Ich hatte da mal ein ähnliches Problem bei einem Attiny26, der lief genau 3 Sekunden lang perfekt, aber dann machte er erst stuss und dann einen reset, dann das gleiche Spiel von vorne.
Die Ursache war die Software, ich habe mit vielen Unterprogrammen gearbeitet und an einer stelle ein POP zu wenig gemacht. Das Resultat war ein Überlauf des Stack nach X Aufrufen, sodass der Rücksprung in den ungenutzten Bereich oder so geschah und irgendwann ein Reset geschah. Mit einem InCircuit-Debugger/Emulator war das einfach zu finden, ohne schwieriger, aber der Simulator hatte ja zum Glück das gleiche Problem.
Das würde allerdings nur bedingt einen funktionierenden Controller erklären.