在很古的時候，人們沒有準確計量時間的工具，只是以太陽昇降來判斷時間的早晚，因此有“日出而作，日入而息”之語。
人類最早使用的計時儀器是利用太陽的射影長短和方向來判斷時間的。前者稱為圭表，用來測量日中時間、定四季和辨方位；後者稱為日晷，用來測量時間。二者統稱為太陽鍾。
圭表
“圭表”是一種依靠計算日影長度來計時的工具，由“圭”和“表”兩個部件組成：直立在地面測日影的標杆或石柱叫做表，南北放置測量表影的刻板叫做圭。時間又被稱為“光陰”，意即太陽在地上留下的陰影，光陰一詞就和圭表有關係。圭表是測定正午的日影長度以定節令，定迴歸年或陽曆年。在很長一段歷史時期內，中國所測定的迴歸年數值的準確度斗居世界第一。透過進一步研究計算，古代漢族學者還掌握了二十四節氣的圭表日影長度。這樣，圭表不僅可以用來制定節令，而且還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及二十四個二節令的日期，作為指導漢族勞動人民農事活動的重要依據。
日晷
在圭表的基礎上，人們又發明了“日晷”，又稱“日規”，本義是指太陽的影子，還是以光的投影來判斷時刻。日晷由一根晷針和一個刻有刻線的晷盤組成。當太陽的方位變動時，晷針在晷盤的投影所指的方向也不一樣。古人根據長期的觀察，確立了十二個時辰所對應的日影方位並以此來判斷時間。比如“午時三刻”指的其實就是日晷盤午時位置的第三個刻度。這項發明被人類沿用達幾千年之久。
圭表和日晷都是利用太陽來計時的方法。但碰到陰雨天如何計時呢？古人發明了“漏刻”的方法。“漏刻”就是利用水流的均衡性原理，在壺裡盛水，透過觀察壺上刻有時間的標尺（叫刻箭）位置來判斷時間。“漏刻”的方式由於不受天氣和氣候的影響，在中國民間長期被廣泛使用。機械動力的計時器在中國古代也是存在的。宋代蘇頌在張衡發明的水運渾天儀的基礎上改造完成的水運儀象臺可以準確報時，並顯示十二個時辰。
月晷
是與日晷相似，用來指示時間的工具。最基本的月晷是與日晷相同的，但只有在滿月的夜晚才能正確的顯示時間。而因為月出時間平均每天延遲48分鐘，因此假設有足夠的月光能讀出時間，滿月之後指示的時間每天平均會快48分鐘。因此，在滿月前或後一個星期，月晷指示的時間會與實際的相差5小時又36分鐘。 比較高階的月晷會包括一張圖表，顯示如何計算以得到正確的時間，並且有轉盤可以調整經度和緯度。
刻漏
又叫做“漏壺”。根據等時性原理滴水記時有洩水型和受水型兩類：一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間（洩水型），另一種是底部不開口的容器，記錄它用多少時間把水裝滿（受水型）。早期的刻漏多為洩水型。水從漏壺底部側面流洩，格叉和關舌又上升，使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降，由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型，水從漏壺以恆定的流量注入受水壺，浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間，提高了計時精度。
五輪沙漏
也叫做沙鍾，是一種測量時間的裝置。因刻漏冬天水易結冰，故有改用流沙驅動的。《明史·天文志》載明初詹希元創造了“五輪沙漏”。後來周述學加大了流沙孔，以防堵塞，改用六個輪子。宋濂(1310～1381)著《宋學士文集》記載了沙漏結構，有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數，並說第五輪的軸梢沒有齒，而裝有指示時間的測景盤。沙漏透過充滿了沙子的玻璃球從上面穿過狹窄的管道流入底部玻璃球所需要的時間來對時間進行測量。一旦所有的沙子都已流到的底部玻璃球，該沙漏可以被顛倒以測量時間了，一般的沙漏有一個名義上的執行時間1分鐘。
水運渾天儀
