EEPROMs sind nicht flüchtig. Dafür aber langsam.
Das stimmt so, aber für die paar Datensätze pro Sekunde, die so ein Logging System ausspuckt ist es mehr als schnell genug.
Da er nicht flüchtig ist kann man das System ohne Probleme stromlos machen, den Controllerteil abstecken und die Daten in der warmen Stube am heimischen PC auslesen.

Zum Thema SD Speicherkarten:
Um diese SD Karten auch vernünftig ausnutzen zu können, muss der Controller eine Art kleines DOS mit drin haben und das geht erst ab nem ATMEGA32, soweit ich weiß.
Hab ich da dann die Leitungen für die Sensoren, denn Prozessor, speicher und noch ein Bauteil für die Schnittstelle?
Sicher auch noch ein paar passive Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren, sowie mit ziemlicher Sicherheit einen Operationsverstärker.
Das Protokoll für die serielle Schnittstelle kann dein Controller selber erzeugen z.B. 38400 Bit/s, 8 Datenbits, 1Stoppbit, keine Parität.
Der USART ( = serielle Schnittstelle ) auf dem Controller wird durch ein paar Register eingestellt und die gewünschten Daten Byteweise nacheinander in ein Register geschrieben.
Die Wandlung in das gewünschte serielle Format macht dann der Controller von alleine.
Die Daten kommen dann am Pin TxD seriell raus.
Allerdings hat dieser Datenstrom Pegel mit 0 - 5V und damit kann die serielle Schnittstelle eines PC's schon mal nichts anfangen.
Der übliche Weg ist, diesem Datenstrom einen Pegelwandler wie den MAX232 nachzuschalten der dann + / - 12V Signale aus den 0 / 5V macht - und damit kann die serielle Schnittstelle des PC was anfangen.
Da aber moderne Laptops u.U. keine serielle Schnittstelle mehr haben, wohl aber einen USB Anschluß, müsste man einen USB -> Seriell Wandler an das Laptop anschließen.
Hier kommt nun des FT232RL Chip ins Spiel.
Er kommt auf der Seite zum Microcontroller mit 0 / 5V Pegeln zurecht und stellt in Richtung PC eine vollwertige USB Schnittstelle bereit.
Da man auf der Controller Seite sowieso einen Chip benötigt hätte ist diese Lösung im Endeffekt sogar preiswerter als die Lösung mit MAX 232 und USB - Seriell Wandler.
Wenn Du ein EEPROM benutzen willst wird Dir ohnehin kein anderer Weg bleiben, als diesen Speicherchip über die serielle Schnittstelle auszulesen.

Sowas gibts leider an meinem neuen (zwar superg**en) PC nich mehr.
Dann wäre ein AVR ISP MK II von Atmel, oder ein Nachbau davon für Dich geeignet. Das Teil hat eine USB Schnittstelle zum programmieren, geht sauschnell, kostet aber auch ein paar Euros mehr. Aber das ist ja Pipifax im Vergleich zu einem neuen PC .

Als Auswerteprogramm wäre eventuell Logview http://www.logview.info geeignet.
Die Jungs basteln da an einem Datenformat rum, das sich Open Format nennt. Wenn man sich bei den ausgegebenen seriellen Daten an bestimmte Konventionen hält und eine kleine .ini Datei umschreibt kann man damit Super Auswertungen fahren.
Das Open Format ist aber auch so angelegt, das man auch mit EXCEL und ein paar Mausklicks schöne Grafiken produzieren kann.
Ebenfalls auf der Logview Seite wird ein Mini Datenlogger vorgestellt, der auch die meisten von Dir geforderten Anforderungen erfüllt.
Der größere Bruder der MiDi Datenlogger ist für Deine Anwendung schon Oversized.
Ich persönlich hätte aber da anstatt des ATTINY 26 lieber einen ATMEGA 8 verwendet.

Aber trotzdem mal alles schön langsam angehen.
Du kaufst Dir ja auch nicht nur neue Wanderschuhe und willst dann sofort das Matterhorn besteigen.

Ich bastel zur Zeit an einem Funk Telemetriesystem rum, das die Daten dann mit Logview auswertet. Mit der neuen 2.0 BETA 2 von Logview läuft das Spielchen schon sehr schön.