Justo lo que te preguntaba y Flico te ha corroborado.
No empleas un adaptador de niveles, por eso te preguntaba si tenias un arduino con RS232
Los niveles del puerto serie del arduino que no lleva rs232, o sea, los de USB, y normalmente pines 0 y 1 (tx rx) son TTL o sea como mucho los 3.3 voltios y te va a hacer falta adaptarlos a los niveles standares de RS232 que pueden ser desde +-6v a +-15 y ojo he puesto + y -
Una solucion facil es un adaptador TTL-RS232 para el arduino, funcionan bien, y no son caros:
Mira, yo al principio de empezar con arduino, empleaba este clon con puerto serie y controlaba con comandos AT el modem que ves detras, luego emplee el mega con un adaptador como el que te he puesto en la foto.