C'est à tester, mais je suis pas sûr qu'un AVR soit assez puissant pour faire tourner ça en temps réel en plus de driver le cube, c'est assez gourmand en calculs... Après, rien ne t'empêche d'utiliser le PC de ton salon pour faire les calculs et d'envoyer le résultat via USB.
Pour le micro, si tu veux pas te faire chier, t'achète ça (ou un truc similaire) et tu branches la sortie directement sur une entrée analogique, en choisissant AVCC comme référence :
https://www.sparkfun.com/products/12758Tu peux dessouder le micro qu'il y a sur la carte et mettre un micro de PC à la place si tu veux (la base du connecteur jack c'est le -, l'anneau du milieu et la pointe reliés ensemble c'est le +).
Sinon tu peux refaire toi-même le montage d'après leur schéma. Y'a pas besoin d'utiliser spécifiquement le modèle d'ampli op qu'ils ont pris, à peu près n'importe lequel qui supporte l'alimentation 5 V devrait convenir (évite juste le 741 qui est vraiment trop pourrave).
(en théorie, on devrait pouvoir se passer de préampli sur l'AVR que t'as vu qu'il y en a un intégré, mais ça demande de bricoler un peu et je peux pas tester vu que j'en ai pas)