古代文獻中有漢武帝時(公元前140～前87)洛下閎、鮮于妄人作渾天儀之說，但未提到它的結構。
《晉書·天文志》記載東漢張衡 (公元78～139)製造渾天儀，說在密室中用漏水驅動，儀器指示的星辰出沒時間與天文觀察的結果相符。
《新唐書·天文志》對唐開元十三年(725)僧一行和梁令瓚設計的渾天儀有較詳細的記述。儀器上分別裝有日、月兩個輪環，用水輪驅動渾象。渾象每天轉一週，日環轉1/365周，儀器還裝有兩個木偶，分別擊鼓報刻，是一座上狹下廣的木建築。
水運渾天儀是一具依靠水力而使其運轉，能模仿天體執行的儀器，並可以測定時間。這個渾天儀改進了漢代科學家張衡的設計，注水激輪，令其自轉，晝夜一週，除了表現星宿的運動以外，還能表現日升月落，當然比張衡的水運渾象儀更加精巧、複雜了。所以，當水運渾天儀造成之後，置於武成殿前，文武百僚觀看後，無不為其製作精妙，測定朔望、報告時辰準確而歎服，共稱其妙。
特別需要提出的是在水運渾天儀上，還設有兩個木人，（相關文物遺蹟“商州銅佛龕”）用齒輪帶動，一個木人每刻（古代把一晝夜分為一百刻）自動擊鼓，一個木人每辰（合現在兩個小時）自動撞鐘。這兩個木人當然應該說是運用機械原理而製成的古代機器人。這是一個十分巧妙的計時機械，是世界上最早的機械時鐘裝置，是現代機械類鐘錶的祖先，比公元1370年西方才出現的威克鍾要早六個世紀，這充分顯示了中國古代勞動人民和科學家的聰明才智。
儘管這架水運渾天儀在使用了一段時間後，便因銅鐵漸澀，不能自轉而進入博物館了。但是，僧一行和梁令瓚卻以獲得天文鐘的發明權而永垂史冊。英國著名科技史家李約瑟博士在《中國科學技術史》第四卷中說：僧一行和梁令瓚所發明的平行聯動裝置，實質上就是最早的機械時鐘，是一切擒縱器的祖先，走在歐洲14世紀第一具機械時鐘的前面；西方關於鐘錶裝置是14世紀早期歐洲的發明這一說法，是完全錯誤的。
水運渾天儀上刻有二十八宿，注水激輪，每天一週，恰恰與天體週日視運動一致。水運渾天儀一半在水櫃裡，櫃的上框，有如地則自然撞鐘。整個水運渾天儀既能演示日、月、星辰的視運動，又能自動報時,有二木人，每刻(古代把一晝夜分做一百刻=0.24小時=14,4分鐘)擊鼓，每時辰（合現在兩小時）撞鐘。這是世界上最早將擒縱裝置應用於計時，比外國自鳴鐘的出現早了六百多年。一行等人的成就又超過了張衡。（也是最早的報時機器人）。
一行等以新制的黃道遊儀觀測日月五星的運動，測量一些恆星的赤道座標和對黃道的相對位置，發現這些恆星的位置同漢代所測結果有很大變動。
水運儀象臺
為北宋元祐三年(1088)蘇頌、韓公廉等人所制。他們於紹聖(1094～1097)初年著《新儀象法要》，載有總圖和部件圖多幅。這臺水運儀象臺高三丈五尺餘， 寬二丈一尺，是一座上狹下廣的木建築。臺的下層有提水裝置，由人力推動河車，帶動升水上輪和下輪（筒車），將水提到天河（受水槽），注入天池（蓄水池）。臺中平水壺保持水位恆定，並透過一定截面的水管向樞輪（水輪）上的受水壺流洩恆定流量的水，推動樞輪。樞輪透過傳動齒輪帶動晝夜機輪、渾象和渾儀。
水運儀象臺有一套比較複雜的齒輪傳動系統。 在樞輪的上方和圓周旁有“天衡”裝置──擒縱機構，這是計時機械世界史上繼一行之後的重大創造的繼續，它把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。
