Kann das daran liegen, dass ich nur 3,6 V (eventuell sogar schon deutlich weniger) verwende, und dass diese den Pull-up nicht überwinden können?
Ich glaube nicht, dass es daran liegt, entweder der µC läuft nicht oder er läuft. Du kannst aber zur Sicherheit mal 4.5V nehmen (also 3 AA-Baterien).

Poste mal den ganzen Quellcode.