я не специалист в этой области, но приведу свои мысли...
можно применить какой-нить одноплатный компутер под управлением Windows CE (tm). К ним обычно идут сенсорные ЖК с небольшой диагональю, т.к. на их базе строятся всякие скорее промышленные, нежели мультимедийный устройства. Но можно прицепить и вполне немелкий дисплей. Пример набора вот здесь
http://advantech.com/products/Model_Detail.asp?model_id=1-TVZQ2&BU=&PD=RISC#
Подключение к мозгам двигателя можно сделать через rs232, а вот с управлением исполнительными устройствами и обработкой датчиков сложнее. Можно например, придумать контроллер, подключаемый к параллельному порту lpt (если таковой имеется) + написать спец. драйвер. Опять же вопрос в каком виде будут датчики сообщать про свое состояние (если это аналоговая величина - напряжение , то АЦП сделать надо? какой разрядности и т.п., как считывать...)
Процесс разработки ПО(как прикладных программ. так и драйверов устройств) - по моему есть Microsoft Visual Studio для Windows CE или примочка к обычному MSVS = возможность написания и отладки программ на обычном ПК. Windows API оно похожее и для CE, и для XP... Я к тому, что программист под win32 эту тему может достаточно быстро освоить.
Еще вопрос предлагается ли на этом компе видео смотреть и т.д. - по моему интерфейсов для подключения проигрывающих устройств там нет...
Применять обычный компьютер = ненадежные комплектующие, долго грузится, громоздкая ОС...
Стоимость подобной платы не знаю. Но, если не последний писк моды и не очень именитого производителя (необязательно ведь advantech брать) то должно не бешеных денег стоить. По сути, это внутренности карманного компьютера + немножко больше возможностей.
Все вышесказанное - туманные представления
PS. пошарился на сайте русского дилера advantech - этот kit стоит 2400$. Ну очень дорого.
А подобный набор можно взять за 360$/плата + 150$ небольшой цветной LCD с точскрином.