Wieso eine 9 V batterie? 4,5 V würden dem Mega8 in der Regel auch schon reichen. Mehr als 6 V wird man wirklich kaum brauchen.
Die Umschaltung vor dem Spannungsregler ist aber etwas komplizierter, denn man erkennt dann ja erst an der zu niedrigen Spannung das die Netzspannung fehlt. Um der der Mega8 ist erst ab 4,5 V spezifieziert, das wird schon knapp für die einfache Schaltung mit 2 Dioden.

Ich würde 6 V Batterien (z.B. 4 x AA) vorschlagen und 2 Dioden vor einem Low drop Spannungsregler. Dann aber ein Netzteil mit Mindestens 5,7 V.