Un 7805 debe poder regular 5 V siempre que mantenga la entrada por encima de 8 V o menos. Dejar caer una batería de 12 V a 8 V suena como una gran caída para mí, pero no conozco los parámetros completos de sus baterías, etc.
Suponiendo que una caída por debajo de 8 V es posible, la solución fácil es encontrar un regulador que no necesite tanta deserción. Hay reguladores de baja caída que pueden regular 5 V con entradas tan bajas como 5.3 o 5.5 V. El truco será encontrar uno que también pueda manejar la potencia necesaria para regular 5 V cuando la entrada es tan alto como 12 V. Ya que no ha mencionado la cantidad de fuente actual, no puedo decir si esto será un problema o no.
Una solución menos fácil pero mucho más eficiente sería utilizar un regulador de conmutación. Probablemente se pueda encontrar un regulador buck que será capaz de regular 5 V con entradas entre, digamos 6 y 24 V (obtener un buen rendimiento con un rango muy amplio de voltajes de entrada puede requerir un diseño cuidadoso y un comercio de diseño -offs). Incluso se pueden encontrar con el tamaño físico y las asignaciones de pines diseñadas como reemplazos directos para el 7805. Un regulador reductor también disipará mucho menos calor que el 7805 cuando el voltaje de la batería es alto, por lo que podría ahorrar de otras maneras.
Finalmente, si piensa que el voltaje de entrada puede descender por debajo de 5.5 V, y desea la eficiencia de un regulador de conmutación, puede mirar los circuitos de buck-boost . Un impulso podría generar su fuente de alimentación de 5 V mcu con un voltaje de entrada de 1.2 a 12 V.
Los detalles para elegir o diseñar cualquiera de estos circuitos requieren conocer el rango de corrientes que dibujará su circuito y el rango de voltajes de entrada que necesita para adaptarse.