在樞輪的上方和圓周旁有"天衡"裝置──擒縱機構。這是計時機械史上一項重大創造。它把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。《新儀象法要》所載"天衡"圖未繪出樞輪和裝在樞輪上的受水壺,而書中的文字描述又僅寥寥數語:"樞輪直徑一丈一尺,以七十二輻雙植於一轂為三十六洪,束以三輞。每洪夾持受水壺一，總三十六壺，每壺長一尺，闊五寸，深四寸。於壺側置鐵撥牙以撥天衡關舌。"因此對受水壺的結構，特別是它的工作原理有不同的推測，其中有一種方案採用了可傾式受水壺。當樞輪圓周上接受注水的受水壺積水不到一定的重量時，左天鎖擋住樞輪的一個輪輻，使樞輪不能轉動。當積水到達一定的重量時，樞權（重錘）不足以平衡受水壺重力時，受水壺圍繞轉軸向下傾轉。裝在壺側的鐵撥牙壓迫格叉和關舌下降，關舌透過天條帶動槓桿,使天關和左天鎖上提,樞輪得以轉動。轉過一個受水壺後,格叉和關舌又上升,天關連同左天鎖下落，樞輪的下一對輪輻又被擋住。右天鎖的作用是防止樞輪轉動時回彈。天權和樞權是兩個平衡重錘。天權用於平衡左天鎖和天關的一部分重力，可調整天衡機構的工作靈敏度。樞權用於調整樞輪轉動一對輪輻時受水壺所需的受水量，即間歇運動的週期，從而校正計時的誤差。
香篆鍾
香篆鍾這種古代計時器鮮為人知。據宋代學者薛季宣著書記載，香篆鍾是一種於12世紀中葉在中國流行的古代計時器。《狄仁傑斷案傳奇》中，也記述了唐代宮廷內用香篆鍾計時的情形：香篆鍾為梅花形黃銅盤子，盤內有梅花五瓣，每瓣梅花各繚繞一圈盤香，焚燻後，根據盤香的燒沒程度來計時，時人謂之“五孕祥雲”。
大明燈漏
1276年，元代著名科學家郭守敬創制了大明燈漏。它是利用水力驅動，透過齒輪系及相當複雜的凸輪機構，帶動木偶進行“一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃”的自動報時器。因其造型似宮燈，又放置於皇宮的大明殿，所以稱為大明殿燈漏。
除此外，還有油燈鍾、蠟燭鍾等計時工具。17世紀後，西方更為精密的鐘表傳入，人們逐漸放棄了原有的計時工具。在計時方法上，古人採用百刻制的方式，即將一晝夜均分為一百刻，一刻約等於14.4分。隋唐時期發明了十二時辰計時。西方鐘錶傳入中國後，為適應24小時計時的方法，百刻制改為96刻制；一個時辰兩個小時，一個小時四刻。https://pic4.zhimg.com/50/v2-c32ff0aed97cec79f763a24658b577ac_hd.jpg
在很古的時候，人們沒有準確計量時間的工具，只是以太陽昇降來判斷時間的早晚，因此有“日出而作，日入而息”之語。
人類最早使用的計時儀器是利用太陽的射影長短和方向來判斷時間的。前者稱為圭表，用來測量日中時間、定四季和辨方位；後者稱為日晷，用來測量時間。二者統稱為太陽鍾。
圭表
“圭表”是一種依靠計算日影長度來計時的工具，由“圭”和“表”兩個部件組成：直立在地面測日影的標杆或石柱叫做表，南北放置測量表影的刻板叫做圭。時間又被稱為“光陰”，意即太陽在地上留下的陰影，光陰一詞就和圭表有關係。圭表是測定正午的日影長度以定節令，定迴歸年或陽曆年。在很長一段歷史時期內，中國所測定的迴歸年數值的準確度斗居世界第一。透過進一步研究計算，古代漢族學者還掌握了二十四節氣的圭表日影長度。這樣，圭表不僅可以用來制定節令，而且還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及二十四個二節令的日期，作為指導漢族勞動人民農事活動的重要依據。
日晷
在圭表的基礎上，人們又發明了“日晷”，又稱“日規”，本義是指太陽的影子，還是以光的投影來判斷時刻。日晷由一根晷針和一個刻有刻線的晷盤組成。當太陽的方位變動時，晷針在晷盤的投影所指的方向也不一樣。古人根據長期的觀察，確立了十二個時辰所對應的日影方位並以此來判斷時間。比如“午時三刻”指的其實就是日晷盤午時位置的第三個刻度。這項發明被人類沿用達幾千年之久。
圭表和日晷都是利用太陽來計時的方法。但碰到陰雨天如何計時呢？古人發明了“漏刻”的方法。“漏刻”就是利用水流的均衡性原理，在壺裡盛水，透過觀察壺上刻有時間的標尺（叫刻箭）位置來判斷時間。“漏刻”的方式由於不受天氣和氣候的影響，在中國民間長期被廣泛使用。機械動力的計時器在中國古代也是存在的。宋代蘇頌在張衡發明的水運渾天儀的基礎上改造完成的水運儀象臺可以準確報時，並顯示十二個時辰。
月晷
