随钻核磁共振测井技术（Logging While Drilling-Nuclear Magnetic Resonance,LWD-NMR）由于其独特的属性,对于识别储层流体类型、评估产能及测量地层与岩性无关的孔隙度、渗透率等信息具有重大意义。面向随钻核磁共振测井仪器的多物理场参数测量、回波采集、数据处理及存储等需求,设计随钻核磁共振测井仪的主控电路,采用双核DSP+FPGA的多核协同架构,实现仪器多物理场参数测量、热预测、作业流程控制、数据存储和通讯等功能。为避免作业流程控制逻辑复杂导致的逻辑死锁问题,基于有限状态机（Finite State Machine,FSM）设计了主控电路软件系统,分析提取仪器有限状态合集和触发事件合集,在Stateflow工具环境建立仪器运转的FSM模型,对软件系统执行逻辑进行了仿真验证,保障仪器自主稳定运行。针对随钻测井仪器井下高温环境面临的热冲击问题,通过分析随钻核磁共振测井仪电子系统的传热机理,对电子系统温度变化的过程进行状态空间描述并设计了热预测方法。依据传热过程建立的温度变化状态空间模型具有时变特征,需要同步的估计（含预测）状态量和时变参数,针对这种双参数估计问题,采用双过程交互的自适应卡尔曼滤波方法,由状态预测过程进行状态预测及状态最优估计,由自适应系统辨识过程进行模型状态转移时变参数的辨识,两个过程交互并行执行。该方法不仅对系统参数辨识合理且不易发散,且可以得到更好的估计值。对设计的主控电路进行了高温和振动可靠性实验。实验表明,主控电路在高温、振动环境下的环境耐受度及电子可靠性高,满足仪器井下稳定工作需求;预测模型鲁棒性良好,预测精度较高,能有效实现仪器井下温度趋势估计,充分保证仪器安全工作的温度裕度。本文设计的主控电路较好的满足了随钻核磁共振测井仪作业需求,同时对其他随钻仪器井下控制电路设计也有一定的参考意义。