Pienso que deberias hacerle caso a Picuino, tenes micros con interface digital y menos componentes a usar, pero si tu idea es didactica entonces voy a seguir con tu idea.
El LM podes usarlo con una fuente simple, es decir GND y 5V por ejemplo. En ese caso tendrias una salida de 0mv + 10mV/°C
Es decir para 0°C tendrias 0V, para 10°C tendrias 100mV y para 100°C serian 1000mV (1V). O sea el rango que tenes es de 0 a 1V.
Respecto al rango que puede medir el ADC0804, tu Vref es Vcc, es decir que si lo alimentas con 5V y no introducis nada en Vref/2 vas a tener que la mitad de la escala es 2.5V, vos necesitas un valor menor (0.5V de 1V/2), entonces podes forzar ese valor con el Vref/2, para valores tan bajos asi el datasheet te exige que uses un AO para alimentar el pin Vref/2. Y de esa forma estarias leyendo 0 en 0V y 0xFF en 1V, por ahi seria mejor que el maximo no sea 1V sino un poco mas.
En el datasheet hay un circuito que te puede ser de utilidad, tiene algunos elementos que no vas a necesitar pero es bastante parecido, lo vas a tener como:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0804-n.pdfFigure 56. 1-mV Resolution With µP-Controlled Range
Las especificaciones dicen:
VREF/2=128 mV; 1 LSB =1 mV; VDAC ≤ VIN ≤ (VDAC + 256 mV); 0 ≤ VDAC < 2.5 V
Por supuesto vos no vas a usar un DAC en el Vin-, y tu Vref/2 va a ser mas grande, pero el circuito del Vref/2 te puede ser util asi te queda:
VREF/2=600 mV; 1 LSB = 4.68 mV; 0 ≤ VIN ≤ 1.2V
Con Vin- = 0V, Vin+ = LM35 , Vref/2 = 600mV con el circuito del datasheet.