是與日晷相似，用來指示時間的工具。最基本的月晷是與日晷相同的，但只有在滿月的夜晚才能正確的顯示時間。而因為月出時間平均每天延遲48分鐘，因此假設有足夠的月光能讀出時間，滿月之後指示的時間每天平均會快48分鐘。因此，在滿月前或後一個星期，月晷指示的時間會與實際的相差5小時又36分鐘。 比較高階的月晷會包括一張圖表，顯示如何計算以得到正確的時間，並且有轉盤可以調整經度和緯度。
刻漏
又叫做“漏壺”。根據等時性原理滴水記時有洩水型和受水型兩類：一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間（洩水型），另一種是底部不開口的容器，記錄它用多少時間把水裝滿（受水型）。早期的刻漏多為洩水型。水從漏壺底部側面流洩，格叉和關舌又上升，使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降，由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型，水從漏壺以恆定的流量注入受水壺，浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間，提高了計時精度。
五輪沙漏
也叫做沙鍾，是一種測量時間的裝置。因刻漏冬天水易結冰，故有改用流沙驅動的。《明史·天文志》載明初詹希元創造了“五輪沙漏”。後來周述學加大了流沙孔，以防堵塞，改用六個輪子。宋濂(1310～1381)著《宋學士文集》記載了沙漏結構，有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數，並說第五輪的軸梢沒有齒，而裝有指示時間的測景盤。沙漏透過充滿了沙子的玻璃球從上面穿過狹窄的管道流入底部玻璃球所需要的時間來對時間進行測量。一旦所有的沙子都已流到的底部玻璃球，該沙漏可以被顛倒以測量時間了，一般的沙漏有一個名義上的執行時間1分鐘。
水運渾天儀
古代文獻中有漢武帝時(公元前140～前87)洛下閎、鮮于妄人作渾天儀之說，但未提到它的結構。
《晉書·天文志》記載東漢張衡 (公元78～139)製造渾天儀，說在密室中用漏水驅動，儀器指示的星辰出沒時間與天文觀察的結果相符。
《新唐書·天文志》對唐開元十三年(725)僧一行和梁令瓚設計的渾天儀有較詳細的記述。儀器上分別裝有日、月兩個輪環，用水輪驅動渾象。渾象每天轉一週，日環轉1/365周，儀器還裝有兩個木偶，分別擊鼓報刻，是一座上狹下廣的木建築。
水運渾天儀是一具依靠水力而使其運轉，能模仿天體執行的儀器，並可以測定時間。這個渾天儀改進了漢代科學家張衡的設計，注水激輪，令其自轉，晝夜一週，除了表現星宿的運動以外，還能表現日升月落，當然比張衡的水運渾象儀更加精巧、複雜了。所以，當水運渾天儀造成之後，置於武成殿前，文武百僚觀看後，無不為其製作精妙，測定朔望、報告時辰準確而歎服，共稱其妙。
特別需要提出的是在水運渾天儀上，還設有兩個木人，（相關文物遺蹟“商州銅佛龕”）用齒輪帶動，一個木人每刻（古代把一晝夜分為一百刻）自動擊鼓，一個木人每辰（合現在兩個小時）自動撞鐘。這兩個木人當然應該說是運用機械原理而製成的古代機器人。這是一個十分巧妙的計時機械，是世界上最早的機械時鐘裝置，是現代機械類鐘錶的祖先，比公元1370年西方才出現的威克鍾要早六個世紀，這充分顯示了中國古代勞動人民和科學家的聰明才智。
儘管這架水運渾天儀在使用了一段時間後，便因銅鐵漸澀，不能自轉而進入博物館了。但是，僧一行和梁令瓚卻以獲得天文鐘的發明權而永垂史冊。英國著名科技史家李約瑟博士在《中國科學技術史》第四卷中說：僧一行和梁令瓚所發明的平行聯動裝置，實質上就是最早的機械時鐘，是一切擒縱器的祖先，走在歐洲14世紀第一具機械時鐘的前面；西方關於鐘錶裝置是14世紀早期歐洲的發明這一說法，是完全錯誤的。
