9600 Baud sind recht gemächlich. Da sollte wirklich der einfache Spannungsteiler reichen. Wenn das Signal etwas kleiner ist, ist es auch kein Problem. Für das 3,3 V Modul sollte alles über 2,2 V als High gelten und alles unter 1,1 V als low. Ein Teiler mit 2 gleichen Widerständen (z.B. 1 K) gibt 2,5 V bzw. 0 V. Andersherum reicht das 3,3 V Signal gerade so für einen mit 5 V betriebenen AVR. Das garantierte Limit liegt da bei 3 V.

Die RS232 bausteine sind wirklich übertreiben. Da wäre schon ein ULN2003 einfacher : mit einem Pullup am Ausgang als Inverter schalten, und dann 2 davon hintereinander. Die Widerstände am Ausgang halt zu der Spannung die man da hat.

Um Relais anzusteuern braucht man in der Regel den ULN2003 oder einen Transistor. Dann macht es auch nichts wenn der µC mit 3,3 V läuft, und das Relais mit 5 V oder 12 V. Das einzige ist halt, das nicht jeder AVR mit 3,3 V läuft, und dann sind 16 MHz in der Regel nicht drin, sondern maximal 8 MHz (z.B. Mega 8L) oder 12 MHz (z.B. Mega8.