En la parte de hardware yo te aconsejaria algo como el DS1820 que es un sensor de temperatura "one wire" de dallas que funciona muy bien, es economico y ( si trabajas con PBP ) es muy facil de usar. Como interface de usuario unos pulsadores y una pantallita de lcd es mas que suficiente. Como salida un rele es lo ideal.
Si eres nuevo en esto yo comenzaria por realizar un sencillo programa que mostrase un texto en el lcd.
Una vez que tengas solucionada la parte de salida del interface de usuario pasaría a implementar la entrada, es decir los pulsadores, con una programa sencillo que p.ej. permitiese incrementar y decrementar el valor de una variable con estos dos pulsadores y mostrarla en el lcd.
Como tercer paso llegaría a implementar el sensor de tremperatura y conseguir mostrar el valor leido en el lcd ( a estas alturas ese tema ya estará totalmente dominado )
Y ya para el final, la función de termostato, que es simplemente el comparar la lectura del sensor con aquella variable que modificabamos en nuestro segundo ejercicio y en función de esta comparación activar el rele de salida
Si el soft lo desarrollas en PBP podre ayudarte, pero en otros lenguajes tendras que contar con la ayuda de otros.