os reguladores de tensão 78XX precisam aproximadamente de 2 a 3V a mais da tensão desejada(5V) para funcionar, por que colocou duas baterias em serie? quanto maior a tensao que ele tem que regular, maior é a dissipação e maior o dreno de corrente, por isso que após 40 min a tensão das baterias estavam baixas e consequente o fornecimento de corrente.
meça a corrente drenada por todo o circuito, não deve ser maior que 50~60mA.
eu ia chutar que era o botão montado errado(aconteceu comigo) e consequentemente deixando o arduino em eterno RESET, mas como você disse que funcionou...
Outra coisa, você fez o esquemático do circuito?
o pino negativo do C3 é ligado ao negativo do C4 e depois... não é conectado ao GROUND. Esses capacitores tem a função de filtrar ruídos e evitar oscilações no 78xx.
Experiência própria, evite ao maximo passar trilhas de sinal/5V perto de alimentação de entrada >5V e também passar trilhas por entre pinos do CI, que programa você usa? tente LiveWire + PCB Wizard
[OT][nofxx] mandei uma PM