Es evidente que de termómetria ni idea, lo que le estas pidiendo al LM35 es cualquier cosa, así no se toman los promedios eso es un error tuyo de concepto, los promedios se toman por sucesivas lecturas y haciendo los cálculos correspondientes, un promedio de temperatura no es exactamente la mitad entre la máxima y la mínima, allí interviene el tiempo.
El termómetro sirve porque mide, lo que tenes que hacer es implementar otra cosa que es más compleja que un simple termómetro, y que se basa en adquirir los datos guardarlos hacer muestras sucesivas y al finalizar realizar los cálculos y si quiere que te lo de al instante hace falta una unidad microprocesada con capacidad para almacenaje de datos, hago que para realizar por lo poco que conoces esta lejos de tu alcance, ya que implica la programación de un microprocesador.... esos aparatos vienen echos te conviene comprarlo.