水運渾天儀上刻有二十八宿，注水激輪，每天一週，恰恰與天體週日視運動一致。水運渾天儀一半在水櫃裡，櫃的上框，有如地則自然撞鐘。整個水運渾天儀既能演示日、月、星辰的視運動，又能自動報時,有二木人，每刻(古代把一晝夜分做一百刻=0.24小時=14,4分鐘)擊鼓，每時辰（合現在兩小時）撞鐘。這是世界上最早將擒縱裝置應用於計時，比外國自鳴鐘的出現早了六百多年。一行等人的成就又超過了張衡。（也是最早的報時機器人）。
一行等以新制的黃道遊儀觀測日月五星的運動，測量一些恆星的赤道座標和對黃道的相對位置，發現這些恆星的位置同漢代所測結果有很大變動。
水運儀象臺
為北宋元祐三年(1088)蘇頌、韓公廉等人所制。他們於紹聖(1094～1097)初年著《新儀象法要》，載有總圖和部件圖多幅。這臺水運儀象臺高三丈五尺餘， 寬二丈一尺，是一座上狹下廣的木建築。臺的下層有提水裝置，由人力推動河車，帶動升水上輪和下輪（筒車），將水提到天河（受水槽），注入天池（蓄水池）。臺中平水壺保持水位恆定，並透過一定截面的水管向樞輪（水輪）上的受水壺流洩恆定流量的水，推動樞輪。樞輪透過傳動齒輪帶動晝夜機輪、渾象和渾儀。
水運儀象臺有一套比較複雜的齒輪傳動系統。 在樞輪的上方和圓周旁有“天衡”裝置──擒縱機構，這是計時機械世界史上繼一行之後的重大創造的繼續，它把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。
在樞輪的上方和圓周旁有"天衡"裝置──擒縱機構。這是計時機械史上一項重大創造。它把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。《新儀象法要》所載"天衡"圖未繪出樞輪和裝在樞輪上的受水壺,而書中的文字描述又僅寥寥數語:"樞輪直徑一丈一尺,以七十二輻雙植於一轂為三十六洪,束以三輞。每洪夾持受水壺一，總三十六壺，每壺長一尺，闊五寸，深四寸。於壺側置鐵撥牙以撥天衡關舌。"因此對受水壺的結構，特別是它的工作原理有不同的推測，其中有一種方案採用了可傾式受水壺。當樞輪圓周上接受注水的受水壺積水不到一定的重量時，左天鎖擋住樞輪的一個輪輻，使樞輪不能轉動。當積水到達一定的重量時，樞權（重錘）不足以平衡受水壺重力時，受水壺圍繞轉軸向下傾轉。裝在壺側的鐵撥牙壓迫格叉和關舌下降，關舌透過天條帶動槓桿,使天關和左天鎖上提,樞輪得以轉動。轉過一個受水壺後,格叉和關舌又上升,天關連同左天鎖下落，樞輪的下一對輪輻又被擋住。右天鎖的作用是防止樞輪轉動時回彈。天權和樞權是兩個平衡重錘。天權用於平衡左天鎖和天關的一部分重力，可調整天衡機構的工作靈敏度。樞權用於調整樞輪轉動一對輪輻時受水壺所需的受水量，即間歇運動的週期，從而校正計時的誤差。
香篆鍾
香篆鍾這種古代計時器鮮為人知。據宋代學者薛季宣著書記載，香篆鍾是一種於12世紀中葉在中國流行的古代計時器。《狄仁傑斷案傳奇》中，也記述了唐代宮廷內用香篆鍾計時的情形：香篆鍾為梅花形黃銅盤子，盤內有梅花五瓣，每瓣梅花各繚繞一圈盤香，焚燻後，根據盤香的燒沒程度來計時，時人謂之“五孕祥雲”。
大明燈漏
1276年，元代著名科學家郭守敬創制了大明燈漏。它是利用水力驅動，透過齒輪系及相當複雜的凸輪機構，帶動木偶進行“一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃”的自動報時器。因其造型似宮燈，又放置於皇宮的大明殿，所以稱為大明殿燈漏。
除此外，還有油燈鍾、蠟燭鍾等計時工具。17世紀後，西方更為精密的鐘表傳入，人們逐漸放棄了原有的計時工具。在計時方法上，古人採用百刻制的方式，即將一晝夜均分為一百刻，一刻約等於14.4分。隋唐時期發明了十二時辰計時。西方鐘錶傳入中國後，為適應24小時計時的方法，百刻制改為96刻制；一個時辰兩個小時，一個小時四刻。https://pic4.zhimg.com/50/v2-c32ff0aed97cec79f763a24658b577ac_hd.jpg