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El puerto serie no sirve para medir voltajes, es una interfaz digital. Para hacer lo que quieres necesitarías una DAC (Digital-Analog Converter) y aún así tendrás algunas dificultades en la parte electrónica.
Mejor que todo eso se me ocurre que habría sido más fácil usar el puerto paralelo, porque según entiendo la tarjeta del estudiante almacena un número de un byte (8 bits) y lo que hace es abrir y cerrar ocho circuitos. Vamos, es igual a lo que hacían las viejas tarjetas perforadas. Por el puerto paralelo puedes recibir esos 8 bits de una sola vez y para formar el byte pues nada más haría falta cerrar y abrir los bits individuales. Justo lo que hace la tarjeta según el circuito.
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