Hola Cesar,
El principal motivo fue usar un sensor no lineal, y usar una tabla en memoria flash para linealizarlo y porque el precio de un termistor es casi similar al del diodo (hablando de comprar 1 unidad). Por añadir más cosillas didácticas, puedes ver que precisamente ésto, es uno de los objetivos del proyecto. Pero podría ser una modificación perfecta, si sólo se quiere focalizar en el PID.
Para cambiar el prescaler, tan sólo tienes que cambiar los bits del registro ADCSRA. Por ejemplo, puedes hacer:
ADCSRA|= (1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(0<<ADPS0)
Si no entiendes que hace ésto, puedes mirarte los compound y bitwise operators de la página de Arduino.
Otra forma, es usar los macros predefenidos cbi y sbi (clear bit and set bit):
sbi(ADCSRA, ADPS2);
sbi(ADCSRA, ADPS1);
cbi(ADCSRA, ADPS0);
Aunque yo también me haría una nueva función analogReadFast(), optimizandola un poco (como sólo vas a mirar una entrada analógica, puedes quitar la parte que configura el multiplexador). Puedes mirar las "tripas" de Arduino (arduino\hardware\arduino\cores\arduino).En el archivo wiring_analog.c tienes cómo está creada la función analogRead().
También me haría un función de configuración del modulo ADC, en el cual configuraría el prescaler, sólo 8 bits (si quieres mayor velocidad), etc
Saludos
Igor R.