二、主要单元电路分析
1  15位静态移位寄存器
    15位移位寄存器由四个4位静态串入-并出移位寄存器串接而成(最后1位不用)，如图4所示。实际电路中，移位寄存器采用了两块CMOS双4位静态移位寄存器集成电路CD4015。每一块CD4015内部含有两组独立的4位串入-并出移位寄存器，其串行数据输入端D上的数据，在时钟脉冲CP上升沿的作用下向右移位。设15位移位寄存器初始状态为全“1”，串行数据输入端D=0。当第1个CP脉冲到来时，移位寄存器的第1位变为0；第2个CP脉冲到来时，移位寄存器的第2位变为0；……；第15个CP脉冲到来时，移位寄存器的第15位变为0，即15位移位寄存器的状态变为全“0”。
 
    由于CD4015的每一位寄存单元只有Q输出端，因此在每一位寄存单元的Q端同时接有NPN型(VT)和PNP型(VT')两个射极跟随器，其输出状态：VT形成Q，VT'形成/Q。

2  输入数据控制电路。
    电子沙漏的工作模式要求。当Q1～Q15为“1”时，输入数据D应为“0”；当Q1～Q15为“0”时，输入数据D应为“1”。D端状态的转换由输入数据控制电路完成。当Q1～Q15为“1”时，由S1接通电源，R16将D端箝位到地，D=0；当Q1～Q15为“0”时，由S2接通电源，电源电压经VD16加至D端，D=1。

3  输出状态控制电路
    晶体管VT1～VT15构成15个NPN型射极跟随器，分别控制发光二极管VD1～VD15。晶体管VT1'～VT15'构成15个PNP型射极跟随器，分别控制发光二极管VD1'～VD15'。15位移位寄存器的每一位寄存单元的Q输出端，同时接有NPN型（VT）和PNP型（VT'）两个射极跟随器。以第一寄存单元为例：当Q=1时，NPN晶体管VT1导通，发光二极管VD1亮；同时PNP晶体管VT'截止，发光二极管VD1'熄灭。当Q=0时，NPN晶体管VT1截止，VD1灭；PNP晶体管VT1'导通，VD1'亮。

4  位置控制电路
    由于电源开关S1、S2同时要控制移位寄存器输入数据D的状态，而D的状态又应与电子沙漏的摆放位置相关，因此S1、S2设计成重力开关，结构如图5所示。
 
    当电子沙漏的VD发光二极管在上部时，重力开关的位置是S2在上、S1在下，如图6(a)所示。这时，落下的金属球使S1接通，+4.5V电源经VD18提供给电路工作。由于VD17的阻隔作用，+4.5V电源不能到达D端，D=0。当将电子沙漏颠倒过来后(VD'发光二极管在上部)，变为S1在上、S2在下，如图6(b)所示。这时，落下的金属球使S2接通，+4.5V电源经VD17提供给电路工作，同时经VD16加至D端，使D=1。
 
5 速度控制电路
    反相器D1、D2组成多谐振荡器，产生周期约为1s的连续方波，作为移位寄存器的时钟脉冲CP。调节多谐振荡器的振荡周期，即可调节电子沙漏的流动速度。振荡周期越短，沙漏速度越快。

三、制作要点
1 制作
    重力开关可按图5所示自制。安装时重力开关的平面应与面板平行，S2的一端在上、S1的一端在下。电路无须调试即可使用。

2 使用
    将电子沙漏竖立起来，代表沙粒的发光二极管亮点便开始往下漏。漏完以后，将电子沙漏上下颠倒过来，又会重新开始往下漏。不用时，将电子沙漏横着放置，电源便会关断，所有发光二极管均熄灭。