Vorsicht zu genießen. Jedes Byte im Flash hat nur 10'000 Schreibzyklen, d.h. du solltest nur darauf speichern wenn es wirklich notwendig ist sonst ist dein Controller bald Müll. Bei Assembler musst du auch aufpassen dass du nicht in die Daten springst, da sonst dein Controller die Daten als Befehle interpretiert.

Eine Alternative wäre dass du einen AVR mit externem Ram nimmst (geht hoch bis zu 64kByte) und dort die Tabelle ablegst. Sollten die Daten auch "Strom aus" überleben musst du sie puffern, mit einem großen Kondensator und als "Notpower" eine Lithium Knopfzelle.
Eine Alternative dazu wären EEPROMs (gehen auch hoch bis 64 kByte) Ansteuerung afaik per I2C, die überleben 100000 Schreibzyklen: Immerhin Faktor 10! Schau dir mal den ST 24C256 BN6 bei Reichelt an; den gibts auch in kleiner...