Der DS1820 kommuniziert doch, wie ich herauslesen konnte, mit dem Chip via UART....
Nur leider habe ich keine Erfahrungen damit gemacht...
Nicht wirklich.
Das ist das sogenannte 1wire Protokoll.
Die meisten C-Compiler haben aber eine fertige Library für dieses Protokoll.
Man kann auch mehrere dieser 1wire Sensoren parallel schalten, weil jeder eine individuelle Seriennummer hat und nur der Sensor antwortet, dessen Adresse angewählt wurde.
Der Nachteil ist, das man die Sensoren den Messstellen zuweisen muß, wenn man mehrere Sensoren verwendet.

Gibt es nicht primitivere ausgabe-Chips à la 1mV => 0,1°C (also solche, die den ADC des AVR brauchen) ??
Doch, natürlich gibts die.
Guck mal nach LM335 ( LM135, LM 235 ).
Die machen 10mV/K.
Der Schwachpunkt bei dieser Methode ist, das die Genauigkeit dann von der Referenzquelle des A/D Wandlers des Microcontrollers abhängig ist.
Nimmst Du da eine hochgenaue ( externe ) Referenzquelle, sollte eine gute absolute Genauigkeit auch ohne Kalibrierung möglich sein.

Eine weitere Methode wäre Temperatursensoren mit Frequenz bzw. PWM Ausgang zu verwenden - Auch die gibt es, Typ hab ich jetzt grad keinen parat.
Frequenzen kann ein Microcontroller wesentlich genauer messen ( ICP !? ) als Gleichspannungen ( = A/D Wandler ).
Hierbei ist die Genauigkeit deiner Messung vom Quarz, der Qualität Deiner Auswerteroutine und der Genauigkeit deines Temperatursensors abhängig.

Viel Spaß bei Experimentieren...