人类最早使用的计时仪器是利用太阳的射影长短和方向来判断时间的。圭表等太阳钟在阴天或夜间就失去效用。为此人们又发明了日晷、漏壶和沙漏、油灯钟和蜡烛钟等计时仪器。这些计时器相辅相成，与时俱进，为古人提供更为准确的时间。
一、圭表
圭表是我国最古老的一种计时器，在《周礼》中就有关于使用土圭的记载，因此可见圭表有着悠久的历史。
圭表是利用太阳射影的长短来判断时间。圭有两部分组成，一是直立在平地上的测日影的标杆或石柱，叫做表；另一部分为正南正北方向平放测定表长度的刻板，叫做圭。
圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期，作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。
二、日晷
日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。
其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针和晷面组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。
以太阳的移动投射在晷上的阴影，对应晷面上的刻度，根据投射到的相应位置来确定当时的时辰。然而日晷的局限性相当大。遇到阴雨天及没有太阳的时候，就没有作用了。
三、刻漏
漏刻是古代的一种计时工具，不仅古代中国用，而且古埃及、古巴比伦等文明古国都使用过。漏刻的发明年代已不可考，据史书记载，西周时就已经出现了漏刻。漏刻由漏壶和标尺两部分构成。
漏壶用于泄水或盛水，前者称泄水型漏壶，后者称受水型漏壶。标尺用于标记时刻，使用时置于壶中，随壶内水位变化而上下运动。
最早的漏刻也称箭漏。使用时，首先在漏壶中插入一根刻有时刻的标竿，称为箭。箭下以一只箭舟相托，浮于水面。当水流出或流入壶中时，箭杆相应下沉或上升，以壶口处箭上的刻度指示时刻。
四、浑天仪
在学会运用水流动来计时的基础上，以水作动力的计时器也问世了，相传东汉张衡的浑天仪就是用水作动力，可以准确记录日出星辰。唐朝的僧一行和梁令瓒设计了第一代水运浑天仪，它可以模仿天体运动，也可测定时间。
据《新唐书·天文志》记载，浑天仪上装有日、月两个轮环，以水击轮，令其自转，浑象转一周即为一天，日便环转1/365周，仪上还装有两个木偶，分别击鼓报刻，这时一个设计十分精妙的机械，媲美现在的挂钟一样准点报时，简单来说就是世界上最早的机械时钟，比西方要早六百年。
