在曆史的長河中，天文學和計時學是相伴發展的，可以說有了天文學，也就有了計時學，計時儀器和天文儀器一樣，是經過漫長的發展曆程逐漸精確化的。最古老的計時儀器是土圭、圭表和日晷，原理是通過太陽的投影和方位計時，一般通稱太陽鍾。
太陽鍾橫跨人類曆史數千年，在使用中不斷發展和進步，為社會的發展、科學技術的進步起到了推動的作用，不僅可以計時，而且能求得標準時間，甚至可以校對現代的鍾表。
中國太陽鍾的曆史上，指極表或指極針的發現可上溯到公元前4世紀，而周漢之間的12時辰製是非常先進的，在公元前4世紀以前已成為一種不變的時製。
太陽鍾經曆了以下幾個階段：
（1）土圭
土圭是最古老的計時儀器，是一種構造簡單，直立於地上的杆子用以觀察太陽光投射的杆影，通過杆影移動規律、影的長短，以確定冬至、夏至日。《尚書·堯典》一書中記述土圭始於堯帝時期，即公元前2357～前2258年（還有研究者認為，至遲在公元前7世紀），掌管天地四時的官吏已使用土圭分出二分二至，確定一年為3天。到殷商時代（公元前1520～前1030年）測時已達到相當高的精度，其幹支記日法一直沿用到今天。
（2）圭表
由於土圭的構造簡單，不易掌握，所以逐漸發展為圭表。史書中將圭表的創造追溯到公元世紀：南北朝梁武帝天監年間造八尺高的銅圭表，觀測圭上表影的長短，測定時間。195年，在一座江蘇儀征東漢墓中出土了一件青銅鑄圭表，說明圭表的創製和使用要早於記載數百年。
元初，郭守敬按照圭表的原理在河南登封建立了高聳的觀星台，在大都（今北京）設置了圭表。明代在北京古觀象台建造圭表，清代曾重修並加以改進。古代圭表是用來判斷方向，測定季節，劃分四季和推算曆法，對農業生產發展起到了重要作用。
（3）日晷
日晷又稱晷儀，也是觀測日影記時的儀器，它與圭表的區別是：圭表根據日影的長短判別方向測定季節、全年日數和冬至、夏至的日子，推算曆法等；日晷的應用，主要是根據日影的位置，以指定當時的時辰或刻數，是我國古代較為普遍使用的計時儀器。
所有日晷中，唐代的赤道式日晷計時最準確。其後經阿拉伯人或猶太人傳入西方，17世紀時赤道式日晷風行於歐洲，人們稱為“二分式日晷”。
明代的日晷相比圭表，已複雜多了，成為一種真正的儀器。明末之後，中西各種日晷在社會上廣泛使用，種類之多，前所未有。山西姚喬林是18世紀著名的日晷製作家，其流派遠播廣東。
發展到清代，不僅可以計時用，日晷本身已成為一件裝飾藝術品。
趣聞逸事
郭守敬仿造計時器
郭守敬（1231—131）是中國元朝的大天文學家、數學家、水利專家和儀器製造家。
郭守敬在十五六歲的時候就顯露出了科學才能。那時他得到了一幅《蓮花漏圖》。他對圖樣做了精細的研究，居然摸清了製作方法。
蓮花漏是一種計時器，是北宋科學家燕肅在古代漏壺的基礎上改進創製的。這器具由好幾個部分配製而成。上麵有幾個漏水的水壺。這幾個水壺的水麵高度配置得經常不變。水麵高度不變，往下漏水的速度也就保持均勻。水流速度保持均勻了，那就在一定時間內漏下的水量一定不變，不會忽多忽少。這樣，就可以從漏下的水量指示出時間來了。燕肅留下的《蓮花漏圖》，就畫著這樣的一整套器具。
配製這套器具的原理不很淺顯。燕肅所畫的圖，構造也不很簡單。僅僅依據一幅圖就想掌握蓮花漏的製造方法和原理，對一般成年學者來說也還不是一件容易的事情。年紀才十餘歲的郭守敬居然把它弄得一清二楚，這就足以證明郭守敬確實是一個能夠刻苦鑽研的少年。